#2단 압축 냉동장치 집중 분석

NH₃ 냉매를 이용하는 2단 압축 1단 팽창 냉동장치가 있다. 증발온도 -35℃, 응축온도 35℃, 제1 팽창밸브(중간냉각기 앞 팽창밸브) 직전 냉매액온도 30℃, 제2 팽창밸브 직전 (증발기 앞) 냉매액온도 -2℃, 중간냉각기온도 –10℃, 저단압축기 및 고단압축기 흡입 증기의 상태가 건조포화증기일 때 다음 물음에 답하시오. (단, 증발기의 냉매순환량은 1kg/h 이다). (1) 저단 압축기의 토출증기를 중간냉각하기 위해서 소비되는 열량(kJ/h)을 구하시오. (2) 고압액을 중간냉각하기 위해서 소비되는 열량(kJ/h)을 구하시오. (3) 저단 및 고단 압축기 일량(kW)을 각각 구하시오. (단, 정답은 소숫점 3째자리까지 나타내시오.) (4) 해당 냉동(2단 압축 1단 팽창)장치의 COP를 구하시오.

본 문제는 NH3 냉매를 사용하는 2단 압축 1단 팽창 냉동장치의 성능 분석에 관한 문제입니다. 증발기 냉매 순환량이 주어졌을 때, 중간 냉각 과정에서 소비되는 열량, 압축기 일량, 그리고 냉동 장치의 COP를 계산하는 것이 목표입니다. 문제 풀이의 핵심은 냉매의 상태 변화를 정확히 파악하고, 에너지 보존 법칙을 적용하여 각 과정에서의 열량 및 일량을 계산하는 것입니다. Mollier 선도를 활용하거나 냉매 물성치 테이블을 참조하여 엔탈피 값을 정확하게 구하는 것이 중요합니다.