2009년 11월 04일
제 1 편 냉동기계 (冷凍機械, Refrigerator)
제 6 장 팽창밸브 (Expansion Valve)
고온 · 고압의 냉매액을 증발기에서 증발하기 쉽도록 교축작용에 의하여 단열팽창(교축)시켜 저온 · 저압으로 낮춰주는 작용을 하는 동시에 냉동부하(증발부하)의 변동에 대응하여 냉매량을 조절한다.
Ⅰ. 팽창밸브의 종류
1. 수동 팽창밸브 (Manual Expansion Valve : MEV)
<수동식 팽창밸브>
① 주로 암모니아 건식 증발기에 사용한다.
② 자동팽창밸브의 고장시를 대비하여 바이패스 팽창밸브로 사용한다. 일반적으로 스톱밸브와 동일한 형태이나 침변의 변화가 더욱 세밀하여 미량이라도 조절할 수 있으며 일반적으로 1/4회전 이상은 돌리지 않는다.
팽창밸브 용량 : 변좌(밸브시트)의 오리피스 지름
2. 모세관 (Capillary Tube)
밸브가 아닌 0.8~2 ㎜ 정도의 가늘고 긴 모세관을 이용하여 모세관 전후의 압력차에 의해 팽창작용을 하며 냉매량 조절은 불가능하다.
① 모세관 전후에 밸브가 없으므로 정지시 고 · 저압이 균형을 이루어 기동시 압축기의 부하가 적어진다.
② 가정용 소형 냉동기나 창문형 에어콘 등 소형에 사용한다.
③ 건조기와 스트레이너가 반드시 필요하다.
④ 유량조절밸브가 없으므로 냉매 충전량이 정확해야 한다.
모세관의 압력강하 : 길이에 비례하고 지름에 반비례한다.
3. 정압식 팽창밸브 (Automatic Expansion Valve : AEV)
<정압식 팽창밸브>
증발기 내의 압력이 상승하면 닫히고, 증발압력이 저하하면 열려 팽창작용을 한다.
① 증발기 내의 압력을 일정하게 유지시킨다.
② 부하에 따른 냉매량 제어가 불가능하다(부하변동에 반대로 작동).
③ 냉동부하의 변동이 적을 때 또는 냉수, 브라인 등의 동결 방지용으로 사용된다.
4. 온도식 자동 팽창밸브 (Thermal Expansion Valve : TEV)
증발기 출구에 감온통을 설치하여 감온통에서 감지한 냉매가스의 과열도가 증가하면 열리고, 부하가 감소하여 과열도가 적어지면 닫혀 팽창작용 및 냉매량을 제어하는 것으로 가장 많이 사용한다.
(1) 특징
① 주로 프레온 건식 증발기에 사용한다.
② 냉동부하의 변동에 따라 냉매량이 조절된다.
③ 본체구조에 따라 벨로우즈식과 다이어프램식이 있다.
④ 감온구 충전방식에 따라 가스충전식, 액충전식, 크로스충전식이 있다.
⑤ 팽창밸브 직전에 전자밸브를 설치하여 압축기 정지시 증발로 액이 유입되는 것을 방지한다.
(2) 종류
<내부균압형 TEV>
<외부균압형 TEV>
① 내부균압형
㉠ P₁> P₂+ P₃→ 냉동부하 증대 : 팽창밸브 열림
㉡ P₁< P₂+ P₃→ 냉동부하 감소 : 팽창밸브 닫힘
P₁: 과열도에 의해 다이아프램에 전해지는 압력
P₂: 증발기내 냉매의 증발압력
P₃: 조절나사에 의한 스프링 압력
② 외부균압형
㉠ 설치목적 : 증발관내의 압력강하가 크면(0.14 ㎏ / ㎠ 이상) 증발기 출구 온도가 입구온도보다 낮아져 과열도가 감소되므로써 팽창변이 적게 열리게 되어 냉매 순환량의 감소로 인한 냉동능력의 감소를 초래하게 되므로 이를 해소하기 위해 설치한다.
㉡ 설치위치 : 증발기 출구 감온통 부착위치 넘어 압축기 흡입관
㉢ 설치경우 : 증발기 코일내 압력강하가 0.14 ㎏ / ㎠ 이상시 채택한다.
냉매 분배기(Distributor) : 직접팽창식 증발기에서 증발기 입구에 설치하여 냉매공급을 균등하게 하기 위해 설치
(3) 감온통의 설치
① 증발기 출구측 가까이 흡입관과 수평으로 설치한다.
② 흡입관경이 7/8" (20㎜) 이하일 때 : 흡입관의 수직상단
흡입관경이 7/8" (20㎜) 초과일 때 : 흡입관 수평의 45 ˚ 하단
③ 감온통의 감도를 좋게 하려면 흡입관과 단단히 밀착하여 고정시킨다.
④ 흡입관에 트랩이 있는 경우는 트랩에 고여 있는 액으 영향을 받지 않게 하기 위해 트랩에서 가능한 멀리 설치한다.
5. 파이롯 온도식 자동 팽창밸브 (Pilot Expansion Valve)
<파이롯트 온도식 자동팽창밸브>
증발부하가 증가하면 감온통의 과열도가 증가하여 감온통 내의 가스가 팽창하므로 파이롯변의 다이아프램에 압력이 가해지면 밸브가 열리고, 이 때 작용하는 고압이 주팽창밸브 피스톤을 눌러 주 팽창변의 변좌도 열린다.
6. 저압측 플로우트 밸브 (Low Side Float Valve)
<저압측 플로우트 밸브>
① 만액식 증발기에 사용한다.
② 부하 변도에 따른 증발기 저압측의 액면을 항상 일정하게 유지한다.
③ 밸브 전에 전자변을 설치하여 냉동기 정지시 냉매를 차단한다.
④ 액면은 쉘(Shell) 지름의 5/8 정도이다.
⑤ 부하 변동에 따른 신속한 유량 제어가 가능하다.
⑥ 증발기 내에 플로우트를 직접 띄우는 직접식과 별도로 플로우트실을 설치하여 부자를 띄우는 간접식이 있다.
7. 고압측 플로우트 밸브 (High Side Float Valve)
<고압측 플로우트 밸브>
① 응축부하에 따라 응축기나 수액기의 액면을 일정하게 유지한다.
② 고압측 수액기의 액면이 높아져 플로우트 밸브가 올라가면 증발기로 냉매가 공급되고 액면이 낮아져 플로우트 밸브가 내려가면 냉매공급이 차단된다.
③ 고압측 수액기의 액면에 따라 작동되므로 증발부하 변동에 따른 냉매량의 조절을 불가능하다.
④ 고압측 부자변 사용시 증발기용량의 25%에 상당하는 액분리기를 설치하여야 한다.
에어벤트 (Air Vent) : 플로우트실 상부에 불응축 가스가 고이면 플로우트실 압력이 높아져 플로우트가 뜨지 않아 냉매의 공급이 곤란해지므로 불응축 가스를 빠져나가게 하기 위하여 설치한다.
Ⅱ. 팽창밸브의 능력계산
C₂= C₁/ {(P₁/ P₂)^0.3}
C₂: 기준상태 이외의 냉동능력
C₁: 기준상태에서의 냉동능력
P₁: 기준상태에서의 고저압차 [㎏ / ㎠]
P₂: 상태가 변화된 때의 고저압차 [㎏ / ㎠]
Manual_Expansion_Valve.jpg
Automatic_Expansion_Valve.jpg
Inner_Constant_Pressure_TEV.jpg
Outer_Constant_Pressure.jpg
Pilot_TEV.jpg
Low_Side_Float_Valve.jpg
High_Side_Float_Valve.jpg
고온 · 고압의 냉매액을 증발기에서 증발하기 쉽도록 교축작용에 의하여 단열팽창(교축)시켜 저온 · 저압으로 낮춰주는 작용을 하는 동시에 냉동부하(증발부하)의 변동에 대응하여 냉매량을 조절한다.
Ⅰ. 팽창밸브의 종류
1. 수동 팽창밸브 (Manual Expansion Valve : MEV)
① 주로 암모니아 건식 증발기에 사용한다.
② 자동팽창밸브의 고장시를 대비하여 바이패스 팽창밸브로 사용한다. 일반적으로 스톱밸브와 동일한 형태이나 침변의 변화가 더욱 세밀하여 미량이라도 조절할 수 있으며 일반적으로 1/4회전 이상은 돌리지 않는다.
팽창밸브 용량 : 변좌(밸브시트)의 오리피스 지름
2. 모세관 (Capillary Tube)
밸브가 아닌 0.8~2 ㎜ 정도의 가늘고 긴 모세관을 이용하여 모세관 전후의 압력차에 의해 팽창작용을 하며 냉매량 조절은 불가능하다.
① 모세관 전후에 밸브가 없으므로 정지시 고 · 저압이 균형을 이루어 기동시 압축기의 부하가 적어진다.
② 가정용 소형 냉동기나 창문형 에어콘 등 소형에 사용한다.
③ 건조기와 스트레이너가 반드시 필요하다.
④ 유량조절밸브가 없으므로 냉매 충전량이 정확해야 한다.
모세관의 압력강하 : 길이에 비례하고 지름에 반비례한다.
3. 정압식 팽창밸브 (Automatic Expansion Valve : AEV)
증발기 내의 압력이 상승하면 닫히고, 증발압력이 저하하면 열려 팽창작용을 한다.
① 증발기 내의 압력을 일정하게 유지시킨다.
② 부하에 따른 냉매량 제어가 불가능하다(부하변동에 반대로 작동).
③ 냉동부하의 변동이 적을 때 또는 냉수, 브라인 등의 동결 방지용으로 사용된다.
4. 온도식 자동 팽창밸브 (Thermal Expansion Valve : TEV)
증발기 출구에 감온통을 설치하여 감온통에서 감지한 냉매가스의 과열도가 증가하면 열리고, 부하가 감소하여 과열도가 적어지면 닫혀 팽창작용 및 냉매량을 제어하는 것으로 가장 많이 사용한다.
(1) 특징
① 주로 프레온 건식 증발기에 사용한다.
② 냉동부하의 변동에 따라 냉매량이 조절된다.
③ 본체구조에 따라 벨로우즈식과 다이어프램식이 있다.
④ 감온구 충전방식에 따라 가스충전식, 액충전식, 크로스충전식이 있다.
⑤ 팽창밸브 직전에 전자밸브를 설치하여 압축기 정지시 증발로 액이 유입되는 것을 방지한다.
(2) 종류
① 내부균압형
㉠ P₁> P₂+ P₃→ 냉동부하 증대 : 팽창밸브 열림
㉡ P₁< P₂+ P₃→ 냉동부하 감소 : 팽창밸브 닫힘
P₁: 과열도에 의해 다이아프램에 전해지는 압력
P₂: 증발기내 냉매의 증발압력
P₃: 조절나사에 의한 스프링 압력
② 외부균압형
㉠ 설치목적 : 증발관내의 압력강하가 크면(0.14 ㎏ / ㎠ 이상) 증발기 출구 온도가 입구온도보다 낮아져 과열도가 감소되므로써 팽창변이 적게 열리게 되어 냉매 순환량의 감소로 인한 냉동능력의 감소를 초래하게 되므로 이를 해소하기 위해 설치한다.
㉡ 설치위치 : 증발기 출구 감온통 부착위치 넘어 압축기 흡입관
㉢ 설치경우 : 증발기 코일내 압력강하가 0.14 ㎏ / ㎠ 이상시 채택한다.
냉매 분배기(Distributor) : 직접팽창식 증발기에서 증발기 입구에 설치하여 냉매공급을 균등하게 하기 위해 설치
(3) 감온통의 설치
① 증발기 출구측 가까이 흡입관과 수평으로 설치한다.
② 흡입관경이 7/8" (20㎜) 이하일 때 : 흡입관의 수직상단
흡입관경이 7/8" (20㎜) 초과일 때 : 흡입관 수평의 45 ˚ 하단
③ 감온통의 감도를 좋게 하려면 흡입관과 단단히 밀착하여 고정시킨다.
④ 흡입관에 트랩이 있는 경우는 트랩에 고여 있는 액으 영향을 받지 않게 하기 위해 트랩에서 가능한 멀리 설치한다.
5. 파이롯 온도식 자동 팽창밸브 (Pilot Expansion Valve)
증발부하가 증가하면 감온통의 과열도가 증가하여 감온통 내의 가스가 팽창하므로 파이롯변의 다이아프램에 압력이 가해지면 밸브가 열리고, 이 때 작용하는 고압이 주팽창밸브 피스톤을 눌러 주 팽창변의 변좌도 열린다.
6. 저압측 플로우트 밸브 (Low Side Float Valve)
① 만액식 증발기에 사용한다.
② 부하 변도에 따른 증발기 저압측의 액면을 항상 일정하게 유지한다.
③ 밸브 전에 전자변을 설치하여 냉동기 정지시 냉매를 차단한다.
④ 액면은 쉘(Shell) 지름의 5/8 정도이다.
⑤ 부하 변동에 따른 신속한 유량 제어가 가능하다.
⑥ 증발기 내에 플로우트를 직접 띄우는 직접식과 별도로 플로우트실을 설치하여 부자를 띄우는 간접식이 있다.
7. 고압측 플로우트 밸브 (High Side Float Valve)
① 응축부하에 따라 응축기나 수액기의 액면을 일정하게 유지한다.
② 고압측 수액기의 액면이 높아져 플로우트 밸브가 올라가면 증발기로 냉매가 공급되고 액면이 낮아져 플로우트 밸브가 내려가면 냉매공급이 차단된다.
③ 고압측 수액기의 액면에 따라 작동되므로 증발부하 변동에 따른 냉매량의 조절을 불가능하다.
④ 고압측 부자변 사용시 증발기용량의 25%에 상당하는 액분리기를 설치하여야 한다.
에어벤트 (Air Vent) : 플로우트실 상부에 불응축 가스가 고이면 플로우트실 압력이 높아져 플로우트가 뜨지 않아 냉매의 공급이 곤란해지므로 불응축 가스를 빠져나가게 하기 위하여 설치한다.
Ⅱ. 팽창밸브의 능력계산
C₂= C₁/ {(P₁/ P₂)^0.3}
C₂: 기준상태 이외의 냉동능력
C₁: 기준상태에서의 냉동능력
P₁: 기준상태에서의 고저압차 [㎏ / ㎠]
P₂: 상태가 변화된 때의 고저압차 [㎏ / ㎠]
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# by | 2009/11/04 21:01 | 공조냉동 | 트랙백 | 덧글(0)
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