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공조냉동기계기사 공조냉동설계 · 증기압축 냉동사이클

Vapor Compression Cycle

1단 증기압축 냉동사이클은 냉매가 증발기 → 압축기 → 응축기 → 팽창밸브를 차례로 지나며 증발 · 압축 · 응축 · 팽창을 되풀이하는 사이클이다. 냉동효과 qe = h1 − h4, 압축일 w = h2 − h1 이고, 성적계수는 그 비 COP = qe/w 이다. 그림은 P-h 선도 위 1 ~ 4 의 사각형이고, 증발온도 · 응축온도 슬라이더가 두 압력선을, 과열도 · 과냉도 슬라이더가 점 1 과 점 3 을 돔 바깥으로 민다. 위 줄의 qe · w · COP 는 실제 냉매표가 아니라 앞 강과 같은 엔탈피 어림식에서 나온 값이다.

네 과정이 하나의 고리

과열은 압축기 입구(점 1)를 돔 오른쪽으로, 과냉은 팽창밸브 입구(점 3)를 돔 왼쪽으로 민다. 과냉을 주면 h3 · h4 가 작아져 냉동효과가 커지고, 과열은 압축기로 액이 들어가는 액압축을 막는다.

👀 상태점
①1: 증발기 출구(과열 증기)
②2: 압축기 출구
③3: 응축기 출구(과냉 액)
④4: 팽창밸브 출구, h4 = h3

과열 · 과냉으로 사이클 바꾸기

-10 ℃
40 ℃
5 K
5 K
💡 다시 셈한 값(어림)
①h1=403 h2=445 h3=245 h4=245
②qe=159 kJ/kg, w=42 kJ/kg
③COP=3.82
④어림식: h1 = 400 + 0.6Te + 1.8 × 과열도, h3 = 200 + 1.3Tc − 1.5 × 과냉도

성적계수는 엔탈피 차의 비

냉동효과
qe = h1 - h4
단위 질량의 냉매가 증발기에서 받는 열
압축일
w = h2 - h1
단위 질량당 압축기가 넣는 일
성적계수
COP = qew
같은 온도의 역카르노 COP 보다 낮다

시험 포인트와 기출 유형

🎯 시험 포인트
①증기압축 냉동사이클(1단, 과열 · 과냉)
②qe=h1−h4, w=h2−h1, COP=qe/w
③팽창은 등엔탈피
④과냉은 냉동효과 qe 를 키운다
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 냉동효과 식은? (답: qe = h1 − h4)
②[기출유형] COP 식은? (답: qe/w = (h1 − h4)/(h2 − h1))
③[기출유형] 과냉이 커지면 냉동효과는? (답: h4 = h3 이 작아져 qe 가 커진다)

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