냉매란?
개념과 원리
1차 냉매는 냉동사이클에서 직접 열을 흡수·방출하는 유체이고 2차 냉매는 냉각 효과를 필요한 위치까지 운반합니다. 2차 냉매가 냉매가 아니라는 뜻은 아닙니다. 물이나 브라인은 순환 경로에서 보통 액체 상태를 유지하며 현열로 열을 운반합니다.
1차 냉매와 2차 냉매의 차이
1차 냉매는 냉동사이클에서 직접 열을 흡수하고 방출하는 작동유체입니다. 일반적인 증기압축식 냉동장치에서는 압축·응축·팽창·증발 과정을 거칩니다. 냉매의 상변화를 이용하면 비교적 많은 열을 운반할 수 있습니다.
2차 냉매는 냉동기에서 냉각된 뒤 냉각대상까지 이동하여 열을 운반하는 유체입니다. 냉수나 브라인 등이 대표적이며 일반적으로 압축기를 통과하는 냉동사이클의 작동냉매와는 역할이 다릅니다.
냉매를 선정할 때는 냉동성능뿐 아니라 운전압력, 화학적 안정성, 재료 적합성, 독성·가연성 등의 안전특성, 그리고 ODP와 GWP 같은 환경특성을 함께 고려합니다.
냉동능력과 연결하기
증발기 입구와 출구 냉매 엔탈피가 각각 255 kJ/kg과 405 kJ/kg이고 냉매 질량유량이 0.10 kg/s라면 냉매 1 kg당 냉동효과는 405-255=150 kJ/kg이고 냉동능력은 0.10×150=15 kW입니다.
실기 포인트: 냉매와 브라인의 명칭만 외우기보다 어느 유체가 냉동사이클의 작동유체인지, 어느 유체가 냉각대상과 냉동기 사이에서 열을 운반하는지 구분하면 계통 문제에서 혼동이 줄어듭니다.
그림·공식 정리
1분 요약
냉매는 열을 운반하는 유체이다. 일반적인 증기압축식의 1차 냉매는 증발할 때 열을 흡수하고 응축할 때 열을 방출하며, 냉수·브라인과 같은 2차 냉매는 냉각대상과 냉동기 사이에서 열을 운반한다.
열 흡수→압축기→응축기
열 방출→팽창장치
| 구분 | 쉬운 뜻 | 대표 예 |
|---|---|---|
| 1차 냉매 | 냉동사이클 내부를 직접 순환 | 암모니아, 할로겐화탄화수소계 냉매 |
| 2차 냉매 | 냉열을 필요한 장소까지 운반 | 브라인, 냉수 |
일반적인 증기압축식에서는 1차 냉매가 증발·응축하고, 냉수·브라인 같은 2차 냉매는 보통 액체 상태에서 현열로 열을 운반한다.
풀이에 적용하기
냉동기의 증발기에서 브라인을 냉각하고 브라인이 냉장실 코일을 순환한다면, 냉매와 브라인의 두 순환이 열교환기를 통해 연결됩니다. 각각의 유량과 엔탈피차 또는 온도차로 열수지를 세웁니다.
헷갈리는 부분
1차와 2차는 위험성이나 중요도의 순위가 아니라 역할 구분입니다. 직접팽창식과 간접냉각식을 비교할 때 전달 경로를 먼저 확인합니다.