Q5-17 불응축가스의 영향과 추기방식?

A.	흡수식 냉동기의 품질에서 가장 중요한 요소는 기밀이다. 기밀불량으로 누설량이 많을 때는 저하	되며, 약간의 누설이라고 해도 기기내부 부식으로 기기의 수명이 단축된다. 흡수식 냉동기의 유지	관리, 운전에서는 기밀관리, 그 보수가 가장 중요한 부분으로 운전자, 정비자는 다른 어느 요소보	다도 기기의 기밀이 정상적인가를 항상 관찰해야 한다.

1.	진공이란?

흡수식 냉동기의 내부에는 냉매로 사용되는 물과 흡수제로 이용되는 리튬브로마이드 수용액이	봉입되어 있다. 이 냉매와 흡수용액이 어떤 온도나 농도로 존재할 때, 각각의 용액온도, 농도에	상당하는 포화증기압력을 나타낸다.

흡수식 냉동기의 운전시 기내압은 2중효용형에 있어서 고온재생기에서 정격부하시 700mmHg	전후이며, 이외의 기기에서는 60mmHg 이하의 진공으로 된다. 정지시에는 전체 기기내가 20	mmHg 전후의 진공으로 된다.

표. 운전□저지시 기내 각부의 압력

기 기 부 위		압력(mmHg abs)
운전중	고온재생기	700 mmHg abs 이하의 진공
	저온재생기	60 〃
	흡수기	6 〃
정지시		20 〃

위 표에서 알수 있듯이 터보냉동기와 비교해 볼 때 흡수식 냉동기는 아주 낮은 압력(진공)에서	운전되고 있다. 따라서 항상 진공상태가 유지되어야 흡수식 냉동기는 안정적인 운전을 계속 할	수 있다.

2.	불응축가스의 생성

흡수식 냉동기는 각 제작사에서 제작시 외부로부터 누입량을 줄이기 위해 플랜지이음, 나사이	음 등을 용접화 및 기내의 상태관찰용인 가시창의 삭제등 누설억제에 대한 노력	을 하고 있으며,	제작후 누설검사에는 헬륨가스를 이용한	검사를 통해 극히 미세한 누설조차 허용하고 있지 않	다. 그러나 흡수식 냉동기의 운전시 리튬브로마이드 수용액과 함께 봉입되어 있는 부식억제제에	의해 강판표면에 보호피막을 형성되는데 이때 수소가스(불응축가스)가 다량 발생하게 된다.

3.	불응축가스와 성능과의 관계

⑴	불응축가스의 영향

불응축가스가 기내에 존재하면 그림과 같이 악순환이 이어지므로 주의해야 한다.

⑵	불응축가스와 성능

다음 그림은 흡수작용이 일어나는 증발기, 흡수	기에 존재하는 불응축가스량의 비율이 냉동능	력에 미치는 영향에 대해서 나타낸다.

불응축가스에 질소를 사용해서 그 농도와 능력변화와	의 관계를 실험해서 얻은 결과이며, 질소의 중량농도	는 다음식과 같다.

[eqn: SN={gN} over {gN+gW} TIMES 100%]

윗식에서

gN	:	흡수기□증발기내 질소량	g

gW	:	흡수기□증발기내 수증기량	g

그림에서 알 수 있듯이 질소량(불응축가스량)에 의해	상당히 큰 영향을 받는 것을 알 수 있다. 즉, 냉동능력	1.95×106□/h의 냉동기에 중량 30g (SN=9.5%)의 질	소가스가 존재하면 냉동능력은 약 절반으로 감소한다.

4.	추기조작과 요령

상기와 같이 불응축가스의 영향은 매우 크다. 흡수식 냉동기에는 운전을 하는 동안에 불응축가	스가 계속 발생하게 되므로 이것을 외부로 배출하기 위한 자동 또는 수동의 추기장치가 항상 부	착되어 있다. 이 추기장치는 미세한 누입공기와 기내에서 발생하는 불응축가스를 기외로 배출하	는 역할을 하며, 일반적으로 다음과 같은 종류가 있다.

⑴	기계식 추기방식

기계식 추기방식은 불응축가스를 흡수기와 분리기	의 압력차 및 흡수액류를 이용하여 분리기	를 거쳐 운전중 항상 저장실에 모이게 된다. 저장실의 압력상승을 진공계로 정기적으로 확인	하여 추기펌프(진공펌프)를 운전하여 저장실로부터 기외로 배출한다.

⑵	밀폐 퍼지(purge)방식

이 방식은 용액펌프의 토출압력을 이용한 이젝터에 의해 기내의 불응축가스를 운전중에 추기	한다. 저장탱크에 모여진 불응축가스는 밸브 A, B를 조작하여 정기적으로 기외로 배출된다.

⑶	물-이젝터 방식

이 방식은 용액펌프의 토출압력을 이용한 이젝터에 의해 기내의 불응축 가스를 저장탱크에 모	은다. 저장탱크에 모인 불응축가스는 냉방운전 정지 후(희석운전중)에 전자밸브가 열려 냉각	수(냉수) 등의 토출압에 의해 추기 이젝터로서 기외로 배출시킨다.

⑷	파라듐셀 방식

흡수식 냉동기에서 강판과 리튬브로마이드	수용액이 접촉하면 화학반응에 의해 H2 가	스가 발생한다. 특히, 운전시간이 짧은 최	기운전시에는 H2 발생량이 비교적 많다. 금	속 파라듐의 막은 고온 (200∼300℃)에서	수소를 투과시키는 성질을 가지고 있다. 용	액의 액류작용에 의해 불응축가스를 포집하	는 저장탱크에 모여진 수소는 친화력에 의	해 파라듐 표면에 흡착되어 전자를 잃고 양자로 되어 격자내로 들어가 수소농도	차에 의해 파	라듐 조직내를 확산하여 막의 반대측에서 다시 가스로 되어 배출	된다.

A실과 B실은 금속 파라듐 막으로 분리되어 있다. H2를 함유한 혼합가스가 A실에 들어오면	막을 투과한 순수 수소는 B실에서 배출된다. 이 경우, A실내의 수소분압을 P1, B실 내의 수	소분압을 P2라 하면, P1ＢP2로 되지 않으면 수소	가스는 투과되지 않는다.

이상과 같이 파라듐 셀은 항상 고온으로 유지되	는 것이 필요하다. 파라듐셀 가열용 히터의 전원	을 끄게 되면, 수소가스가 배출되지 않으므로 운	전여부와 관계없이 항상 전원을 투입시켜 두어야	한다.