KR20120104698A

KR20120104698A - 열교환기

Info

Publication number: KR20120104698A
Application number: KR1020110022249A
Authority: KR
Inventors: 이성우
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-09-24

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 이중관을 부착하여 열효율을 향상시킨 쉘 튜브형 열교환기에 관한 것이다.
본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 외부의 본체를 이루게 되는 외통의 내측에 외관 및 내관을 갖춘 다수의 2중관을 서로 이격되게 배치하여 구성하되, 외통의 내측으로서 양측엔 상기 2중관 중 내관만이 연통되게 양측 격판이 설치되어 제1좌측격실과 제1우측격실을 각각 형성하고 제1상부격실엔 고온유체 유입구가 마련되고 제1하부격실엔 고온유체 배출구가 마련되어 내관유로부를 형성하고; 상기 내관유로부의 제1좌,우측 격실 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관 중 외관만이 연통되게 별도의 양측 격판이 설치되어 제2좌측격실과 제2우측격실을 각각 형성하고 제2상부격실엔 저온유체 유입구가 마련되고 제2하부격실엔 저온유체 배출구가 마련되어 외관유로부가 형성되며; 그리고 상기 외관유로부의 제2좌,우측격실 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관의 외측에 위치하게 되는 외측공간만이 서로 연통되게 형성하고 외통의 양측에는 이 외측공간과 연통되는 고온유체 유입구와 고온유체배출구를 각각 양측 끝부분에 마련하고 이들 고온유체 유입구와 고온유체배출구의 사이 위치엔 다수의 배플을 상하부에 교번적으로 설치한 외관외측유로부를 형성하여 그 구성이 이루어지는 열교환기를 제공한다.

Description

열교환기{Heat Exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 이중관을 부착하여 열효율을 향상시킨 쉘 튜브형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 일정 공간 내부에 배치되는 열교환용 튜브의 경우 설치할 수 있는 수효가 제한을 받게 되어 열교환에 의한 가열효과를 상승시키는 데엔 한계가 있고, 이러한 가열효과를 얻기 위해서는 다단계에 걸쳐 가열이 이루어져야 하는 관계로 설비비용의 증가는 물론 이들 설비가 차지하게 되는 공간이 크게 확보되어야만 하므로 공간의 효율적인 활용에는 역행하게 되는 문제를 발생시키고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 연구 개발이 이루어진 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 목적은 열전달 효율을 높이기 위하여 열교환이 이루어지게 되는 부위의 구성을 내, 외측에서 동시에 열전달이 이루어지도록 하여 동일 공간에서도 전열면적을 넓게 확보하면서 공간의 효과적인 활용과 함께 열전달에 의한 가열효과를 상승시켜 설비비용을 절감하고 경제적으로 활용할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 외부의 본체를 이루게 되는 외통의 내측에 외관 및 내관을 갖춘 다수의 2중관을 서로 이격되게 배치하여 구성하되, 외통의 내측으로서 양측엔 상기 2중관 중 내관만이 연통되게 양측 격판이 설치되어 제1좌측격실과 제1우측격실을 각각 형성하고 그 중 일측인 제1좌측격실엔 제1수평구획판이 설치되어 상부에 위치한 제1상부격실엔 고온유체 유입구가 마련되고 하부에 위치한 제1하부격실엔 고온유체 배출구가 마련되어 내관유로부를 형성하고; 상기 내관유로부의 제1좌,우측 격실 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관 중 외관만이 연통되게 별도의 양측 격판이 설치되어 제2좌측격실과 제2우측격실을 각각 형성하고 그 중 일측인 제2우측격실엔 제2수평구획판이 설치되어 상부에 위치한 제2상부격실엔 저온유체 유입구가 마련되고 하부에 위치한 제2하부격실엔 저온유체 배출구가 마련되어 외관유로부가 형성되며; 그리고 상기 외관유로부의 제2좌,우측격실 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관의 외측에 위치하게 되는 외측공간만이 서로 연통되게 형성하고 외통의 양측에는 이 외측공간과 연통되는 고온유체 유입구와 고온유체배출구를 각각 양측 끝부분에 마련하고 이들 고온유체 유입구와 고온유체배출구의 사이 위치엔 다수의 배플을 상하부에 교번적으로 설치하여 고온유체 유입구로 공급된 고온유체가 외관의 외측으로서 외측공간의 내부를 지그재그로 경유한 다음 고온유체 배출구를 경유 배출될 수 있게 외관외측유로부를 형성하여 그 구성이 이루어지는 열교환기를 제공한다.

그리하여 본 발명에 의하면, 열전달 효율을 높이기 위하여 열교환이 이루어지게 되는 부위의 구성을 내, 외측에서 동시에 열전달이 이루어지도록 하여 동일 공간에서도 전열면적을 넓게 확보하면서 공간의 효과적인 활용과 함께 열전달에 의한 가열효과를 상승시켜 설비비용을 절감하고 경제적으로 활용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일례로서 종단면도,
도 2는 도 1의 Ⅱ - Ⅱ선 단면도,
도 3은 도 1의 Ⅲ - Ⅲ선 단면도,
도 4는 도 1의 Ⅳ - Ⅳ선 단면도,
도 5는 본 발명의 사용상태도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 예를 중심으로 보다 구체적으로 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명의 바람직한 예에 의하면, 도 1 내지 도 5에 예시한 바와 같이 외부의 본체를 이루게 되는 외통(1)의 내측에 외관(20) 및 내관(22)을 갖춘 다수의 2중관(2)을 서로 이격되게 배치하여 구성하되, 외통(1)의 내측으로서 양측엔 상기 2중관(2) 중 내관(22)만이 연통되게 양측 격판(30,32)이 설치되어 제1좌측격실(34)과 제1우측격실(36)을 각각 형성하고 그 중 일측인 제1좌측격실(34)엔 제1수평구획판(38)이 설치되어 상부에 위치한 제1상부격실(40)엔 고온유체 유입구(42)가 마련되고 하부에 위치한 제1하부격실(44)엔 고온유체 배출구(46)가 마련되어 내관유로부(3)를 형성하고; 상기 내관유로부(3)의 제1좌,우측 격실(34,36) 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관(2) 중 외관(20)만이 연통되게 별도의 양측 격판(50,52)이 설치되어 제2좌측격실(54)과 제2우측격실(56)을 각각 형성하고 그 중 일측인 제2우측격실(56)엔 제2수평구획판(58)이 설치되어 상부에 위치한 제2상부격실(60)엔 저온유체 유입구(62)가 마련되고 하부에 위치한 제2하부격실(64)엔 저온유체 배출구(66)가 마련되어 외관유로부(5)가 형성되며; 그리고 상기 외관유로부(5)의 제2좌,우측격실(54,56) 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관(2)의 외측에 위치하게 되는 외측공간(70)만이 서로 연통되게 형성하고 외통(1)의 양측에는 이 외측공간(70)과 연통되는 고온유체 유입구(72)와 고온유체 배출구(74)를 각각 양측 끝부분에 마련하고 이들 고온유체 유입구(72)와 고온유체 배출구(74)의 사이 위치엔 다수의 배플(76)을 상하부에 교번적으로 설치하여 고온유체 유입구(72)로 공급된 고온유체가 외관(20)의 외측으로서 외측공간(70)의 내부를 지그재그로 경유한 다음 고온유체 배출구(74)를 경유 배출될 수 있게 외관외측유로부(7)를 형성하여 그 구성이 이루어지게 된다.

그리하여 이와 같이 구성이 이루어지게 되는 본 발명에 의하면 다음과 같이 그 작동이 이루어지게 된다.

2중관(2) 중 외관(20)을 중심으로 내,외부에 각각 위치하게 되는 내관(22) 및 외측공간(70)에 있어서, 외관유로부(5), 내관유로부(3) 및 외관외측유로부(7)에 대하여 각각 살펴보기로 한다.

첫째, 외관유로부(5)의 저온유체 유입구(62)를 거쳐 유입된 저온유체가 제2우측격실(56)에 마련된 제2수평구획판(58)의 상부에 위치한 제2상부격실(60), 상부 외관(20), 제2좌측격실(54)에서 방향전환, 하부 외관(20), 제2우측격실(56)에 마련된 제2수평구획판(58)의 하부에 위치한 제2하부격실(64), 그리고 저온유체 배출구(66)를 거쳐 배출된다.

둘째, 이와 같이 저온유체가 외관유로부(5)를 경유하여 통과하게 되는 동안, 동시에 외관유로부(5)의 내측에 위치하게 되는 내관(22)에 있어서 내관유로부(3)의 경우엔 고온유체유입구(42)를 거쳐 유입된 고온유체가 제1좌측격실(34)에 마련된 제1수평구획판(38)의 상부에 위치한 제1상부격실(40), 상부 내관(22), 제1우측격실(36)에서 방향전환, 하부 내관(22), 제1좌측격실(34)에 마련된 제1수평구획판(38)의 하부에 위치한 제1하부격실(44), 그리고 고온유체배출구(46)를 경유하여 배출된다.

셋째, 위와 같이 저온유체가 외관유로부(5)를 경유하여 통과하고, 동시에 고온유체는 내관유로부(3)를 경유하여 통과하며, 이와 동시에 고온유체는 외관외측유로부(7)에도 통과하게 되는데, 즉 고온유체유입구(72)를 경유하여 유입된 고온유체는 외관(20)의 외측에 위치하게 되는 외측공간(70)을 경유하여 이동하되 다수의 상,하부에 교번적으로 설치된 배플(76)에 의하여 지그재그로 방향전환이 이루어지면서 이동하여 고온유체배출구(74)를 거쳐 외부로 배출된다.

그리하여 외관유로부(5)를 통과하게 되는 저온유체는 이 외관유로부(5)의 내,외측에 접하여 직접 열전달이 가능하도록 위치하게 되는 내관유로부(3) 및 외관외측유로부(7)에 의하여 이들 내관유로부(3) 및 외관외부유로부(7)를 동시에 통과하게 되는 고온유체로부터 외관유로부(5)의 저온유체로 이루어지는 열전달에 의한 열교환이 양방향에서 동시에 이루어져 효과적이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 열전달 효율을 높이기 위하여 열교환이 이루어지게 되는 부위의 구성으로서 외관유로부(5)를 중심으로 내, 외측에 위치하게 되는 내관유로부(3) 및 외관외측유로부(7)에서 동시에 열전달이 이루어지도록 하여 동일 공간에서도 전열면적을 넓게 확보하면서 공간의 효과적인 활용과 함께 열전달에 의한 가열효과를 상승시켜 설비비용을 절감하고 경제적으로 활용할 수 있게 되는 장점을 갖게 된다.

1: 외통, 2: 2중관,
3: 내관유로부, 5: 외관유로부,
7: 외관외측유로부, 20: 외관,
22: 내관, 30,32,50,52: 격판,
34: 제1좌측격실, 36: 제1우측격실,
38: 제1수평구획판, 40: 제1상부격실,
42: 고온유체유입구, 44: 제1하부격실,
46: 고온유체배출구, 54:제2좌측격실,
56: 제2우측격실, 58: 제2수평구획판,
60: 제2상부격실, 62:저온유체유입구,
64: 제2하부격실, 66: 저온유체배출구,
70: 외측공간, 72: 고온유체유입구,
74: 고온유체배출구, 76: 배플

Claims

외부의 본체를 이루게 되는 외통(1)의 내측에 외관(20) 및 내관(22)을 갖춘 다수의 2중관(2)을 서로 이격되게 배치하여 구성하되,
외통(1)의 내측으로서 양측엔 상기 2중관(2) 중 내관(22)만이 연통되게 양측 격판(30,32)이 설치되어 제1좌측격실(34)과 제1우측격실(36)을 각각 형성하고 그 중 일측인 제1좌측격실(34)엔 제1수평구획판(38)이 설치되어 상부에 위치한 제1상부격실(40)엔 고온유체 유입구(42)가 마련되고 하부에 위치한 제1하부격실(44)엔 고온유체 배출구(46)가 마련되어 내관유로부(3)를 형성하고;
상기 내관유로부(3)의 제1좌,우측 격실(34,36) 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관(2) 중 외관(20)만이 연통되게 별도의 양측 격판(50,52)이 설치되어 제2좌측격실(54)과 제2우측격실(56)을 각각 형성하고 그 중 일측인 제2우측격실(56)엔 제2수평구획판(58)이 설치되어 상부에 위치한 제2상부격실(60)엔 저온유체 유입구(62)가 마련되고 하부에 위치한 제2하부격실(64)엔 저온유체 배출구(66)가 마련되어 외관유로부(5)가 형성되며; 그리고
상기 외관유로부(5)의 제2좌,우측격실(54,56) 내측으로 인접한 위치엔 상기 2중관(2)의 외측에 위치하게 되는 외측공간(70)만이 서로 연통되게 형성하고 외통(1)의 양측에는 이 외측공간(70)과 연통되는 고온유체 유입구(72)와 고온유체 배출구(74)를 각각 양측 끝부분에 마련하고 이들 고온유체 유입구(72)와 고온유체 배출구(74)의 사이 위치엔 다수의 배플(76)을 상하부에 교번적으로 설치하여 고온유체 유입구(72)로 공급된 고온유체가 외관(20)의 외측으로서 외측공간(70)의 내부를 지그재그로 경유한 다음 고온유체 배출구(74)를 경유 배출될 수 있게 외관외측유로부(7)를 형성하여 그 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.