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| 부품 | 질량 유량 [kg/s] | 밀도 [kg/m³] | 내경 [mm] | 유속 [m/s] | Re | f (Darcy) | 길이 [m] | Δp [bar] | Δp/m [Pa/m] | 참고 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 입구 | 3.15e-4 | 528.5 | 0.6 | 2.11 | – | – | 0 | 0.0177 | – | 손실 K = 0.5 및 액체 유속으로의 가속 |
| 액체부 | 3.15e-4 | 528.5 | 0.6 | 2.11 | 5,280 | 0.0373 | 5.74 | 4.26 | 74,100 | 포화 압력에 도달할 때까지의 단상 액체 |
| 2상부 | 3.15e-4 | 28.66 | 0.6 | 38.9 | – | – | 0.13 | 0.759 | 586,000 | 증기 분율 0 → 0.09; 출구에서의 밀도 및 유속 출구에서 초과 유량(Choked flow) 발생. |
입구: Δp = (1 + K)·G²/(2ρ), K = 0.5운동량: −dp = f·G²·v/(2d)·dz + G²·dv에너지: h + w²/2 = 일정 (흡입관 열교환기에 의해 제거된 열 마이너스)2상: v = (1 − x)·v_L + x·v_V, 1/μ = x/μ_V + (1 − x)/μ_L (McAdams)(p_i − p_i+1) − G²·(v_i+1 − v_i) ≤ 0 일 때 초과 유량사이클: t₀와 tc는 이슬점(EN 12900)입니다. 액체는 기포점에서 과냉각도만큼 낮은 온도로 응축기를 나와 응축 압력에서 모세관으로 유입됩니다. 증발기는 p₀, t₀ + 과열도 상태의 증기를 내보냅니다. 물성치는 CoolProp 8(기준 상태 방정식; 혼합 냉매는 글라이드 포함)을 사용합니다.
모세관: ASHRAE Handbook – Refrigeration 및 Stoecker & Jones가 기술한 균질 모델: 입구 손실(K = 0.5), 압력이 액체의 포화 압력에 도달할 때까지의 단상 액체 마찰, 이후 액체와 증기가 동일한 속도(h + w²/2 일정)를 갖는 단열 2상 유동을 마찰 및 가속을 포함하여 20단계의 압력 단계로 계산. McAdams에 따른 2상 점도, Churchill에 따른 마찰 계수(매끄러운 인발 동관).
초크 유동: 압력 강하가 더 이상 길이를 제공하지 않을 때(−dp/dv = G²) 유동은 임계 상태가 됩니다. 만약 이 현상이 증발 압력 위에서 발생하면 관은 그곳에서 끝나고 나머지 팽창은 증발기로 분사되는 제트 내에서 발생합니다(모세관 시스템의 정상 상태).
흡입관 열교환기: 기하학적 구조(납땜된 길이, 시작 위치, 흡입관 내경)로부터 계산. 열은 모세관에서 흡입 가스로 역류하며 미터당 UA = 1/(1/(h_i·π·d) + 1/(h_g·π·D))로 전달됨; 두 필름 계수는 Gnielinski(층류 Nu = 3.66)를 따르며, 흡입 가스 측이 지배적인 저항이고 납땜 부위는 제외됨. 가스는 증발기 출구로부터 모세관의 온도 프로파일을 따라 셀 단위로 추적되며, 복귀 가스 온도와 모세관에서 빼앗은 열이 일치할 때까지 반복 계산됨(Hermes, Melo & Gonçalves의 제1원리 모델과 동일). 측정한 복귀 가스 온도를 대신 입력할 수 있음. 액체를 과냉각 상태로 유지하는 열교환기는 플래싱을 지연시켜 동일 유량에서 튜브 길이를 상당히 길게 만듦.
제한 사항: 이 모델은 액체가 정확히 포화 상태에서 플래시되도록 허용하며(준안정 지연 없음), 이는 과냉각이 클 때 길이를 다소 짧게 만듭니다. 오일, 벤드 및 코일링은 제외됩니다. 균질 모델과 측정값을 비교한 발표된 자료에 따르면 질량 유량에서 10–20 % 정도의 편차가 나타납니다. ASHRAE Handbook – Refrigeration 2006, ch. 44의 풀이된 예제와 비교할 때, 이 앱은 단열 R134a 튜브에 대해 4–5 % 더 많은 유량을, 흡입관 열교환기가 있는 경우 약 8 % 더 많은 유량을 제공합니다. 시험 운전 시 충전량과 과열도를 항상 확인하십시오.
압축기에서 시작하십시오: 설계점(증발 및 응축 온도, 과냉각도)에서의 질량 유량이 모세관을 통과해야 합니다. 앱은 각 내경에 대해 정확히 해당 유량을 제공하는 길이를 찾습니다. 긴 관은 유량이 적고, 큰 내경은 유량이 많습니다. 냉장고와 냉동고에서 보통 1.5–4 m인 실용적인 길이를 가진 내경을 선택하십시오.
작은 내경의 짧은 관보다 관이 길고 내경이 큰 쪽이 공차, 이물질, 오일에 덜 민감합니다. 0.6 mm 내경에서 ±0.02 mm 차이는 유량을 약 8% 변화시킵니다. 매우 짧은 관(0.5 m 미만)은 맞추기 어렵고, 너무 긴 관은 비실용적입니다. 앱은 원하는 범위의 중간에 가장 가까운 길이를 가진 규격을 권장합니다.
차가운 흡입 가스가 모세관 내의 액체를 냉각하여 kg당 냉동 능력이 증가하고 플래시 가스가 줄어들며, 흡입관에 결로가 생기지 않습니다. 액체 상태가 더 오래 유지되어 미터당 더 많은 냉매가 흐를 수 있으므로, 납땜된 튜브는 동일 유량에서 단열 튜브보다 더 길어집니다. 앱은 납땜된 길이와 흡입관 직경을 통해 열교환기를 계산하며, 측정한 복귀 가스 온도를 대신 입력할 수 있습니다.
2상 혼합물은 플래싱하면서 속도가 빨라집니다. 어느 지점에서 임계(음속) 속도에 도달하면, 증발 압력을 더 낮추어도 유량이 늘지 않습니다. 대부분의 모세관 시스템은 초크 상태로 운전되며, 이때 유량은 관 길이로 정해지고 증발 압력은 출구의 분사 상태만 바꿉니다.
네, 이소부탄과 프로판의 물성은 CoolProp의 기준 상태 방정식에서 가져옵니다. 탄화수소는 가연성(A3)이므로 기기 표준에 따라 회로당 충전량이 제한되며, 모세관 시스템에는 수액기가 없으므로 충전량을 정확히 칭량해야 합니다.
위의 도구로 계산하십시오 ↑HC 냉매 (A3) 배관 사이징 →
단열 튜브에 대한 균질 모델과 측정값의 발표된 비교에 따르면 질량 유량에서 10–20 % 정도의 편차가 나타나며, 흡입관 열교환기가 있는 경우 불확실성이 더 큽니다. ASHRAE Handbook(2006, ch. 44)의 풀이 예제와 비교할 때 앱의 질량 유량은 +4…9 % 이내입니다. 보어 공차만으로도 여러 퍼센트의 차이가 발생합니다. 결과를 시작점으로 사용하여 시험 운전 시 과열도와 압력을 확인하십시오.