공조냉동기계기술사 문제 풀이
1. 오일포밍 원인
압축기에 안정된 액체 상태로 있어야 할 오일에 거품이 생기는 현상을 오일포밍이라고 하며, 아래 원인에 의해 발생합니다.
냉매와 윤활유의 혼합
냉매와 윤활유가 압축기 내에서 혼합되면서 특정 조건에서 기포가 발생합니다. 특히 저온 또는 급격한 압력 변화가 있을 때 냉매가 윤활유 내에서 기화하며 거품을 일으킵니다.
과도한 윤활유 양
시스템에 윤활유가 과도하게 주입되면 오일 포밍 가능성이 증가합니다. 윤활유가 압축기에 고여 있을 때 거품 형성이 더 쉽게 일어납니다.
급격한 온도 및 압력 변화
압축기 가동 중 급격한 압력 및 온도 변화가 냉매의 기포화를 촉진할 수 있습니다.
윤활유 품질 문제
윤활유의 점도가 적절하지 않거나 오래된 윤활유는 냉매와 더 쉽게 반응하여 거품을 형성합니다.
2. 오일포밍 문제점
윤활 성능 저하
거품이 많아지면 압축기 내부에서 윤활유가 제대로 작동하지 않아 부품 마모가 가속화됩니다. 심한 경우 유적이 냉매증기와 함께 실린더에 흡입되어 Oil Hammering 현상이 나타날 수 있습니다. 그리고 윤활유 부족에 의한 유압 저하로 윤할불량이 발생할 수 있습니다.
냉동 사이클 효율 감소
윤활유가 냉매와 섞여 냉동 사이클의 열전달 효율이 저하됩니다. 유적이 응축기나 증발기로 유입되어 유막이 전열면을 덮어 전열성능을 저하시킵니다. 또한 윤활유와 냉매의 희석으로 증발압력이 저하하면서 효율이 감소됩니다.
압축기 손상
기포가 존재하면 베어링이나 밸브와 같은 압축기 부품이 손상될 가능성이 높아집니다.
시스템 불안정
거품으로 인해 윤활유가 정상적으로 순환하지 못하면서 냉동 시스템이 비정상적으로 작동할 수 있습니다.
3. 오일포밍 방지대책
적절한 윤활유 선택
냉매와 호환성이 좋은 윤활유를 선택하고, 권장 점도를 준수해야 합니다. 예를 들어, HFC 계열 냉매는 POE(polyol ester) 윤활유와 호환성이 좋습니다.
윤활유 양 관리
냉동 시스템 설계 시 적절한 윤활유 양을 유지하고, 과도한 주입을 피합니다.
압력 및 온도 변화 최소화
냉동 사이클 내에서 압력 및 온도 변화가 급격하지 않도록 설계합니다. 예를 들어, 압축기 기동 시 부드러운 스타트 기능을 추가합니다. 또한 크랭크 케이스 내에 오일히터를 설치하여 운전 전에 크랭크 케이스를 가열함으로써 오일 중에 용해된 냉매를 증발시켜 오일포밍을 방지할 수 있습니다.
오일 세퍼레이터 설치
압축기에서 냉매와 윤활유를 분리해 주는 오일 세퍼레이터를 설치하면 오일 포밍을 줄일 수 있습니다.
정기적인 윤활유 교체
윤활유의 상태를 정기적으로 점검하고 필요시 교체합니다. 오염된 윤활유는 오일 포밍의 주요 원인이 됩니다.
시스템 설계 최적화
배관 설계에서 냉매와 윤활유가 원활히 순환하도록 경사를 주거나 오일 리턴을 고려한 설계를 합니다.
모두 힘내세요!
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