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냉각: 수냉식 vs. 공냉식 압축기

Compressors Dimensioning Compressed Air Wiki Compressor Installations

컴퓨터와 마찬가지로 공기압축기를 냉각시키는 몇 가지 방법이 있습니다. 가장 먼저 공냉식 또는 수냉식 압축기 중에서 선택해야 합니다. 후자를 선택하면 세 가지 다른 수냉 방법을 알아야 합니다. 다양한 냉각 옵션을 살펴보고 공기압축기 시스템에서 무엇을 고려해야 하는지 알아 보겠습니다.

압축기 설비의 다양한 수냉(Water cooling) 방법

압축기 설비 냉각

더 많은 압축공기가 압축기의 인터 쿨러 및 애프터 쿨러에서 냉각될수록 에너지 효율이 높아지고 더 많은 수증기가 응축됩니다. 냉각수에는 전기 모터로 흡수한 에너지의 약 90%가 형태로 포함되어 있어 수냉식 압축기 설비는 압축실 환기 시스템을 거의 필요로 하지 않습니다. 압축기 수냉 시스템은 다음 세 가지 주요 원칙 중 하나를 기반으로 할 수 있습니다.

  • 물이 순환되지 않는 개방형 시스템(외부 용수 공급 장치에 연결됨) 
  • 물이 순환되는 개방형 시스템(냉각 타워) 
  • 물이 순환되는 폐쇄형 시스템(외부 열 교환기/라디에이터 포함)

물이 순환되지 않는 개방형 시스템

물이 순환되지 않는 개방형 시스템에서 물은 도시 수도관, 호수, 하천 또는 우물과 같은 외부 수원으로부터 공급되며 압축기를 통과한 후 이 물을 폐수로 배출됩니다. 물 소비를 관리하는 것은 물론 원하는 온도를 유지하기 위해 시스템을 온도 조절기로 제어해야 합니다.

일반적으로 개방형 시스템은 설치하기 쉽고 설치 비용도 저렴하지만 특히 냉각수를 도시 수도관을 통해 받는 경우 운영 비용이 많이 듭니다. 일반적으로 호수나 하천 물은 비용이 들지 않지만 냉각 시스템이 막힐 위험을 줄이기 위해 여과 후 정수해야 합니다. 또한 석회가 많이 함유된 물은 냉각기 내부에 관석을 형성하여 서서히 냉각과 관련된 장애를 일으킬 수 있습니다. 이는 시스템이 적절하게 설계되고 그에 맞게 치수가 지정된 경우 해수에도 적용됩니다.

물이 순환되는 개방형 시스템

물이 순환되는 개방형 시스템에서 압축기의 냉각수는 개방형 냉각 타워에서 다시 냉각됩니다. 물은 냉각 타워에서 주변 공기로 챔버에 뿌려지면서 냉각됩니다. 결과적으로 물 일부는 증발되고 남은 물이 주위 온도보다 2˚C 이하로 냉각됩니다(온도 및 상대 습도에 따라 다를 수 있음).

물이 순환하는 개방형 시스템은 주로 외부 용수 공급량이 제한되어 있을 때 사용됩니다. 이 시스템의 단점은 주변 공기로 인해 물이 서서히 오염된다는 것입니다. 시스템 내 증발로 인해 외부 용수를 사용하여 지속적으로 희석해야 합니다. 용해성 소금이 뜨거운 금속 표면에 침착되어 냉각 타워의 열 전달 능력을 감소시킵니다. 물을 정기적으로 분석하고 화학 물질로 처리해야 조류 확산을 막을 수 있습니다. 압축기가 작동하지 않는 겨울 동안 동결을 방지하기 위해 냉각 타워에서 물을 빼거나 가열해야 합니다.

물이 순환되는 폐쇄형 시스템

폐쇄형 냉각 시스템에서 동일한 용수가 압축기와 외부 열 교환기 형태 사이에서 계속 순환합니다. 이 열 교환기는 외부 용수 회로 또는 주변 공기로 차례차례 냉각됩니다. 다른 용수 회로를 사용하여 물을 냉각할 때 평판 열 교환기를 사용합니다. 주변 공기를 사용하여 물을 냉각할 때 파이프와 냉각 핀으로 이루어진 냉각 매트릭스를 사용합니다. 주변 공기는 하나 이상의 팬을 통해 파이프와 핀 사이를 순환합니다. 이 방법은 냉각수가 제한되어 있을 경우에 적합합니다.

개방형 또는 폐쇄형 회로의 냉각 능력을 거의 동일합니다. 즉, 압축기 물은 냉각수 온도보다 5°C 정도 내려갑니다. 주변 공기로 냉각하는 경우 부동액(예: 글리콜)이 필요합니다. 폐쇄형 냉각수 시스템은 순수한 물인 연수로 채워집니다.

글리콜을 첨가하면 글리콜 유형과 농도가 물의 열량과 점도에 영향을 주기 때문에 압축기 시스템에서 유수량을 다시 계산해야 합니다. 시스템을 처음 채우기 전에 전체 시스템을 깔끔하게 청소하는 것도 중요합니다. 올바르게 구성된 폐쇄형 용수 시스템은 관리가 거의 필요 없고 정비 비용도 적게 듭니다. 냉각수로 인해 부식될 가능성이 있는 설비의 경우 냉각기를 Incoloy와 같은 부식 방지 재질로 설계해야 합니다.

공냉식 압축기

또한 최신 압축기 패키지는 공냉식 버전에서도 사용할 수 있으므로 공기 압축기 패키지 내 강제 환기는 100%에 가까운 전기 모터의 에너지 소비를 포함합니다.

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