냉동기의 다른 종류

냉동기 중에는 좀 다른 종류의 것으로 흡수냉동기라 불리는 것이 있습니다. 다르다는 것은 이 냉동기가 왕복냉동기나 원심냉동기와 달리 압축기를 가지고 있지 않다는 것입니다. 압축기가 없는 냉동기라고 하면 왠지 엔진이 없는 자동차와 같은 느낌이 드나, 압축기가 없는 것은 한편으로는 대단한 장점이기도 합니다. 즉, 압축기를 위한 모터를 가지지 않으므로 그 운전은 조용하며, 소음 및 진동도 거의 없습니다. 따라서 초고층 빌딩의 중간층이나 옥상 등에 냉동기를 설치할 필요가 있을 때 다른 냉동기 대신 흡수 냉공기를 사용할 수 있습니다. 또 다른 하나의 차이점은 냉동기를 운전하는 에너지로 증기를 사용하는 것입니다. 경우에 따라서는 증기외에 고온수를 사용하기도 합니다. 이들 열은 최종적으로 에너지의 형태로 냉동기의 운전에 사용되지만 냉수를 얻기 위해 이와 같은 따뜻한 열을 사용하고 있는 것은 좀 이상한 느낌이 듭니다. 여기서 간단히 흡수 냉동기가 냉각 작용을 하는 구조에 대해 살펴 보겠습니다.

통안에 들어있는 소금이 습기를 흡수해서 끈적하게 된 것을 본 적이 있는데, 소금외에도 이와 같은 흡수성이 강한 물질은 밀봉해 두지 않는 한 그것이 포화가 될 때까지 공기중의 수분을 흡수하는 성질이 있습니다. 이러선 현상을 잘 이용하면 수분의 증발을 돕는데 유용합니다. 예를 들면 하나의 용기 속에 물을 넣고, 다른 하나의 용기속에 소금 용액 등 수분을 흡수하기 쉬운 용액을 넣고, 두 개의 용기를 파이프로 연결한 경우를 생각해 보겠습니다. 증발한 수분은 파이프를 통해 용액에 흡수되기 때문에 수면부근의 공기는 수분에 의해 포화상태가 되지 않고 그만큼 증발이 잘 일어납니다. 수분을 증발시킬 때 이것을 공기중에 분무해 주면 한층 잘 증발하게 됩니다. 또 압력을 낮게 하면 할수록 증발하기가 쉬워집니다. 따라서 용기의 압력을 훨씬 낮추어 진공으로 유지하면서 물을 분무해 주면 증발은 한층 잘 일어나며, 다량의 증발 잠열을 빼앗을 수 있습니다. 이 때 한측의 용기는 물이 증발하는 열할을 하기 때문에 증발기, 다른 한측의 용기는 수분을 흡수하기 때문에 흡수기라고 부릅니다. 만약 증발기가 단열되어 있지 않다면 주위의 열이 여기에 흘러 들어와 물의 증발을 위해 사용 되겠지만, 이것을 충분히 단열한 후 증발기 속에 코일을 설치해 이 속에 물을 흘리면 증발기는 여기서 밖의 열을 빼앗을 수 없기 때문에 코일 속의 물은 차갑게 됩니다. 이렇게 해서 흡수기 속의 용액이 포화가 되어 수분을 흡수하지 못하게 될 때까지 증발기 속의 수분은 증발을 계속하여 냉각 작용을 지속시킵니다. 흡수기의 용액이 수분을 흡수해서 포화인 경우 그 수분을 방출하지 않는다면 다시 흡수를 계속할 수 없습니다. 수분을 방출하는 가장 간단한 방법은 열을 가해서 용액 속의 수분을 증발시키는 것입니다. 그러나 흡수기를 직접 가열하는 것은 거기서 증발한 수분이 증발기로 되돌아가므로 별도의 용기를 준비해 그 용기에 펌프로 용액을 모은 후 가열해서 수분을 보내는 작업을 합니다. 이 용기는 용액을 다시 사용할 수 있도록 일을 하므로 재생기라 부릅니다. 재생기에는 용액속에 잠긴 코일을 설치해 이것에 증기나 고온수를 통하든가, 재생기를 직접 불로 가열합니다. 이렇게 해서 용액 속에서 방출된 수증기는 응축기에 들어가 냉각수로 차게 응축되어 처음의 물로 되돌아갑니다. 그리고 이 물은 다시 증발기로 되돌아갑니다. 이들 각 용기를 조합한 것이 흡수냉동기입니다. 실제의 냉동기는 4개의 용기가 명확히 구별되어 있지는 않지만 원리는 같습니다. 각 용기를 연결하는 배관은 필요에 의해 서로 열교환하고 있습니다. 또 용액은 그 농도를 일정하게 유지하기 위해 3-Way Valve를 사용하여 제어합니다. 흡수냉동기는 냉매로써 저온에서 증발하는 암모니아나 프레온을 사용하지 않고 물을 사용하는 것이 특징입니다. 흡수를 위한 용액으로는 리튬브로마이드라 불리는 용액이 많이 사용되고 있습니다. 응축기에서 버리는 열량은 증발기에서 빼앗은 열량과 재생기에서 증기 등에 의해 가해진 열량의 합과 같게 됩니다. 흡수냉동기에서는 모터를 사용한 왕복식인나 원심식의 냉동기에 비하여 같은 냉동톤수에 대해 응축기에서 버리는 열량이 약 20~30% 크기 때문에 냉각탑은 큰 것을 준비할 필요가 있습니다.