기화, 액화가 반복되는 열교환 방식 이용압축기(심장)서 냉매(혈액) 이동해 온도 ↓
  • 

  • 시원한 얼음에 아이스크림.

    우리 생활 속에 냉장고가 없다면, 불가능한 일입니다.

    습관적으로 냉장고 문을 열어보면서,
    시원한 바람이 어떻게 나오는지 궁금하지 않았나요?

    냉장고를 시원하게 만들어주는 원리는 간단합니다.

    ◆ 액체→기체, 기체→액체로 변하는 [열교환] 방식

    우리가 상처를 소독하기위해
    소독용 알코올로 상처부위를 닦아본 경험은
    한번쯤 있을 겁니다.

    이때 피부가 시원해지는 느낌을 받았죠?

    이것은 알코올이 피부에서 증발하면서,
    피부의 열을 빼앗아 갔기 때문에
    우리는 시원함을 느낀 것    입니다.

    물도 마찬가지 입니다.

    차가운 물로 세수를 하고나면, 시원함을 느끼죠?

    이 역시도 액체가 기체로 되면서
    열을 빼앗아 갔기 때문입니다.      


  • 액체가 기체로 변하는 현상을 [기화]라고 부릅니다.

    반대로 기체가 액체가 되는 과정은 [액화]라고 합니다.

    이 같은 [열 교환]이 바로 냉장고의 원리입니다.

    ◆ 압축기에서 기화, 액화가 반복… 냉장고 온도 낮춰

     

    냉장고가 차갑게 유지되는 이유는
    기화와 액화의 과정이 끊임없이 이뤄지기 때문    입니다.

    여기서 핵심기술은 [압축기]이며,
    흔히 컴프레서(compressor) 라고도 부릅니다.

    이 압축기가 냉장고의 심장 역할을 한다고
    이해하면 조금 쉽습니다.

    심장이 피를 내보내면서 순환하는 것과 같이
    냉장고에도 압축기(심장)를 도는
    혈액인 [냉매]가 필요로 합니다.

    즉, 압축기(심장)로 냉매(혈액)를 순환시켜,
    액화와 기화를 반복해 온도를 낮추는 것입니다.

    압축기는 [냉매]가 쉽게 기화 단계로 갈 수 있도록 해줍니다.
    참고로, 냉장고 냉매로 주로 쓰는 것은 [*프레온 가스]입니다.

    ◆ 냉매가 압축기→응축기→증발기→압축기로 순환

    ① 압축기에서 냉매를 압축시켜, 온도를 높임
    ⇨ 이 과정에서 냉장고 돌아가는 [윙~] 소리가 남

    ② 압축된 뜨거운 프레온가스는 응축기로 이동
    (여기서 열이 밖으로 방출하면서, [프레온은 기체→ 액체로] 변함)
    ⇨ 방출된 열로 냉장고 뒤편이 뜨거워짐

    ③ 액체로 변한 프레온은 증발기로 이동

    ④ 냉장고 내부의 열이 증발기로 흘러가 액체 프레온을 증발시킴
    ([프레온가스가 액체→ 기체로] 변함)
    ⇨ 기화열이 냉장고안의 열을 빼앗아, 냉장고 내부가 차가워짐

    ⑤ 기체가 된 프레온은 증발기를 나와, 압축기로 되돌아감 

    위의 과정을 거치면서, 프레온 가스가
    응축기에서는 액체로 바뀌고 (액화)
    증발기에서 다시 기체로 바뀌면서 (기화)
    결국 차가워지는 것입니다.

    가정의 냉장고는 냉동고와 냉장고로 이뤄졌습니다.

    냉장고는 영상2-4°c 로 식품을 보관하지만
    냉동고는 영하5-10°c 이하로도 냉동시킨 답니다.

    간단히 설명하면,
    냉장고 내부는 액체(냉매)가 기화할 때
    열 흡수가 일어나 온도가 떨어지고,
    냉장고 뒷면에 있는 검은색 파이프 망에는
    압축기에 의하여 기체(냉매)가 압축되어 액화 하면서
    열이 발생 하게 됩니다.

    즉, 냉장고는 전기의 힘으로 압축기를 돌려,
    냉매의 기화열과 액화열을 이용해
    시원함을 유지하는 기기입니다.

    *참고
    프레온 가스(freon gas)는 냉장고나 에어컨의 냉매로 오랜 기간 이용되어 왔다. 

    염소, 플루오르, 탄소로만 구성된 화합물이며, 화학식은 CFCs다.
    프레온 가스는 화학적으로 매우 안정해 쉽게 분해되지 않는다.

     

    기화(액체→ 기체)할 때 많은 에너지를 흡수하는 특징이 있다. 


    사진= 연합뉴스 ,  LG전자는 세계 최대인 910리터 용량의 4도어 '디오스 V9100' 냉장고.