Frosting에 대해 설명하고 이를 해결하기 위해 열교환기에서 사용하는 방법에 대해 설명해보세요.

[착상(frosting)]

습공기가 0도 이하의 낮은 온도로 유지되는 냉각면과 접할 때, 냉각면에 다공성의 서리층이 형성되는 현상. 서리층의 성장 특성에 따라 결정 생성기, 서리층 성장기, 서리층 성숙기로 분류된다.

[열교환기에서 착상으로 인한 문제점]

(1) 단열층인 서리층이 성장함으로써 열교환기의 열저항이 증가한다.

(2) 서리층 성장에 따른 유로 폐쇄에 의해 공기 유속이 감소한다.

→ 전열 성능이 감소한다.

[제상(defrosting)]

일정한 시간이 경과한 후에 열교환기에 부착된 서리층을 제거하는 작업이 필요하므로 이를 제상이라 한다.

[열교환기 제상 방법]

(1) 냉동 사이클 방식 - 역사이클 HOT GAS 방식, BYPASS 방식, 축열 방식

(2) 비냉동 사이클 방식 - 전열방식, 물.브라인 분사 방식, 기계적 제거 방식

열교환기의 제상 시 핀. 관 표면온도의 경향에 따라, 융해 준비 기간, 서리 융해 기간, 수분 제거 기간, 휴지 기간으로 나눌 수 있다.

[열교환기에서 제상으로 인한 문제점]

(1) 제상기간 중에는 냉장, 냉동 운전을 중지하여야 하므로 쾌적성에 문제가 발생한다.

(2) 공기측 온도가 상승하므로 제상 종료 후 제상열을 제거하기 위하여 부가 에너지를 소비한다.

(3) 냉장, 냉동과 제상 작업의 반복 운전으로 인한 여러 기기의 수명이 단축된다.

→ 제상을 고려한 열교환기의 성능 향상을 위해 제상 히터의 성능과 효율 고려

제상 공급 열량이 클수록 최대 배출율이 커지고 제상 초기에 서리의 융해가 빨리 이루어져 제상 시간이 짧아지지만, 주위 공기로의 열손실이 커져 제상 효율은 감소

→ 사용하는 열교환기에 적절한 히터의 공급열량 선정.

[열교환기에서의 착상 대책]

(1) 착상량 절감 - 열교환기를 친수성 또는 발수성으로 표면처리하는 수동적인 방법

- 유통층의 제어나 전기장을 이용하는 능동적인 방법

(2) 착상 상태의 균일화를 통한 운전 시간의 연장 - 열교환기 형상 또는 핀 형상 개선

(3) 제상 효율 및 성능 개선 - 제상 히터의 소재 및 형태 변경

(4) 착상 및 제상 운전 사이클의 적화 - 최적제상 개시시점을 고려하는 최적 제어 제상