응축기(Condenser)

응축기

- 압축기에서 토출된 고온·고압의 냉매가스를 상온 이하의 물이나 공기를 이용하여 냉매가스 중의 열을 제거하여 응축·액화시키는 장치로 과열 제거, 응축 액화, 과냉각의 3대 작용으로 이루어지며 냉각방법에 따라 공냉식과 수냉식, 증발식 등이 있음.

 

응축 방식에 따른 분류

1. 공냉식 응축기

(1) 자연 대류식

- 공기의 비중량차에 의한 순환 즉 자연대류에 의해 응축시키는 방법으로 전열이 불량하여 핀(Fin) 등을 공기측에 부착함.

 

(2) 강제 대류식

- 팬(Fan)이나 송풍기(Blower) 등을 이용하여 강제로 공기를 불어 응축시키는 방법.

 

(3) 특징

①Freon용으로 주로 소형(0.5~50RT)에서 사용한다.

②관내에 냉매가스를 보내 공기와 열교환시켜 냉매를 응축시킨다.

③냉각수가 필요없으므로 냉각수 배관 및 배수시설이 필요없다.

④응축온도가 수냉식에 비해 높고, 응축기 형상이 커진다. (냉매와 공기의 온도차 15~20℃ 정도, 수냉식은 7~8℃ 정도)

⑤열통과율 20~25kcal/㎡h℃, 풍속은 2~3m/s, 전열면적은 12~15㎡/RT 정도 이다.

⑥통풍이 좋은 곳에 설치해야 한다.

⑦방열면이 건조되어 있으므로 대기오염 지역에서도 냉각관의 부식이 적다.

⑧설치 및 고장 수리가 간단하다.

 

2. 수냉식 응축기

(1) 입형 쉘 엔 튜브식 응축기(Vertical shell & tube condenser)

①특징

- 쉘(Shell) 내에 여러 개의 냉각관을 수직으로 세워 상하 경판에 용접한 구조이다.

- 쉘(Shell) 내에 냉매, 튜브(Tube) 내에는 냉각수가 흐른다.

- 냉각수가 흐르는 수실 내에는 스월(swirl)이 부착되어 냉각수가 관벽을 따라 흐른다. (유효 냉각면적 증대효과)

- 주로 대형의 NH3 냉동장치에 사용한다.

- 열통과율 750kcal/㎡h℃, 냉각수량이 20ℓ/min·RT로 수량이 풍부하고 수질이 좋은 곳에 사용한다.

②장점

- 대용량으로 과부하에 잘 견딘다.

- 운전 중 냉각관 청소가 용이하다.

- 설치면적이 적게 들고 옥외설치가 가능하다.

③단점

- 수냉식 응축기 중에서 냉각수 소비량이 가장 많다.

- 냉매와 냉각수가 평행으로 흐르므로 과냉각이 어렵다.

- 냉각관의 부식이 쉽다.

 

(2) 횡형 쉘 엔 튜브식 응축기(Horizontal shell & tube condenser)

①특징

- 쉘 내에는 냉매, 튜브 내에는 냉각수가 역류되어 흐르도록 되어 있다.

- 입·출구에 각각의 수실이 있으며 판으로 막혀있다.

 

- 열통과율 900kcal/㎡h℃, 냉각수량 12ℓ/min·RT로 쿨링타워와 함께 사용할 수 있다.

- Freon 및 NH3에 관계없이 소형, 대형에 사용이 가능하다.

- 수액기 역할을 할 수 있으므로 수액기를 겸할 수 있다.

②장점

- 전열이 양호하며 입형에 비해 냉각수가 적게 든다.

- 설치면적이 적게 든다.

- 능력에 비해 소형, 경량화가 가능하다.

③단점

- 과부하에 견디지 못한다.

- 냉각관이 부식하기 쉽다.

- 냉각관의 청소가 어렵다.(쿨민, 염산 등의 화학약품 사용)

 

(3) 2중관식 응축기(Double tube condenser)

①특징

- 내관과 외관의 2중관으로 제작되어 중소형이나 패키지 에어컨에 주로 사용한다.

- 내측관에 냉각수, 외측관에 냉매가 있어 역류하므로 과냉각이 양호하다.

- 열통과율 900kcal/㎡h℃, 냉각수량 10~12ℓ/min·RT로 냉각수가 적게 든다.

②장점

- 고압에 잘 견딘다.(관경이 작으므로)

- 냉각수량이 적게 든다.

- 냉매와 냉각수가 역류하므로 과냉각이 우수하다.

- 구조가 간단하고 설치면적이 적게 든다.

③단점

- 냉각관 청소가 어렵다.

- 냉각관의 부식 발견이 어렵다.

- 냉매의 누설 발견이 어렵다.

- 대형에는 관이 길어지므로 부적합하다.

 

(4) 7통로식 응축기(7 pass shell & tube condenser)

①특징

- 1개의 쉘 내에 7개의 튜브가 내장되어 있다.

- 쉘 내에 냉매, 튜브 내에 냉각수가 흐른다.

- NH3 냉동장치에 주로 사용하며, 냉동능력에 따라 적당한 대수를 조립하여 사용할 수 있다.

- 열통과율 1000kcal/㎡h℃(1.3m/s)로 전열이 양호하며 냉각수량은 10~12ℓ/min·RT 정도 이다.

②장점

- 전열이 가장 우수하다.

- 벽면 설치가 가능하여 설치면적이 적게 든다.

- 호환성이 있어 수리가 용이하다.

- 냉동능력에 따라 조립사용이 가능하다.

③단점

- 구조가 복잡하여 설비비가 비싸다.

- 압력강하 때문에 1대로 대용량의 것을 제작하기 어렵다.

 

(5) 쉘 엔 코일식(지수식) 응축기(Shell & coil condenser)

①특징

- 원통 내에 나선 모양의 코일이 감겨져 있는 구조이다.

- 쉘 내에 냉매, 코일 내에 냉각수가 흐른다.

- 소용량의 Freon 냉동장치에 주로 사용한다.

- 열통과율 500~900kcal/㎡h℃, 냉각수량은 12ℓ/min·RT이다.

②장점

- 냉각수량이 적게 든다.

- 소형이므로 경량화 할 수 있다.

- 제작비가 적게 든다.

③단점

- 냉각관의 교환이 어렵다.

 

(6) 대기식 응축기(Atmospheric condenser)

①특징

- 물의 현열과 증발잠열에 의하여 냉각된다.

- 하부에 가스입구가 있고, 응축된 냉매액은 냉각관 중간에서 수액기로 보내진다.

- 상부의 스프레이 노즐(Spray Nozzle)에 의해 냉각수가 고르게 산포된다.

- 겨울철에는 공냉식으로 사용이 가능하다.

- NH3용 중·대형 냉동장치에 주로 사용한다.

- 열통과율 600kcal/㎡h℃, 냉각수량 15ℓ/min·RT 정도 이다.

②장점

- 대기 중에 노출되어 있어 냉각관의 청소가 용이하다.

- 수질이 나쁜 곳에서도 사용이 가능하다.

- 대용량 제작이 가능하다.

③단점

- 관이 길어지면 압력강하가 크다.

- 냉각관의 부식이 크다.

- 횡형에 비해 냉각수 소비가 많다.

- 설치 장소가 커야 한다.

 

3. 증발식 응축기(Evaporative condenser : Eva-Con)

①특징

- 물의 증발잠열을 이용하므로 냉각수 소비량이 적다. (물회수율 95%)

- 외기의 습구온도 영향을 많이 받는다. (습도가높으면 물의 증발이 어려워 응축능력이 감소한다.)

- 관이 가늘고 길기 때문에 냉매의 압력강하가 크다.

- 겨울철에는 공냉식으로도 사용이 가능하다.

- 주로 NH3 냉동장치와 중형으로 Freon 냉동장치에 사용한다.

- 열통과율이 200~280kcal/㎡h℃, 전열면적 1.3~1.5㎡/RT, 순환수량 8ℓ/min·RT이고 보충수량은 0.1~0.16ℓ/min·RT 정도 이다.

- 펌프(Pump), 팬(Fan), 노즐(Nozzle) 등의 부속설비가 많다.

②장점

- 냉각수가 가장 적게 든다.

- 옥외설치가 가능하다.

- 냉각탑을 별도로 설치하지 않아도 된다.

③단점

- 일반 수냉식에 비해 전열이 불량하다.

- 옥탑이나 지상 설치로 배관이 길어져 압력강하가 크다.

- 청소 및 보수가 어렵다.

- 구조가 복잡하고 설비비가 비싸다.