냉동능력·소요동력·COP 계산

Refrigeration Capacity and COP

냉동 필답은 냉동효과·압축일·능력·COP를 한 줄로 이어요. 증발·응축 온도가 엔탈피를 통해 COP를 흔들어요. 냉동 실기 계산의 연쇄 풀이예요. 증발·응축 온도를 바꿔 COP 변화를 따라가 봐요.

필답형은 P-h 선도 네 점에서 시작한다

냉동 실무 필답형은 냉동효과, 압축일, 냉동능력(RT), COP를 한 문제 안에서 연쇄로 묻습니다. P-h 선도의 네 상태점 엔탈피만 정확히 읽으면, 나머지는 뺄셈과 곱셈으로 풀립니다. 이 페이지는 냉동기 관리(실기9 냉동설비 운영)의 계산 스텝을 순서대로 세웁니다.

🔑 계산 4스텝(암기)

①냉동효과 qₑ = h₁ - h₄ (증발기 출구 - 팽창 후)

②압축일 w = h₂ - h₁ (압축기 출구 - 증발기 출구)

③냉동능력 Qₑ = G × qₑ, 냉동톤 = Qₑ ÷ 3.861 kW/RT

④성적계수 COP = qₑ ÷ w = Qₑ ÷ (소요동력)

P-h 선도에서 qₑ와 w 읽기

증발온도 T_e-10 ℃

응축온도 T_c40 ℃

냉동효과

q_e = 142.0 kJ/kg

h₁ - h₄

압축일

w = 40.0 kJ/kg

h₂ - h₁

💡 선도가 말해주는 것

①증발온도를 낮추면 h₁이 내려가 냉동효과가 줄어든다

②응축온도를 높이면 압축일 w가 커진다

③압축일이 커질수록 같은 냉동효과라도 COP는 떨어진다

④두 온도차가 작을수록 효율이 좋다

냉매순환량으로 냉동능력·소요동력 계산

냉매순환량 G0.1 kg/s

냉동능력

Q_e = 14.20 kW

≈ 12210 kcal/h

냉동톤

3.68 RT

Qₑ ÷ 3.861 kW/RT

소요동력

W_c = 4.00 kW

G × w (압축기 동력)

성적계수

COP = 3.55

qₑ ÷ w = Qₑ ÷ Wc

📏 단위를 놓치면 답이 날아간다

①Qₑ[kW] = G[kg/s] × qₑ[kJ/kg] (질량유량 × 냉동효과)

②1 RT = 3,320 kcal/h = 3.861 kW → RT = Qₑ ÷ 3.861

③소요동력 Wc = G × w, COP = Qₑ ÷ Wc 로도 같다

④kW ↔ kcal/h 환산: 1 kW = 860 kcal/h

핵심 공식

냉동효과·성적계수

COP = q_ew = h₁ - h₄h₂ - h₁

냉동효과를 압축일로 나눈 값

냉동능력

Q_e = G · q_e = G(h₁ - h₄)

질량유량 × 냉동효과 (kW)

냉동톤 환산

1 RT = 3320 kcal/h = 3.861 kW

한국(일본)냉동톤. 미국 RT = 3024 kcal/h

응축부하

q_c = q_e + w

버리는 열 = 흡수한 열 + 압축일

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①qₑ = h₁-h₄, w = h₂-h₁, 팽창은 등엔탈피(h₃=h₄)

②냉동능력 Qₑ = G × qₑ [kW], 냉동톤 = Qₑ ÷ 3.861

③1 RT = 3,320 kcal/h(한국·일본), 미국 RT = 3,024 kcal/h

④COP = qₑ/w = Qₑ/Wc, 히트펌프 COP = 냉동 COP + 1

⑤1 kW = 860 kcal/h, 응축부하 qc = qₑ + w

📝 대표 기출문제

①[기출유형] qₑ=140, w=35 kJ/kg일 때 COP는? (답: 140÷35 = 4.0)

②[기출유형] G=0.1 kg/s, qₑ=140 kJ/kg의 냉동능력은? (답: 0.1×140 = 14 kW)

③[기출유형] 냉동능력 38.6 kW는 몇 RT인가? (답: 38.6÷3.861 ≒ 10 RT)

④[기출유형] 냉동능력 33,200 kcal/h는 몇 RT인가? (답: 33,200÷3,320 = 10 RT)