브라인

개념과 원리

브라인은 냉동기에서 직접 냉매를 냉각대상까지 보내는 대신, 냉매와 열교환한 뒤 냉각대상으로 열을 운반하는 2차 냉매입니다.

물은 0℃ 부근에서 얼기 때문에 0℃ 이하의 냉각이 필요한 경우 염류용액이나 글리콜계 용액 등을 사용하여 동결점을 낮춥니다.

브라인이 운반하는 열량은 기본적으로 Q = ṁc_pΔT로 계산합니다. 따라서 필요한 냉동부하가 커질수록 유량이 증가하고, 브라인의 비열이나 허용 온도차가 작을수록 더 많은 유량이 필요합니다.

브라인 농도를 높이면 동결점은 낮아지지만 점도가 커지고 비열이 달라져 펌프동력이나 열전달성능에 불리할 수 있습니다. 따라서 무조건 고농도로 사용하는 것이 좋은 것은 아닙니다.

실기에서는 브라인 순환량, 냉동능력, 입출구 온도차를 서로 연결해 계산하는 문제가 자주 나옵니다.

브라인은 증발기에서 냉각된 뒤 냉장공간이나 공정으로 이동하여 열을 흡수하고 다시 돌아오는 2차 냉매이다.

냉동기 증발기→냉각된 브라인→냉장공간에서 열 흡수→브라인 펌프

부식성이 작을 것

열용량이 클 것

응고점이 낮을 것

점성이 작을 것

가격이 저렴할 것

비열과 열전도율이 클 것

시험 포인트
브라인은 냉열을 운반하는 2차 냉매이다.

브라인으로 30 kW의 열을 운반해야 하고, 브라인 비열이 3.6 kJ/(kg·℃), 입출구 온도차가 5℃라면 필요한 질량유량은:

ṁ = Q÷(c_pΔT)

ṁ = 30÷(3.6×5) = 약 1.67 kg/s

브라인의 밀도가 1050 kg/m³라면 체적유량은:

V̇ = 1.67÷1050 = 약 0.00159 m³/s

이를 시간당으로 환산하면 0.00159×3600 = 약 5.71 m³/h입니다.

① 브라인을 1차 냉매와 혼동하지 마세요.
브라인은 냉매와 열교환하여 열을 운반하는 2차 냉매입니다.

② 물의 비열 4.19를 무조건 사용하지 마세요.
브라인 종류와 농도에 따라 비열이 달라집니다.

③ 농도를 높일수록 항상 좋은 것은 아닙니다.
점도 증가와 열전달성능 저하 등을 함께 고려해야 합니다.

④ 질량유량과 체적유량을 구분하세요.
체적유량으로 바꿀 때는 밀도를 사용합니다.