1. 열역학적 장치 분류
ㅇ 에너지 변환 장치 : 형태 변환 (열 ↔ 일)
- (열 → 일) 열 기관 : 열 일부를 기계적 일로 변환시키는 장치
. 외연 기관 : (증기 기관)
. 내연 기관 : (폭발 연소)
. 가스 터빈 : (고온,고압) 고온 가스의 에너지로 회전력 발생
- (일 → 열 유체 에너지) : 기체에 일을 가해 압력/온도/유량 증가
. 압축기 : 기체의 압력과 온도를 상승시킴
. 송풍기 : 기체를 이동시킴
ㅇ 열 발생 장치 : 전기 등의 에너지를 열에너지로 변환
- 보일러 : 물을 가열하여 온수 또는 증기를 생산
- 가열로(Furnace) : 물질을 고온으로 가열하는 장치
ㅇ 열 전달 장치 : 유체 간 또는 물체 간에 열을 교환
- 열교환기 : 두 유체 사이의 열을 전달
- 응축기 : 증기를 액체로 응축하며, 열을 방출
- 증발기 : 액체를 증발시키며, 열을 흡수
ㅇ 냉동 공조 장치 : 냉열,온열을 이용해 온도와 공기를 조절
- 냉동기 : 저온을 생성하여 열을 제거
- 냉방기(에어컨) : 실내 온도와 습도를 조절
- 열 펌프 : 냉방과 난방을 모두 수행
- 공기조화기(AHU) : 공기의 온도·습도·청정도를 조절 및 공급
2. 주요 열역학적 장치들
ㅇ 보일러 (Boiler) : 물을 가열하여 온수 또는 증기를 생산
- 연료의 연소로 발생한 열을 이용하여, 물을 가열해 증기 또는 고온수를 만드는 장치
- 난방, 온수 공급, 화력발전 등의 열원 공급에 사용됨
. 주로, 규정된 압력,온도의 증기를 발생시킴
- 열역학적으로는, 작동 유체(물/증기)에 열을 전달하는 열에너지 공급 장치에 해당
ㅇ 냉동기 (Refrigerator)
- 외부 공급 일을 이용하여, 저온 영역에서 열을 흡수하고 고온 영역으로 방출하는 장치
- 구성 요소 : 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기
- 냉동 사이클 구분
. 증기 압축식 냉동 사이클 : 냉매의 증발,응축이 교대로 일어나며, 증기 상태로 압축됨
. 기체 냉동 사이클 등
- 냉동 사이클에 사용되는 작동 유체 : 냉매 (refrigerant)
ㅇ 냉방기 (에어컨) (Air Conditioner)
- 냉매 순환을 이용해, 실내의 열을 외부로 방출하여, 온도,습도 등을 조절하는 공조 장치
ㅇ 열 펌프 (Heat Pump)
- 외부 공급 일을 이용하여, 저온 열원에서 고온 열원으로 열을 이동시키는 장치
- 원리 : 냉동기와 같은 원리(역 카르노 사이클, 냉매의 압축/팽창 과정)이지만, 목적이 다름
. 열 펌프 (높은 온도를 유지 : 난방)
. 냉동기 (낮은 온도를 유지 : 냉각)
- 응용 : 난방,냉방 모두 가능
. 난방 : 외부(대기,지열,수열 등)에서 열을 흡수 → 실내로 공급
. 냉방 : 반대로 실내의 열을 외부로 배출 → 에어컨(냉방기)와 동일 원리
ㅇ 응축기 (Condenser)
- 고온,고압의 냉매를 압축하여, 외부로 열을 방출시키며, 액체로 응축시킴
- 통상, 증기 내 증발 잠열을 제거하며, 증기를 액화시킴
. 통상, 이때의 증발 잠열을,
. 냉각제라는 냉 액체에 의해 흡수시켜,
.. 냉각제 (Coolant) : 암모니아, 염화메틸, 찬 물 등
. 이를 열전달에 의해, 외부 열 저장고(주로,대기)에 옮겨,
. 폐기 열로 방출함으로써, 열을 제거 하게 됨
ㅇ 압축기 (Compressor, 컴프레서)
- 냉매 가스를 압축하여 고온,고압 상태로 만드는 장치
. 통상, 회전함으로써, 열을 운반하는 냉매를 압축하며, 온도를 상승시킴