KR0133007B1 - 직간접 폐회로 열교환 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 열교환장치는 간접 증발 열 교환색션부와 직접 증발 열 교환 색션부를 제공한다. 균일한 온도의 증발 액체는 간접 증발열 교환 색션부를 구성하는 일련의 포위된 회로내부에서 흐르는 뜨거운 유체 스트림과 현열을 간접적으로 교환하기 위해 상기 간접 섹션부 내부로 향하여 아래로 분사된다. 상기 증발 유체가 전체적인 간접 열 교환섹션부를 통하여 하강한 다음에 열을 흡수하고, 냉각하기 위해 상기 직접 증발열 교환 섹션부내의 필메디아를 가로질러서 분배된다. 주위 냉각공기의 분리된 스트림은 각각의 섹션부 내부에 흐르는 증발액체를 증발식으로 냉각하기 위하여 상기 각각의 열 교환 섹션부 내로 동시에 유입된다. 상기 직접열 교환 섹션부내에서 냉각된 물은 저장조에 수집되어 혼합되고, 결과적으로 균일한 온도를 갖게 되어 재분배되는 것이다. 상기 냉각수의 최초 균일한 온도는 냉각탑과 간접열 교환 섹션부의 성능과 균일성을 전체적으로 극대화하는데 있어서 가장 중요한 제어 인자이다. 상기 간접열 교환섹션부는 연속적인 S 자형을 갖는 일정간격의 일련의 회로로 구성되며, 상기 회로에서는 냉각되어야할 내부 유체가 회로 상호간에서 균일 유속과 온도로서 상부로 흐른다. 물이 하강함에 따라 상기 간접 열 교환 섹션부의 수직 및 수평 높이에 따른 회로 상호간에서 균일한 유체와 간접적으로 현열을 교환한다. 열의 교환과 회로 상호간의 성능의 균일성에서 얻을 수 있는 부가적인 이익(gain)은 상기 간접열 교환 섹션부를 통해 흐르는 냉각공기 스트림이 냉각수 흐름과 평행하거나 또는 동일 방향일때 실현된다. 상기 장치는 유체 냉각기, 증발 콘덴서, 또는 습식 공기 냉각기로 사용될 수 있다.

Description

직간접 폐회로 열교환 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 다른 직접 증발열 교환 섹션부상에 위치된 단일 코일의 간접 증발열 교환 섹션부를 갖추고, 상기 각각의 섹션부내에 동일방향 및 교차 방향의 공기흐름과 물흐름을 갖는 폐회로 냉각탑의 바람직한 실시예의 측면도.

제2도는 제1도에 따른 나란히 위치한 간접 및 직접 열교환 니트를 도시한 본 발명의 실시예.

제3도는 본 발명에 따른 둥근 포위체(enclosure)구조를 도시한 실시예.

제4도는 본 발명에 따른 교차방향의 공기흐름 스트림을 이용한 두개의 열교환 섹션부를 도시한 실시예.

제5도는 본 발명에 따른 원심형 팬을 이용한 실시예.

제6도는 본 발명에 따른 직접 및 간접 열교환 섹션부 사이에 플리넘공간(plenumspace),없이 측면부를 통해 간접 열교환 섹션부으로부터 배출되는 공기 스트림을 도시한 또다른 실시예.

제7도는 간접 열교환 섹션부의 단일 S자형 회로를 도시한 정면도.

제8도는 간접 열교환 섹션부에 있어서 흡입구와 배출구 헤더의 배치 및 인접회로 사이의 엇갈림 관계를 도시한 정면도.

제9도는 간접 열 교환 섹션부에 있어서 일련의 회로가 흡입 공기 및 물에 열교환 표면의 전체면을 제공하는 방법을 도시한 측면도.

제10도는 본 발명에 따른 불균일한 냉각수를 사용하는 유체장치에 비교한 폐회로 냉각탑의 냉각특성을 도시한 그래프.

제11도는 본 발명에 따른 2중(dual)코일의 폐루우프 냉각탑으로 사용되고 직렬로 파이프를 연결한 코일조립체를 도시한 바람직한 실시예의 측면도.

제12도는 제11도에 따른 직접 증발 열교환 섹션부에 증발액체를 공급하기 위해 반대방향 흐름의 공기 설계 및 중간 분배 시스템을 사용한 직접 증발열 교환 섹션부를 도시한 측면도.

제13도는 제11도에 따른 직접 및 간접 열교환 섹션부 사이에 플리엄 공간이 없음을 보인 실시예의 측면도.

제14도는 제13도에 따른 간접 열교환 섹션부내 교차방향의 공기흐름 배치를 이용한 실시예의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 열교환 장치 12 : 상부면

14 : 전면벽 15 : 포위체통로

16 : 후면벽 18 : 후면벽

18 : 베이스(base) 20,22 : 제1,2 측면벽

24 : 팬(Fan) 25 : 팬모더

26 : 팬실린더 28 : 루버(louver)

30 : 저장조 32 : 펌프

34 : 재순환파이프, 36 : 분배수단

38,40 : 냉각수 분배레그 46 : 살포노즐

48,49 : 제1,2 부유제거장치 50 : 간접증발열 교환 섹션부

51 : 내측면 53 : 상측면

55 : 하측면 57 : 외측면

70 : 하부유체헤더 80 : 상부유체헤더

90 : 직접증발열 교환 섹션부 92 : 필시트번들(Fill Sheet bundle)

100, 102 : 제1,2 공기흡입구 105 : 플리넘공간(plenum space)

200 : 방수박스 245 : 원심형팬

본 발명은 폐루우프 냉각탑, 증발콘댄서(evaporative condenser), 또는 습식공기냉각기 (wet air cooler) 등과 같은 개량된 열교환장치(heat exchange apparatus),및 열교환방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 최초의 균일한 온도를 갖춘 증발액체가 간접 열교환 섹션부를 따라 분배되고, 성능이 향상되도록 배치된 분리형 간접 및 직접 중발 유체 교환 섹션부를 갖춘 하나의 조합형 열교환 장치와 열교환 방법에 관한 것이다. 만약 비슷한 크기를 갖는 일반 상업용 간접 증발 열교환 제품에 비교하면, 본 발명은 단위 크기 및 간격면에 있어서 보다 우수한 열 전달 능력을 발휘한다. 본 발명에 따르면,최초로 균일한 온도의 액체가 간접 열교환 섹션부의 외측면에 걸쳐 분배되고, 상기 간접 열 교환 섹션부는 가열 또는 냉각되는 유체 스트림(fluid stream)을 안내하는 일련의 개별 폐쇄회로로 이루어진다. 상기 본 발명이 폐루우프 냉각탑 또는 증발 콘덴서로 사용되는 경우, 열은 유체 스트림에서 증발 액체의 포위막(surroundillg film)으로 간접적으로 전달된다. 상기 증발액체에 의해 유지되는 열의 일부는 상기 간접 열교환 섹션부를 통해 흐르는 공기스트림에 직접적으로 전달되고, 상기 열의 나머지 일부는 현열 에너지(sensible energy)로서 저장되어, 상기 증발액체에 온도상승을 초래시킨다. 상기 저장된 현열 에너지는 상기 직접증발 열 교환 섹션부를 통해 흐르는 두번째 분리된 공기 스트립에 전달된다. 그 다음 직접 증발 열 교환 섹션부로부터 배출되는 증발액체는 저장조(sump)에 수집된 후 상기 간접 증발열 교환 섹션부를 가로질러 재분배되도록 상부로 펌핑(pumping)된다. 상기 본 발명의 습식 공기 냉각기로 사용되는 경우, 직접 및 간접 증발 열 교환 섹션부는 회로로 유입되는 유체 스트림이 최초로 냉각된다는 것을 제외하고는 상술한 바와 동일하게 수행된다. 상술한 바와같이, 열을 방출하는 대신, 상기 유체 스트림은 직접 및 간접 증발열 교환섹션부를 통과하는 공기 스트림으로부터 열을 간접적으로 흡수한다. 상기 열전달 과정은 냉각된 공기 스트림이 냉각된 유체 스트림 대신에 또다른 과정으로 사용되는 것을 제외하면 상술한 바와 똑같이 수행된다. 상기 특별한 적용예에 있어서, 유체 스트림에서 공기 스트림으로 교환되는 열의 값을 양(+)또는 음(-)으로 제공함으로서 상기 유체 스트림이 상기 공기 스트림에 방출열 또는 흡수열로 사용될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 본 발명은 간접 및 직접 냉각 섹션부의 열교환 효율을 극대화하기 위한 조합형 직접 및 간접 증발열 교환장치 및 방법에 관한 것이다. 직접 증발열 교환장치에 있어서, 다만 공기 스트림과 증발 액체 스트림이 관계되고 상기 두 스트림이 서로 직접 접촉하게 되는 경우 상기 공기스트림과 증발 액체스트림은 증발식으로 (evaporatirely)열을 교환하며 ; 여기서 증발액체는 일반적으로 물이다. 간접 증발열 교환장치에 있어서, 3가지 유체 스트림, 즉 공기스트림, 증발 액체 스트림, 그리고 폐쇄 유체 스트림(enclosed fluid stream)이 관계된다. 상기 폐쇄유체 스트림은 먼저 간접 열 교환기를 통해 증발 액체와 현열(sensible heat)을 교환하는데, 그 이유는 상기 폐쇄 유체스트림이 증발액체와 직접 접촉하지 않기 때문이고, 그 후에 상기 증발 액체와 공기 스트림이 직접 접촉하게 되면, 상기 증발액체와 공기스트림은 증발식으로 열을 교환한다. 폐루우프 증발열 교환기는 세가지의 일반적인 카테고리로 그룹화되고, 상기 세가지 그룹은 1)혈연 교환기 -직접 증발열 교환기 시스템,여기서 현열 교환기로부터 배출되는 유체스트림중에서 하나는 직접 증발열 교환기에 파이프로 연결된다. 2)독립형 간접 증발열 교환기, 그리고 3)조합형 직접 및 간접 증발 열교환기이다. 분리 냉각탑에 접속된 셀(Shell)및 튜브(tube)냉각콘텐서 또는 현열 교환기는 첫번째 그룹의 실례이고 상기 냉각 콘덴서와 현열 교환기는 증발 냉각이 널리 사용되는 열 교환방법을 나타낸다. 또한 코일세드(Coil sheds)로 언급된 제품은 상기 첫번째 그룹의 일부이고, 상기 코일세드는 비-통풍(non-ventilated) 코일섹션부 (현열교환기 )상에 위치된 냉각탑(직접 증발 열 교환기 )을 포함한다. 독립된 간접 증발열 교환기는 그 다음 그룹을 나타내고 상기 장치 (devices)는 첫번째 그룹의 장치만큼 널리 사용되고 있지는 못한다. 상기 증발콘덴서와 증발 유체 냉각기의 대다수는 상기와 같은 형태이다. 반대방향 흐름,교차 흐름, 또는 동일방향 흐름의 공기와 증발유체 스트림이 상업적으로 유용하고, 반대방향 흐름 설계가 대부분이다. 현재와 최근에 인기있는 그룹은 간접 및 직접 증발열 교환섹션부를 조합한 제품을 포함한다. 본 발명은 폐루우프 증발 열 교환기를 구성하는 가장 효율적인 방법을 제공함으로써 종래기술보다 뛰어나고 독특한 개량된 점을 갖는 기술이다. 본 발명이 폐루우프 냉각탑등과 같은 폐회로 냉각기로 사용되는 경우, 일반적으로 물인, 최초로 뜨거운 유체는 간접 증발 열 교환 섹션부를 구성하는 일련의 회로를 통해 상부로 향하게 되고, 여기서 뜨거운 물은, 상기 회로의 외측면에 걸쳐 하강하는 (grevitating)그리고 반대방향으로 흐르는 냉각기 증발액체와 간접 현열 교환을 이루게 된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 회로로부터 배출되는 가장 차가운 물은 상기 가장 차갑고 균일한 온도의 증발 액체와 가장 차갑고 균일한 온도의 주위 공기 스트림에 동일하게 노출된다. 상기 방법은 종래 기술에 의해 달성되는 것보다 균일하고 보다 유익한 열 전달 방법을 제공한다. 열이 뜨거운 유체로부터 민감하게 전달됨에 따라, 증발액체가 상기 간접 증발 열교환 섹션부를 통하여 하강하는 동안에 상기 증발 액체의 온도는 증가한다. 동시에, 냉각기의 주위공기는 상기 하강 증발 액체와 동일한 방향으로 형성된 통로(path)내의 회로위로 흘러 내려간다. 상기 증발액체에 의해 흡수된 열의 일부는 동일방향으로 이동하는 공기에 전달되고, 상기 흡수된 열의 나머지는 상기 회로에 걸쳐 하부로 흐르는 동안 상기 증발액체에 온도의 증가를 초래한다. 상기 증발 액체는 직접 증발 열 교환섹션부위로 하강한다. 상기 직접 증발열 교환섹션부는 증발열 교환을 통해 가열된 증발 액체를 냉각시키기 위해 냉각용 주위 공기의 공급원을 사용한다. 상기 직접 열교환 섹션부를 통한 공기 흐름은 상기 하강 증발 액체에 교차 방향 흐름 또는 반대방향 흐름으로 하강한다. 이러한 냉각된 증발 액체는 저장조(sump)에 수집되고, 상기 간접 증발 섹션부 상부에 재분배되는 균일한 온도의 냉각증발 액체를 구성한다. 본 발명이 증발 콘덴서로서 적용되면, 상기 처리과정은 등온 상태의 냉각콘덴서,유체흐름, 냉각기체가 응축물의 배수를 용이하게 하기 위하여 일반적으로 반대로 역전되는 것을 제외하고는 상기 폐회로 유체 냉각장치에 대해 설명한 바와 동일하다. 본 발명이 최초의 냉각단상 유체(cold single phase fluid)또는 증발 냉매를 갖는 습식 공기 냉각기로 적용되면, 상기 열이 반대로 반대방향으로 흐르는 것을 제외하고는, 그 처리과정은 상기 유체 냉각 또는 응축장치(condensing applicatious),각각에 대한 처음에 설명한 바와 동일하다. 종래 기술에 따른 직접 및 간접 증발 열 교환 섹션부의 조합형(미국 특허출원 제 4,112,027 호,제 4,683,101호, 그리고 제 3,141,308호)은 상기 간접섹션부상에 교차흐름의 직접 증발 섹션부를 위치시키는 것을 알려주고 있다. 그러나 상기 공지기술에 의한 직접식-간접식 배치는 냉각수가 상기 직접 증발 섹션부를 통해 하강하는 동안에 바람직하지 못한 온도변화를 초래한다. 상기 교차하여 흐르는 냉각공기가 하강하는 물로부터 열을 흡수할때 상기 온도구배가 형성되어, 불균일한 열교환이 발생되고 결과적으로 직접섹션부의 길이 정도에 따라서 불균일한 온도의 물을 초래한다. 미국특허출원 제 4,683,101호에 공개된 기술에서는, 상기 물도의 변화는 상기 직접섹션부의 깊이에 따라서 60-10℉ 상태로 될 수 있고, 상기 직접 섹션부가 간접섹견부상에 직접 위치되면, 상기 불균일한 온도의 물이 간접 섹션부를 구성하는 하부의 일련회로 상으로 직접 배출되어 회로와 회로사이의 불균일한 열전달을 발생시킨다.

상기 종래기술에서 알 수 있는 것은 이와 같은 상태의 불균일한 열전달이 상기 냉각탑에 전체 열적 비효율성의 근원을 초래한다는 것이다.

또한 상기 불균일한 열전달은 응축 적용에 있어서 부가적인 동작의 비효율성을 의미하는데, 그 이유는 액체 응축물이 불균일하게 부하가 걸리는 회로내에 퇴적되고 응축을 위해 유효한 표면적을 제한하기 때문이다. 종래 기술인 미국특허 출원 제 4,683,101호는 상기 간접 열교환회로의 위치를 물리적으로 변화시킴으로써 상기 문제점을 설명하려고 시도하였고, 또한 상기 회로내부에서 냉각되는 가장 뜨거운 유체가 상기 온도구배 이내에서 냉각수의 가장 뜨거운 온도와 열교환되도록 상기 회로내부의 유체흐름 방향을 변화시켰다. 그러나 상기 구성은 물 온도구배 문제, 그 자체를 설명하는데 실패하였고, 또한 상기 간접 열 교환 섹션부 내부에서의 열 교환에 대한 영향을 무시하였다.

본 발명의 폐회로 유체 냉각탑에 있어서, 상기 간접 증발 열교환 섹션부 상에 최초로 균일한 온도의 증발액체를 분배하는 것은 상기 섹션부내에서 열 교환의 균일성에 실질적으로 영향을 미친다라는 것이 발견되었다. 또한 본 발명은 만약 간접 열 교환 섹션부가 그 위에 바로 놓아는 직접 열교환 섹션부를 더이상 갖지 않는다면, 냉각효율에 있어서 부가적인 잇점이 변화하는 공기와 물 흐름 설계로부터 실현 될 수 있는 것도 발견하였다.

따라서 본 발명의 목적은 두개의 섹션부를 갖는 증발 유체냉각, 증발 응축 또는 습식 공기 냉각장치 및 방법을 제공하여 간접 열 교환 섹션부와 직접 열 교환 섹션부가 우수한 전체 열 전달 성능을 효과적으로 발휘하도록 결합시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각각의 열교환 섹션부 내에서 증발 및 현열 교환 현상의 잇점을 수용할 수 있는 단일 열 교환 장치를 제공함으로서 각각의 열교환 섹션부내의 엔탈피(enthalpy)를 극대화하고 온도차를 일치시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 간접 열 교환 섹션부를 통한 열 교환이 회로 상호간에서 실질적으로 균일하게 이루어짐으로서, 결과적으로 각각의 회로가 상기 간접열 교환 섹션부내의 어떤 정점에서 냉각수의 동일한 온도를 동시에 경험하도록 하는 열 교환 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 마지막 목적은 직접 증발 열 교환 섹션부를 빠져나가는 냉각수가 간접 열 교환 섹션부에 재분배되기 전에 물온도가 균일한 온도로 동일하게 되도록 저장 및 혼합시키는 열교환 장치를 제공함으로서 간접 열 교환 섹션부내의 불균일한 열전달 원일을 실질적으로 제거하게 된다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1도에 있어서, 본 발명에 따른 열교환 장치(10)는 폐회로 냉각탑과 같은 기술로 널리 알려져 있다. 일반적으로, 열교환 장치(10)는 다단 회로의 간접 증발 유체 냉각 섹션부(50), 직접 증발 열 교환 섹션부(90), 최하단의 증발 액체 저장조(30), 그리고 열교환 장치(10)를 통해 아래로 증발 액체를 분사하기 위한 최상단의 분배수단(36), 그리고 상기 각각의 열교환 섹션부(50)(90)을 통한 공기 스트림을 이동시키기 위한 팬수단(24)을 포함하는 포위체 구조(enclosure structure)를 포함하고, 자연통풍도 또한 공기를 이동시키기 위한 실행수단이다.

상기 팬(24)은 유도식이나 강제식 통풍의 원심형팬 또는 일반 프로펠라 형팬이 될 수 있는데, 어느 경우에도 상기 팬에 동력을 공급하는 팬모터(25)가 요구된다.

제5도는 유도식 통풍 원심형팬(245)과 결합되어 사용된 장치(10)을 도시하고 있는데, 상기 원심형 팬은 보다 큰 외부 정압력 헤드를 극복하기 위한 능력이나 보다 적은 소음 발생을 요구하는 상황에 대해서 상당히 적합하다. 제1도에 있어서, 팬모터(25)는 만약 적절한 습식 상태 모터 케이싱 또는 보호커버가 사용된다면 포위체 통로(15) 내부에 장착될 수 있으며, 또는 필요하다면 상기 구조의 외부에 장착 될 수도 있다. 본 발명에서는 방수박스(200)내에서 공기 스트림에 도시되어 있다.

비록 상기 언급한 구성성분의 동작이 하나의 적용형태에서 다른 적용형태로 서로 약간 변화한다 하더라도, 상기 열교환 장치(100)는 상기 열교환 영역내에서 다양한 적용예를 갖으며, 상기 적용예는 상기 언급한 모든 요소를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 열교환 장치는 폐회로 시스템내에서 흐르는 물과 같은 단일상의 현열 유체를 냉각하기 위해 사용될 수 있고, 또는 외부 폐회로 시스템으로부터 제공되는 냉각가스와 같은 현열 및 잠열성의 다상(multi-phase) 유체를 과열시키지 않거나 응축시키기 위해 사용될 수 있다. 궁극적으로, 상기 열교환 장치(10)에 대한 적용영역은 습식 공기 냉각장치로서의 역할(duty)을 포함하고, 여기서 상기 통로(15) 내부로 방출된 공기는 광산(mining)과 같이 작업에서 신선하고 차가운 공기가 사용되는 장소에 운반된다. 그리고, 분명하게는, 상기 언급한 성분을 포함하는 냉각 탑 구조는 다양한 방법으로 형성되고 배치될 수 있다.

상기 열교환 장치(10)는 엄밀하게는 한가지 형태나 구성으로 제한되지 않는다.

제1도 내지 제3도에서 상기한 내용을 가장 잘 보여주고 있는데, 여기에서, 적층식(Stacked) 사각형, 병행식(side-by-side)사각형, 그리고 원형 적층식 구조(이하 단일 코일 냉각탑으로 언급함)등이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 비록 상기 최종적인 열교환 커패시티가 다소 변화하더라도 상기 각각의 실시예는 실질적으로 동일한 방법으로 수행된다.

제1도에 따른 본 발명의 일실시예에 있어서, 열교환 장치(10)를 구성하는 포위체 구조는, 상부면(12), 베이스(18), 전면벽(14), 후면벽(16), 제 1,2 측면벽(10,22)을 포함하는 사각형으로 도시되어 있다.

상기 제 1,2 측면벽(20,22)과 후면벽(16)은, 시트메탈(Sheet metal), 섬유유리, 플라스틱, 또는 그와 비슷한 재료로 만들어진 고형 패널 부재이고, 상기 제 1,2 측면벽(20,22)과 후면벽(16)은 전면벽(14) 및 상부면(12)과 마찬가지로 내식성을 갖는다.

상기 제1도의 사각 포위체 구조는 상기 직접 증발열 교환 섹션부(90)상에 마련된 단일 코일 조립체(52)로 구성되는 간접열 교환섹션부(50)을 포함한다. 상기 간접열 교환 섹션부(50)는 내측면(51), 외측면(57), 상측면(53)과 하측면(55)을 갖는 전형적인 사각형으로 되어있다. 상기 간접 열 교환 섹션부의 코일 조립체(52)는 별도의 사용처에서 제공된 냉각되어야할 흐르는 뜨거운 유체를 수용하고, 상기 뜨거운 유체는 간접 현열 교환과 직접 증발 열 교환의 조합동작에 의해서 상기 섹션부내에서 냉각된다. 일반적으로 냉각수인 증발액체는 분배수단에 의해 상기 간접 섹션부위로 분사되어 냉각되어야 할 유체와 현열을 간접적으로 교환하며, 제 1 공기 흡입구(100)로 유입되는 상기 주위 공기 스트림이, 두개의 매개불이 코일 조립체(52)를 통해 아래로 이동함에 따라서 물을 냉각시킨다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유입공기스트림은 냉각수의 방향에 평행 또는 동일방향으로 흐르거나 유입된다. 또한 상기 공기 흐름 스트림은 어떤 특정 흐름 모양으로 제한되지 않는다.

일단 공기와 물의 냉각 매개물이 간접 섹션부(50)의 하측면(55)에 도달하게 되면 두매체는 분리되는 바, 상기 공기 스트림은 팬(24)에 의해 플리넘 공간(105)속으로 인입되어 다음 통로(15)로 유입되고, 상기 물은 중력에 의해 직접 열교환 섹션(90)안으로 하강된다. 상기물이, 후슬 예정인 바와같이, 직접 열 교환 섹션부내에서 냉각되는 동안에, 상기 공기는 팬실린더(26)를 통해 장치(10)로부터 배출된다. 또한 주목해야 하는 중요한 사항은, 상기 섹션부를 통하여 실제의 공기 흐름 패턴에는 관계없이, 상기 흡입구(100)로 유입되는 공기 스트림은 간접열 교환 섹션부내에서 단지 냉각목적을 위해 사용되는 공기를 제공한다는 것이다.

상기 직접 증발열 교환 섹션부(90)는 직접 열 교환섹션부(50)로부터 가열되고, 하강하는 물을 냉각하는 기능을 수행한다. 상기 직접 증발열 교환 섹션부(90)는 비록 필시트번들(fill sheet bundle)(92)이 재래식 스프래쉬형필로 형성될지라도, 견고한 공간을 갖고, 평행한 필시트번들(92)을 형성하는 플라스틱 시트(93)의 배열(array)로 구성된다.

필시트번들(92)에 의해 간접섹션(50)으로 부터 받는 뜨거운 물은 제 2 공기흡입구(102)로 들어가는 외부 주위공기가 시트(Sheet)를 하강하는 뜨거운 물을 냉각하도록 각각의 필시트(93)을 따라 분배된다. 여기서, 상기 주위 공기 스트림은 필시트 번들(92)을 통해 배수되는 뜨거운 물에 대하여 교차 방향으로 직접 섹션부(90)로 유입되는 것이 도시되어 있다. 그리고 그밖의 공기흐름 구성이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 후술한다. 상기 플라스틱 필시트(fill sheet)(93)는 측면벽(20,22)에 횡방향으로 접속된 빔(beams)(96)으로부터 매달린다. 각 시트(93)는 상기 아래로 흐르는 뜨거운 물이 박막(thin film)속으로 퍼져 나가도록 하는데 도입이 되도록 시트의 전체 길이에 걸쳐 연속적인 물결 모양의 홈을 갖춤으로서, 공기 스트림이 상호 작용하여 증발 냉각시키도록 하는 보다 큰 노출 표면 영역을 제공한다. 필시트(93)는 바람직하게는 플리비닐 클로라이드 재료로 구성되지만, 다른 플라스틱 재료도 사용가능하다.

상기 제1도에서 도시된 바와같이 제 2 주위 공기흡입구(102)는 직접 열교환 섹션부 내에서만 증발 냉각목적을 위하여 주위 공기를 제공한다.

또한 제1도에 도시된 바와같이, 필번들(92)안으로 공기 흐름을 분배하기 위해 일련의 루버(louvers)(28)로서 상기 제 2공기 흡입구(102)를 덮는 것이 일반적이다. 일반적으로, 루버(28)는 동절기동안에 건조탑(dry tower)으로서, 냉각탑(10)을 작동시키기 위하여 상기 루버(28)가 닫혀지고 차단되도록 모터가 갖춰져 있다. 루버(28)를 통해 유입되는 주위 공기는 제 2 공기 플리넘(plenum)(103)을 따라 흐른 다음 플라스틱 필시트(93)을 통해 아래로 흐르는 뜨거운 물에 교차하는 방향으로 필번들(92)로 유입된다.

상술한 바와같이, 뜨거운 물의 막에 걸쳐 흐르는 차가운 공기 스트림은 증발식으로 물로부터 열을 제거한다. 그리하여 알려진 바와같이 증발효과에 의해 뜨거운 물을 냉각하는 것이다. 상기 증발 냉각섹션부(90)를 빠져나가는 가열된 공기는 제 2 부유 제거장치(drift eliminator)(49)를 통과한 다음 통로(15)로 유입된다. 그리고 상기 공기는 팬실린더(26)를 통해 대기로 배출되도록 팬(24)에 의해 강제적으로 상부로 방향이 바뀐다.

상기 직접 물 증발 냉각 섹션부(90)를 벗어난 공기는 냉각수로부터 흡수된 습기로 포함된다. 상기 제 2 부유제거장치(49)는 공기 스트림에 유도된 작은 물방울은 용이하게 제거되도록 필번들(92)과 통로(15) 사이에 위치된다. 상기 부유제거장치(49)는 좁은 간격을 형성한 금속, 플라스틱 또는 나무재료의 슬레이트(Slats) 또는 루버로 이루어짐으로써 그 사이로 공기 흐름을 허용하고, 상기 공기내의 미세한 작은 물방울을 수집하게 된다.

상기 수집된 물은 제거장치(49) 아래로 떨어지고, 재순환을 위해 하부의 저장조(30)내로 즉시 모인다.

제1-6도에 도시한 바와같이, 상기 장치(10)의 베이스(18)는 직접 증발열 교환섹션(90)바로 아래에 위치된 물 저장조(30)로 구성된다. 그러나, 상기 베이스(18)는 장치(10) 내부의 구성부품들이 배치된 방식에 따라 다른 구조를 갖출 수 있는 바, 제2도에 명확히 도시된 바와같이 직접 및 간접 섹션이 나란하게 배치될 수도 있다.

나란하거나 또는 간접 -상부-직접겹침 배치는 본 발명의 가장 중요한 특징이 상기 직접 증발열 교환 섹션(90)으로부터 하강하는 가열된 냉각수를 저장조(30)내에 혼합되도록 한 것임을 강조하고 있으며, 이렇게 함으로써 상기 간접 열 교환 섹션부(50) 내에서 다시 사용되기 위해 펌핑되기 전에 균일한 온도를 유지할 수 있게 된다. 수직으로 연장된 재순환 파이프(34)는 펌프(32)와 저장조(30)을 갖춘 냉각수 분배수단(36)에 접속된다.

상기 펌프(32)는 용이하게 사용될 수 있도록 전면부(14)의 코너에 인접되는 저장조(30)의 외측에 배치된다.

상기 분배수단(36)는 간접 증발 냉각섹션부(50)의 단일 코일 조립체(52) 상부에 위치되어 제 1 주위 공기 흡입구(100)와 위치적으로 관련성을 가진다. 분배수단(36)는 서로 동일한 냉각수 분배레그(legs)(38,40)을 포함하고, 상기 레그(38,40)는 각각 전면벽(14)으로부터 그리고 서로로부터 평행을 유지하면서 냉각탑(10)의 폭 방향으로 횡단한다.

각각의 분배레그(38,40)는 제 1공기 흡입구(100)를 가로질러서, 그리고 간접 증발 열 교환 섹션부(50)의 상측(53)을 가로질러서 냉각수를 균일하게 분배하도록 파이프의 밑바닥에 부착된 동일한 간격을 갖는 일련의 분사노즐(46)를 갖춘 파이프로 구성된다. 장치(10)에 요구되는 열 교환 커패시티(capacity)에 의하면, 물 분배레그의 갯수는 간접 증발 코일 섹션부(52) 당(per)1-5개로 변화될 수 있고, 각각의 레그의 길이는 3-24 피트사이에 변화될 수 있다.

일반적으로, 간접 섹션(50)의 코일 조립체당 노즐(46)의 갯수는 냉각탑 캐패시터에 따라서, 9-180개로 변화된다. 마찬가지로, 분사노즐(46)로 펌핑되는 연속적인 냉각수 공급이 제 1공기 흡입구(100)의 전체길이에 걸쳐서, 또한 단일 코일 조립체(52)에 걸쳐서 미세한 물 분사가 제공되도록 펌프(32)는 탑 커패시티에 따라서 크기가 정해진다.

비슷하게, 상부 부유 제거장치(48)는 측면배출개구(106), 플리넘공간(105)과 통로(15) 사이에 위치되고, 상기 간접 열 교환 섹션(50)을 통해 하강하는 물을 냉각시키는 동안에 상기 제 1공기 스트림에 의해 유도된 물방울을 제거한다.

경반(pan)(47)은 부유 제거장치(48)로 부터 물을 수집하고 필시트번들(92)상에 물을 분배하기 위하여 상부 부유 제거장치(48) 아래에 위치된다. 제 1주위 공기흡입구(100)를 형성하는 개구는 그 위 위치되는 장소에 관계없이 상기 간접 증발 냉각 섹션(50)의 길이 및 깊이와 동일한 길이와 깊이를 갖는다는 것을 알수 있다. 제1도로 부터 상기 유입되는 공기 스트림은 간접열 교솬 섹션(50)의 상측면(53)에 수직하게, 실질적으로는 분배수단(36)으로부터 아래로 살포되는 물과 동일 방향으로 흡입구(100)에 접근한다. 그리고 제4도에 있어서, 공기 스트림은 외측면(57)에 수직되게, 실질직으로는 아래로 살포되는 물에 교차 방향으로 접근한다.

일반적으로 제7도, 제8도 및 제9도에 따라서 간접 증발 냉각 섹션부(50)의 단일 코일 조립체(52)를 보다 상세하게 설명한다. 특히 제 9도의 단면도에 있어서, 바람직하게는 단일 코일 조립체(52)가 S자 모양(Serpentine shape)을 갖는 일련의 수평이격 평행회로(54,56)를 포함하는 사각형 구조로 형성된다.

모든 회로(54)(56)는 상부 유체 헤더(80)와 하부 유체 헤더(70)에 각각 접속된 회로 상단부(58)와 회로하단부(60)를 포함한다. 특별한 적용예에 있어서, 상기 장치(10)는 유체 냉각장치로 사용되는 경우, 하부헤더(70)는 뜨거운 유체 흡입공급 헤더로 작용하고 상부헤더(80)는 냉각유체 배출헤더로서 작용한다.

만약 증발식 콘덴서로서 사용된다면, 상기 각각의 헤더의 공급/방출 기능이 장치(10)의 실제적인 용도에 따라서 변화될 수 있다. 상기와 같은 경우에 있어서, 뜨거운 가스는 상측에서 간접 코일 조립체(52)로 유입되고, 여기서 상부 헤더는 공급헤더로 작용한다.

제7도는 각각의 헤더(70)(80)가 상기 단일 코일 조립체(52)의 동일한 측면부 또는 양단부에 위치한 두개의 헤더를 갖는 사각형으로 형성되어 있다. 제7도 및 제9도에 있어서, 하부 흡입헤더(70)는 흡입헤더(70)의 중앙에 접속되고, 각 흡입 회로 단부(60)가 양 헤더 측면부에 접속된 단일 공급지관(branch)(75)으로 구성된다. 상기 단일 흡입공급지관(75)은 상기 일련의 회로내부로 흐르는 유체의 방향과 평행 또는 동일 방향으로 냉각되어야 할 유체를 공급한다.

회로(54,56)를 통한 균일한 유량(flow rate)는 간접열 교환 섹션부의 적절한 동작에, 그리고 장치(10)의 전체 성능에 매우 중요하다. 상부 방출 헤더(80) 또한 헤더(80)의 중앙에 부착된 단일 지관(85)를 갖는다.

그리고, 상기 지관(branch)은 상기 코일조립체(52)를 빠져나가는 냉각 유체가 평행방향으로, 그러나 유입 공급지관(75)내에서 흐르는 유체와는 반대방향으로 방출되도록 유입 공급지관(75)의 직상부에서 수평으로 이격되어 있다.

제8도에 있어서, 단일 코일 조립체(52) 내부의 각 회로(54,56)는 몇개의 U자형 열(row)(A-E)로서 튜브를 형성하는 굽힘작용을 받고, 서로 수직 및 동일간격으로 배열된 연속적인 단일 길이의 코일 튜브로 이루어짐으로서 각각의 회로(54,56)가 S자 형상을 갖게 된다. 각 열(row)은 실질적으로 동일 길이를 갖고, 상기 각 열은 U자 형 복귀 섹션부(68)에 의해서 일체로 접속된 두개의 직선 튜브 섹션부(62)를 구성한다. 각 열과 각 회로(54,56)를 정확하게 동일 방법으로 형성함으로써, 상기 교차되는 회로(54,56) 사이에 가열부하는, 온도 및 유량등과 같은 회로내의 다른 모든 인자(factor)가 동일하면 효과적으로 일정하게 된다. 제7도 및 제8도에 있어서, 간접열 교환 조립체(52)는 다섯개의 열(row)(A-E)로 구성되지만 상기 열의 정확한 갯수는 특별한 적용예에 대해서 요구되는 열전달 표면적의 크기에 의존한다.

상기내용은 열전달 원리에 의해 당업계에서 설계 가능하다.

측면벽(20,22)사이에서 연장하고, 간접증발 냉각 섹션부(50)의 전체 크기에 의존하는 각각의 열(A-E)를 갖는 튜브(tubing run(62)는 튜브가 처지는 것을 방지하기 위해 각 열의 각 단부상에 적어도 두개의 구조지지대(94)를 필요로 한다.

상기 지지대는 인접회로(54-56) 사이에서 적절한 공간을 보장하는 것이다.

적절한 공간이 없다면, 간접 증발 열교환 섹션부(50)를 통하는 균일한 열전달은 불가능하게 될 것이다.

제8도에 있어서, 회로흡입단부(60)와 배출단부(58)를 각각 흡입, 배출헤더(70,80)의 측면벽에 삽입하여 접착함으로써, 각각의 회로(54,56)는 흡입,배출헤더(70,80)에 접착되고, 그 다음 튜브/헤더의 경계부를 서로 적절히 용접한다. 뿐만 아니라 상기 튜브를 헤더내로 압연(rolling)하는 것과 같은, 다른 접착방법이 사용될 수 있다.

제8도에 도시되어 있는 굵은 화살표는 제1도에서 보여준 유입하는 공기와 증발 냉각수의 바람직한 방향을 나타낸다.

조립체(52)를 포함하는 일련의 회로내의 모든 인접 회로(56)는 선발회로(Starting circuit)(54)보다 다소 하부에서 엇갈려 배치되고, 제8도는 두개의 회로가 긴밀한 간격으로 나란히 배치됨을 나타내며, 제9도는 상기 연속배치 구조내의 공간을 가장 잘 보여주고 있다.

상기장치(10)의 열교환 능력에 따라서, 각각의 회로(54,56)의 갯수는 단일 코일 조립체(52)에 대해 23개에서 56개까지 변동할 수 있다.

만약 보다 우수한 능력이 요구된다면, 냉각장치(10)는 각각의 상부에 적재되는 다수의 단일 코일 조립체(52)를 포함할 수 있다. 사용되는 회로의 갯수에 관계없이, 제 9도에 있어서, 회로 사이의 공간이 매우 긴밀한 공차(tolerance)를 가짐에 따라서 일련의 각 회로(54,56)가 유입 제 1공기 스트림과 냉각수와 상호작용이 있는 경우에 상기 회로(54,56)가 각각의 열(row)에 대해 열 교환 면적의 연속적이고 계속적인 열접촉 면으로서 작용하고 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 간접 냉각섹션부(50)를 구성하는 각각의 회로에 대한 물리적인 배치는 장치(10) 전체와, 각각의 열 교환 섹션부(50,90)의 냉각효율의 극대화를 달성하는데 기여하는 인자이다.

제1도에 도시되어 있는 단-상(single phase)유체 냉각기와 같은 장치의 연속작동을 이하에서 설명한다.

냉각되어야할 뜨거운 유체는 공급도관(75)에 의해서 단일 코일 열교환 조립체(52)의 하측면(55)에 있는 헤더(70)에 공급된다.

상기 뜨거운 유체는 헤더(70) 내부에서 균일하게 분배되고 각각의 개별회로(54,56)쌍으로 유입되어 상기 유체는 단일 코일 조립체(52)를 구성하는 일련의 전체 회로 내에서 실질적으로 균일한 유량으로서 위로 흐른다. 유체가 상승되면, 상기 유체는 마치 연속평면처럼, 또는 유체로 형성된 판처럼 상승되어 간접 열 교환 섹션부(50)의 상측면(53)중에 각각의 상부열(A)상의 모든 튜브(62)까지 상승되어 공기 흡입구(100)로 유입되는 제 1주위 공기 스트림과 동시 접촉으로 노출되고 또한 분배수단(36)의 분사 노즐(46)로 부터 아래로 분사되는 냉각수의 균일한 온도에 동일하게 노출된다. 팬(24)은 차가운 주위 공기 스트림을 간접 섹션부(50)의 상측면(53)을 구성하는 일련의 전체회로에 실질적으로 수직인 각도에서 제 1공기흡입구(100)안으로 유도한다. 상기와 비슷하게, 직접 증발 섹션부(90)로부터 나오는 가장 차갑고 유용한 냉각수는 분사노즐(46)로부터 공기 흡입구(100)내를 향하여 아래로 배출되고 간접열 교환 섹션부(50)의 상측면(53)을 회단하여 흘러내린다.

상술한 바와같이, 상기 냉각수가 하부 필부재(98)로 부터 하강하게 되면, 상기 냉각수의 온도는 직접 섹션부(90)의 깊이 또는 길이 정도에 따라 변화하고, 상기 물이 저장조(30)안에서 수집되어 혼합되기 때문에 상기 물은 다음단계에서 분배수단(36)으로 퍼올려질 때는 균일한 온도를 갖는다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1공기와 냉각수 스트림은 서로 동일 방향으로 흐르고 상기 간접 코일 조립체(52)내 일련의 회로를 구성하는 모든 회로(54,56)쌍의 모든 상부열(A)에 부딪친다. 보다 상세하게는 일련의 전체회로가 최초로 동일한 방향에서 아래로 흐르는 균일한 온도의 물과 공기 스트림을 경험하고, 상기 회로내 유체의 온도는, 상기 코일 조립체내의 임의의 수직 또는 수평점에서의 일련의 회로에 걸쳐 일정하기 때문에 상기 공기와 물흐름 스트림은 그들이 코일 조립체(52)를 통해 아래로 떨어짐에 따라 열을 균일하게 흡수하며; 따라서, 상기 회로가 회로상호간의 동일한 비율과 양의 열교환을 겪게 된다는 것을 의미한다. 상기한 이유에서 공기와 물스트림이 동일한 양의 열을 흡수한다는 것을 뜻하지는 않으며, 그 이유는 상기 물이 공기보다 실질적으로 더 많은 양의 열을 흡수한다는 것은 공지되어 있기 때문에 물이 성능의 균일성에 미치는 영향에 있어서 실질적으로 보다 큰 열할을 하게 된다. 보다 정확하게는, 각각의 냉각매개물이 상기 간접 열교환 섹션부(50)내의 임의의 수평 또는 수직점에서 회로 상호간의 일정한 비율로 열을 독립적으로 흡수한다는 것을 의미한다.

상기 간접 열 교환 섹션부(50)의 수직과 수평방향을 통한 성능의 균일성은 상기 섹션부내에서 열 교환을 극대화하려고 하는 점에서 중요하다. 그러나, 실질적으로 간접 섹션부(50)내에서 발생되는 대단히 많은 양의 열교환이 냉각되어야할 유체와 냉각수 사이의 간접 현열 교환을 통해 이루어지기 때문에 상기 균일한 온도의 물이 성능의 극대화를 달성하는데 중요한 역할을 한다는 것을 이해하는 것이 중요하다.

이는 상기 간접 섹션부(50)를 통하는 공기 흐름 패턴이, 상기 공기흐름이 선택되는 패턴에는 관계없이, 균일성에 훨씬 적은 영향을 미친다는 것을 의미한다. 그러나 동일방향의 공기 흐름 패턴이 사용되는 본 발명 실시예의 부가적인 특징은 상기 공기 흐름 패턴이 회로 상호간의 극대화와 균일성을 다소 증가시킨다.

예를 들면, 만약 상기 공기가 코일 조립체(52)의 외측면(57)을 통하여 간접 섹션부(50)로 유입된다면, 제4도와 같이 상기 공기는 내측면(51)을 향해 진행되는 동안에 가온되는 바, 이는 상기 회로가 상기냉각탑의 폭을 횡단방향으로 가로질러 위치되어 있다는 것을 가정한 것이다. 또한 상기 공기가 내부로 진행하여 가열됨에 따라, 상기 공기와 하강하는 냉각수 사이에서 교환되는 열은 상기 간접 섹션부(50)의 세로폭(longitudinal width)또는 크기에 따라서 더이상 균일하지 않게 된다. 그리고 상기 공기 온도 구배는 상기 물이 흡수하는 열의 양에 영향을 미치게 된다.

제1도의 실시예와 달리, 제4도의 실시예에 있어서 교환되는 열은 또한 수직 방향에서 균일하지 않다. 그 이유는 상측면(53)에서의 상기 물과 공기 사이에서 교환되는 열의 양이 하측면(55)에서의 교환되는 열의 양보다 적기 때문이다.

제1도에 있어서, 일련의 상부 전체회로는, 상기 유체가 유입되는 공기와 물과 접촉하기 위해 상측면(53)에 도달하는 경우 냉각되어야 할 유체의 가장 차가운 부분을 포함한다는 것을 알 수 있다.

상기 가장 차갑고 유용한 냉각수는 상기 회로내 유체의 온도를 냉각수의 온도에 대략적으로 접근시키게 하는 일련의 회로에 접촉하게 된다. 상술한 바와같이, 상기 튜브 회로에 부딪치는 차갑고 균일한 온도의 물은 냉각되는 내부의 유체와 간접 현열교환을 이루고, 가온된 냉각수와 동일방향으로 흐르는 상기 공기 스트림은 양매체가 상기 간접열 교환 섹션부(50)을 통해 아래로 계속 진행함에 따라서 가온된 냉각수를 증발식으로 냉각한다.

상기 공기 스트림과 증발 액체 사이에서의 증발식 열교환을 충분히 촉진시키기 위하여, 상기 공기 스트림은 간접 섹션부(50)를 통해 완전히 진행한 다음 플리넘 공간(105)에 유입된 후 배출된다.

제1도에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 구성에서와 같이, 종래 기술에 따른 간접 열 교환기의 구성은 가장 차가운 물 및/또는 가장 차가운 공기를 동시에 경험하게 하는 표면부를 극대화할 수 없다. 미국특허 출원 제 4,112,027호의 냉각탑은 상기 냉각탑 안에서의 온도변화(구배)를 전혀 설명하지 않고 있기 때문에, 회로상호간에 균일한 열 교환을 이루는 회로는 하나도 없다. 미국특허 출원 제 4, 683,101호에 있어서, 상기 온도변화 문제를 인식하고 있고 냉각될 가장 차가운 유체를 포함하는 모든 회로를 가장 차갑고 유용한 공기에 노출시킴으로써 상기 변화문제를 설명하고 있으나, 단지 하나의 열(row)을 가장 차가운 냉각수에 노출시켰을 뿐, 상기 물 온도 변화를 완전히 제거하지 못했다. 보다 중요한 것은, 상기 온도 변화가 제거되지 않았고, 또한 상기 물이 회로 상호간의 열교환 균일성을 제어하는데 실질적인 역할을 하기 때문에 상기 설계구조는 상기 간접 섹션부내에서 수평 및 수직 양방향으로 성능이 불균일하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 간접 섹션부(50) 아래에 직접 증발열 교환 섹션부(90)를 위치시킴으로써 하부열(bottom row)(98)로 부터 떨어지는 물방울의 다양한 온도를 평균화하기 위한 편리한 수단으로써 저장조(30)의 사용을 가능하게 하고, 그 다음 분사수단(36)은 상기 간접 섹션부(50)상에 균일한 온도를 갖는 물을 분배한다. 상술한 바와같이, 상기 물 온도의 균일성은, 본 발명이 냉각탑을 통해 혼합된 직접/간접 열 교환기가 사용된 종래 기술의 폐회로 냉각탑에 비교될때에 가장 중요한 본발명의 특징이다.

그 이유는 종래 기술의 배치는 여전히 물의 온도변화를 경험하고 있기 때문이다. 본 발명에 있어서, 만약 상기 간접 열교환 섹션부가 직접 섹션부상부에 위치되거나, 또는 병행으로 배치되었다 하더라도 상기와 같은 물 온도의 변화가 더 이상 발생될 염려없이, 최상의 공기흐름 구조와 코일 조립체의 구성이 결정될 수 있고, 제 1도와 같은 본 발명의 바람직한 실시예로 초래하게 되는 것이다.

제10도는 상기 간접 열 교환 섹션부의 냉각 커패시티에 관련하여 최초의 균일한 온도의 증발 액체의 중요함을 설명하기 위하여 제공되었다. 제 10도는 상기 장치(10)가 폐루우프 냉각탑으로 적용되는 경우에, 상기 간접 섹션부를 빠져나가는 마지막 유체의 온도 대(versus) 상기 직접 섹션부의 상대적인 열 교환커패시티와의 관계를 도시한 그래프이다.

상술한 바와 같이, 상기 간접 섹션부내 각각의 회로를 통한 유체 유량은 일반적으로 동일하고, 상기 흡입유체의 온도도 동일하다.

그래프에 도시된 바와 같이, 상기 직접 섹션부의 커피시티가 증가함에 따라, 배출하는 유체의 온도는 감소한다. 본 발명의 도면으로부터, 그리고 상기 그래프의 사용으로, 증발액체의 불균일 온도에 대한 균일 온도의 잇점이 그래프로 설명되고 있다.

종래기술의 시스템에 있어서, 교차 흐름의 직접 섹션부로부터 간접 섹션부로 떨어지는 증발 액체의 최초 온도에 있어서의 구배는 몇몇 다른 커패시티의 직접 섹션부에 대해 하부에 위치되는 간접 섹션부의 각각의 회로에 지배(Subjected)되었다. 상술한 바와 같이, 상기 증발유체의 온도변화 구배는 상기 공기가 낙하하는 증발 유체를 따라서 흐르는 동안에 공기 온도의 상승에 의해 발생되는 것이다. 하부에 위치되는 간접 섹션부의 외측면상의 회로는 상기 직접 섹션부의 보다 높은 커패시티의 외측면으로부터 떨어지는 보다 차가운 물에 지배되며, 상기 내측면상의 회로는 간접 섹션부의 보다 낮은 커패시티를 갖는 내측면으로부터 떨어지는 보다 따뜻한 물에 지배된다.

상기 직접 섹션부의 외측면 및 내측면의 상대적인 커패시티는 제10도상에 각각 점 A 및 B로 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 외측면 및 내측면의 회로는 배출되는 유체온도를 다르게 형성하며, 여기서 외측온도는 실질적으로 보다 더 차갑다. 따라서 본 발명에 있어서, 단일의 균일한 온도 대신에 상기 간접 섹션부로부터 배출되는 혼합된 평균 유체온도 상태에 있다.

한편 본 발명에 따른 장치에 있어서, 직접 섹션부에 의해 냉각되어 증발액체 간접섹션부상에 분사되기 전에 내측면 및 외측면 커패시티의 평균 온도를 유지하고; 상기 평균온도점은 그래프상에서 점 C로 도시되어 있다.

최초의 균일한 온도의 증발 액체가 상기 간접 섹션부위에 분사되면, 상기 간접 섹션부내의 모든 회로는 종래 기술에 따른 혼합된 평균온도보다 더 차가운 유체 배출온도를 발생시킨다. 그 이유는 종래의 구성에 있어서, 간접 섹션부내의 유체 일부가 본 발명의 혼합된 평균온도 아래로 냉각되고, 상기 유체의 일부는 동일한 혼합 평균 온도 위로 가열되는 사실에 기인한다. 상기 그래프상에서 떨어진 실제 거리를 측정하면 알 수 있는 바와같이, 상기 평균 유체 온도아래의 온도로 배출 유체온도를 유지시키는데 필요한 직접 섹션부의 필요한 상대적 커패시터는 상기 평균 온도점 이상의 온도로 배출 유체온도를 생산하는데 요구되는 직접 섹션부의 상대적인 커패시티에서의 보다 작은 감소에 의해서 동일하게 상쇄되지는 않는다. 따라서, 본 발명에 있어서, 동일한 평균 직접 섹션부의 커패시티가 모든 회로에 동일하게 적용되면, 본 발명은 보다 큰 부하를 수용할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 차가운 배출온도에서 부하를 전달할 수 있다. 다르게는 제 10도 상에 점 D로 도시된 바와같이, 만약 본 발명이 종래 기술의 장치에서의 등가값보다 13% 더 적은 직접 증발 섹션부를 갖추고 있다면, 종래 기술의 장치와 동일한 커패시티를 제공할 수 있을 것이다.

그러나, 제1도에 도시되어 있는 장치(10)의 뛰어난 열교환 능력과 반대로, 상기 실시예에 도시된 플리넘 공간(105)은 경제적인 관점에서 보면 실제적으로 사각지대가 되며, 그 이유는 비록 상기 플리넘 공간이 간접 섹션부내의 총체적인 열교환을 개선하기 위하여 설치된 것이고 그리하여 회로 상호간 성능의 균일성이 획득하는데 기여하지만 실질적으로는 보다 높은 냉각탑을 세우는데 비용이 더 소요되기 때문이다. 그러나, 경제적 현실성이 그와 같은 장치의 판매에 있어서 더 우세한 요인이고, 플리넘 공간을 사용하는 장치대신에, 제4도 및 제6도에서 도시한 바와같은, 두가지의 다른 실시예를 소개한다. 비록, 상기 실시예들의 효율과 온도 균일성이 제1도의 실시예만큼 최대화되지는 못하지만 효율의 부분적인 증가를 얻지 못한 댓가는 당초 보다 낮은 건설비를 통하여 소비자에게 경제적으로 이득을 초래한다. 보다 더 상세하게는, 제4도 및 제6도의 두 실시예에서는 간접 섹션부(50)가 직접 열교환 섹션부(90)위에 직접 위치되도록 플리넘 공간을 제거함으로써 경제적 이익을 직접 설명하고 있다.

그러나, 상기 간접 섹션부를 낮게 위치시키고, 플리넘 공간의 제거는 교차방향 또는 동일방향의 공기 흐름 설계 구조에 상기 간접 섹션부(50)의 사용능력을 제한하고, 상기 동일방향의 공기 흐름 설계를 사용하는 경우에 장치(10)의 밖으로 유입공기를 배출함과 관련한 작동의 구심을 발생시킨다.

제6도에 있어서, 제 1공기 흡입구(100)로 유입되는 공기 흐름이 아래로 살포되는 냉각수에 실질적으로 동일 방향에서 간접 섹션부(50)에 유입되지만, 상기 장치(10)는 간접 열교환 섹션부(50)의 내측면상에 제공된 분할벽(110)내에 개구(106)를 갖춤으로서 공기를 배출한다. 상기와 같은 방법으로, 상기 공기 스트림이 코일 조립체(52)의 세로 길이(vertical extent)를 통과하고 간접섹션부(50)의 하측면(55)에 접근한 다음, 대략 90。의 방향으로 정교하게 바뀌어 그 점에서 교차방향의 스트림으로 전환한다.

그리고, 팬(24)이 개구부(106)와 상부 부유 제거장치(48)를 통하여 공기 스트림을 밀어냄으로서 공기가 팬실린더(26)를 통해서 배출되는 통로(15)로 유입되기 전에 포집된 수분을 공기로부터 제거한다.

상기 간접 섹션부(50) 내에서 발생되는 대부분의 열교환이 균일한 온도의 냉각수와 내부적으로 흐르는 유체 사이에서 간접 현열교환을 통해 이루어지고, 이러한 특별한 공기 흐름 설계가 상기 장치(10)의 커패시터에 대한 가격 비율이 감소시킴을 알 수 있다.

제4도에 있어서, 공기 흡입구(100)에 유입되는 공기가 아래로 분사되는 냉각수에 관련하여 교차 방향 형태로 간접 섹션부(50)의 세로 깊이를 통해 진행하도록 제 1 흡입구는 간접 열 교환 섹션부(50)의 외측면(57)으로 위치변경되었음을 알 수 있다.

제4도에서, 공기 흡입구(100)로 유입되는 최초의 공기 스트림은 코일 조립체(52)를 통해 상부로 진행하는 동안에 냉각된 가장 차가운 유체를 포함하는 일련의 회로에 더 이상 접촉하지 않는다. 상기와 같은 접근방법은 바람직한 실시예에 대하여 제10도의 그래프에 따라 비교함으로써 상기에서 설명된 바 있다. 비록 보다 효과적인 방법으로 상기 업급한 경제적 구심을 설명하고 있다 하더라도, 본 발명의 실시예는 제6도의 실시예만큼 효과적이지 못하다는 것이다.

본 발명이 유체 냉각장치로 사용된 바람직한 실시예와 관련하여 상기에서 설명되었지만, 상기 기술분야의 당업자는 본 발명의 사상이 제1도에 도시된 사각형의 단일코일 조립체의 냉각 탑 구조에만 한저되지 않는다는 것을 알 수 있다. 설명상, 코일 조립체(52)를 구성하는 각각 회로의 위치는 냉각커패시티의 전체 용량에 기여한다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 그러나 본 발명의 가장 중요한 특징은 균일한 온도의 냉각수이고 어떤 형태의 구조와 회로구성도, 본 동작 특징이 유지되는 한 본 발명을 달성하는데 사용될 수 있다. 상기한 내용은 제2도 또는 제3도에서 제공한 구조적으로 다른 실시예의 도면에 잘 기재되어 있다.

제2도는 냉각장치(10)가 나란한 배치로 분리된 직접 및 간접 열 교환 섹션부(50,90)를 갖춘다는 것을 제외하면, 제1도 또는 제6도에 도시된 것과 동일한 실시 예를 실질적으로 도시하고 있다. 두 개의 교환 섹션부(50,90)가 더 이상 적층되지 않고, 간접 섹션부(50)를 빠져나가는 냉각수가 저장조(30A)에 수집된 다음, 보조폄프(32A)를 사용하여 직접 열교환 섹션부(90)의 상부로 펌핑되는 것을 제외하면 제2도의 장치(10)의 동작은 제1도의 바람직한 실시예와 실질적으로 동일하다. 부가된 펌프(32A)는 제2도의 실시예가 전체적으로 다소 적은 에너지 효율을 갖도록 할 수 있지만, 더 높은 탑을 세우기 위한 초기 투자비 또는 높이의 제한에 따라서, 부가적인 에너지 사용은 본 발명의 사상이 유지되면서 정당화 될 수 있다. 비록 본 발명의 실시예에서 교차 방향의 공기 흐름을 용이하게 활용하고, 심지어 상기 공기 흐름 형태가 물로부터 열을 제거함에 있어서, 효율적이지 못하다 하더라도, 본 발명의 실시예에서는 평행하게 흐르는 공기와 물 흐름 스트림 뿐만 아니라 간접 섹션부내의 균일한 온도의 냉각수를 여전히 사용하고 있다는 것을 알 수 있는 것이다.

제3도에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 알 수 있는 특징은, 비록 장치(10)가 둥근 포위체(round enclosure)로 구성되더라도, 본 발명의 실시예에 모두 유지되고 있다. 상기에서 보여진 바와같이, 물온도의 차를 제거하기 위하여 상기 간접 코일 조립체(52)는 직접 섹션부의 필번들(90)위에 마련된다. 또한 명백한 것은 상기 물과 공기 흐름 스트림이 간접 섹션부(50)의 상측면(53)을 따라 모든 회로에 접촉되는 것이며, 상기 실시예가 제1도의 실시예와 기능적으로 다른 점이 전혀 없다는 것이다. 사실상, 본 발명의 바람직한 실시예는 비록 약간의 에너지 효율성의 저하가 이루어진다 하더라도 장치의 열교환 능력을 다소 개선하는데 도움이 될 수 있도록 다른 적은 변화를 초래한다. 예를들면, 어떤 열교환 장치라도 보다 큰 열교환 능력을 얻기 위하여 상기 장치에 파이프로서 직열로 연결가능하고, 이같은 가능한 열 교환 능력을 설명하기 위하여 이하에서 제11-14도를 참조하여 설명한다.

제11도에 있어서, 직렬흐름, 2중(dual) 코일 조립체(52,52A)가 분할냉각수 시스템을 갖춘 장치(10)내에 갖춰진다. 상기 장치는 폐루우르, 이중 코일 냉각탑으로서 종래기술로 잘 알려져 있고, 이는 바람직한 2중 코일 실시예를 의미한다. 각각의 냉각탑 단부(6,8)는 제1도의 단일 코일 실시예 구조내에 포함된 구성요소와 동일한 요소를 각각의 냉각탑반 부분에 포함되고 있다. 상기에서 알 수 있는 바와같이, 냉각될 뜨거운 유체는 공급파이프(75W)를 통하여 제 1 탑단부(6)에 최초로 공급된다. 상기 뜨거운 유체는 단일 코일 장치에 관한 상술한 바와같이 유입되어 상부로 진행하게 된다. 그러나, 간접 열교환 섹션부(50)를 빠져나가 별도 장치의 처리과정으로 귀환하는 대신에 상기 유체는 파이프(85W)를 통하여 간접 섹션부(50)에서 배출되어 냉각탑반부분(tower half)(8)의 제 2 간접 역교환 섹션부(50A)의 제 2 간접 조립체(52A) 상의 흡입구 헤더(75C)로 공급된다.

다시 설명하면, 상기 유체는 열교환 섹션부(52A)을 통하여 상부로 진행하고 냉각커패시티는, 병렬 파이프로 연결된 열교환 섹션부를 갖춘 동일한 유니트에 비교하면, 부가적으로 10%까지 증가된다. 일단 간접 열 교환 섹션부(52a)내에서 냉각되면, 상기 유체는 배출 파이프(85c)를 통해 별도 장치의 처리 공정으로 복귀된다. 각각의 냉각탑 반부분(6, 8) 상에 위치된 각각의 열교환 섹션부 내에서의 모든 열교환 방법은 상술한 바와같이 단일 코일 작동의 열교환 방법과 정확히 동일하며, 예외적으로, 각각의 냉각탑 반부분(68)에 대한 냉각수 시스템이 개별적으로 동작하고, 동시에, 각각의 냉각탑 반부분(68)은 자체 저장조(30,30A)와 자체 냉각수 분배 시스템을 갖추고 있다는 것이다. 제6도에 도시된 단일 코일 실시예의 대응장치가 제13도에 유사하게 도시되어 있다. 여기에서 플리넘 공간(105)은 필메디아로 대체되어 제거된다. 다시말해서, 상기 2중 코일 실시예는 제11도의 실시예에서 설명된 바와같이 열교환 기능을 수행한다. 다만, 상기 11도와 다른점은, 플리넘 공간을 제거함으로써, 상기 공기는 간접 열 교환 섹션부를 통해 완전히 진행하지 못하고, 상기 간접 섹션부(50)의 내측면(51)으로 배출된다는 것이다.

제13도의 냉각수 시스템은 제11도의 실시예와 동일하다. 유사하게, 제14도에 도시된 실시예는 제4도에 도시된 실시예의 단일 흐름에 대응되는 2중(dual)흐름을 나타내고 있으며, 각각의 열교환 섹션부(50)(90)는 교차 방향의 공기흐름 패턴을 활용하고 있다. 비록 상기 실시예가 제 2간접 열교환 섹션부(52a)로 공급되는 냉각수의 온도를, 제11도에 도시된 실시예와 같이 파이프로 연결된 냉각 시스템과 동일한 온도로서 제공하지는 않지만, 파이프와 배치에 있어서의 자유로운 변형이 가능하도록 공동 저장조를 갖춘 냉각수 시스템으로 도시되어 있다.

제12도에 있어서, 조금 다른 2중 코일 실시예가 도시되어 있다. 여기서 직접 증발 열 교환 섹션부(90)는 일반적인 교차방향 흐름 대신에 반대 방향 공기 흐름을 이용하고 있다. 다시 설명하면, 상기 실시예의 동작은 이미 상기에서 설명한 바와같은 다른 실시예와 비슷하다. 그렇지만 예외적으로 다른 것은, 만약 공간과 가격면에서 보다 적은 중요성을 부여한다면, 상기와 같은 특별한 방향의 간접 열교환 섹션부는 반대 방향 공기 흐름 배치로 인하여 약간 큰 냉각효율을 경험하게 된다는 점이다. 상기에서는 본 발명이 유체 냉각장치로 사용되는 바람직한 실시예와 몇몇 선택적인 실시예와 관련되어 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자는 본 발명이 상기에서 설명되고 도시된 실시예에 한정되지 않고 종래에 제시된 어떠한 증발 콘덴서에도 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 이유는 증발 콘덴서처럼 사용될 경우의 장치(10)의 각각의 성분은 유체 냉각기로 사용되는 경우와 정확히 동일하기 때문이고, 동일한 참조부호와 용어가 가스 콘덴서로서의 본 발명을 기술하는데 사용될 예정이며, 상기 설명은 제1도에 도시된 단지 단일 코일 조립체에서와 같은 동작에 한정될 것이다.

상기 제1도의 바람직한 실시예가 증발 콘덴서로서 사용되는 경우, 상기 실시예는 장치(10)가 유체 냉각기로 사용되는 경우와 실제적으로 동일한 방법으로 수행되며, 단지 예외적으로 파이프(85)를 통해 상부 헤더(80)로부터 배출되는 냉각유체 대신에, 파이프(85)는 뜨거운 냉각가스등과 같은 과열(super heated)증기를 냉각하기 위하여 간접 열교환 섹션부(50)에 공급하도록 사용됨으로서 상기 뜨거운 냉각 가스를 액체상태로 응축시킨다. 상기가스는 차페판(99)은 이 장착된 헤더(80)로 유입되어 상기 헤더(80)에 접속된 각각의 모든 도관(54,56)으로 균일한 분배를 확실하게 한다. 만약 차폐판(99)이 사용되지 않는다면, 상기 가스 스트림이 파이프(85)의 입구주위에 집중되게 된다. 그리하여, 회로 상호간의 불균일한 성능으로 간접 응축 섹션부(50)의 성능이 감소된다. 상술한 바와 같이, 제 1공기 흡입구(100)로 유입되는 가장 차갑고 유용한 공기와 분사분배노즐(46)로부터 아래로 살포되는 가장 차갑고 균일한 온도의 물은, 도관(54,56)으로 유입되는 가장 뜨겁고 유용한 가스 스트림에 접촉된다. 그리하여 상기 가스를 응축하기 위하여 각각의 냉각 메디엄이 가장 효과적이고 효율적으로 사용되도록 하여준다. 상기 유체 냉각기동작과 관련하여 상기에서 설명한 바와같이, 증기 응축 섹션부(50)를 통하여 하강되고 가열되는 증발물은 간접 섹션부내에서 유입되는 공기와 증발 열교환을 이룸으로서 부분적으로 냉각되고, 직접 증발 열교환 섹션부(90)내에서 흐르는 공기와 직접 증발 열교환됨으로서 더욱더 냉각된다. 상기 냉각된 증발 액체는 재분배 되도록 저장조(30)내로 모인다음 간접 열 교환 섹션(50)내로 재순환을 위하여 펌프(32)에 의해 분배수단(36)으로 퍼 올려진다. 상기 각각의 열교환 섹션부를 통해 진행하는 가열된 공기 스트림은 통로(15)로 유입된 다음 팬(24)에 의해 대기로 배출된다.

상기 장치(10)가 증발 콘덴서로 동작하는 경우에 회로상호간에 균일한 성능은 제공한다는 것은 매우 중요하고, 상기 성능의 균일성은 균일한 흐름 분배와 각각의 회로내에서의 가스의 보존시간을 유지시킴으로써 또한 냉각수의 온도를 균일하게 유지하고, 보다 낮은 정도에서는 균일한 온도의 공기 스트림을 유지시킴으로써 확실하게 보장되는 것이다. 균일성은 증발 콘덴서에서 보다 더 중요하고, 그렇지 않으면 코일 조립체(52)는 불균일한 응축 성능을 경험하게 된다. 예를 들면, 만약 간접 열 교환 섹션부의 외측면(57)에 가장 인접한 회로가 내측면(51)상의 회로보다 더 차가운 증발 액체에 노출된다면, 상기 외측회로는 보다 많은 양의 증기를 응축할 수 있게 된다. 상기 외측면 회로내의 증가된 커패시티는 상기 회로를 통해 압력하강을 심화시킨다. 그 이유는 상기 각각의 회로의 흡입구와 배출구는 공동 헤더에 접촉되어 있기 때문에, 상기 모든 회로에 걸쳐서 형성되는 전체적인 압력하강이 반드시 일치하여야만 한다. 그러므로 액체는 상기 회로내에서 여분의 마찰 압력 하강에 대해 보상하기 위하여 균형 액체 수두압을 발생시키기 위하여 외면회로로 보충되어야만 한다. 상기 액체가 보충되는 경우에, 응축을 위해 사용되는 코일 표면의 감소로 인하여 성능의 감소가 초래된다. 그러므로 종래 기술의 콘덴서에서 일반적인 상기와 같은 형식의 동작은 바람직한 것이 아니며, 그 이유는 유용한 응축 표면의 이용도를 100% 이하로 되게 하고 상기 장치의 정격출력을 감소시키기 때문이다. 상기 비등점 이하로 가열된 기체는 액체상으로 응축된 후에, 하부헤더(70)에 모인 다음 별도의 처리장치에서 재사용을 하기 위해 파이프(75)를 통해 배출된다.

제11-14도에 도시된 모든 2중 코일 실시예는 가스 콘덴서로 사용될 수 있고, 상기 설명한 바와같이 실질적으로 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 그러나, 2중 코일 콘덴서에 있어서, 제 1 간접 열교환 섹션부로 유입되는 뜨거운 가스는 가스와 유체가 조합되어 배출된 다음, 제 2간접열 교환 섹션부내에서 유체로 충분히 응축된다. 본 기술분야의 당업자는 본 발명이 단지 유체 냉각기 또는 증발 콘덴서 장치에 한정되지 않고, 상기에서 설명되고 도면에 도시된 어느 하나의 실시예에서 설명된 습식 공기 냉각기로도 사용될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 다시 설명하면, 본 발명이 습식 공기 냉각기로 사용되는 경우에 장치(10)의 각각의 성분의 유체 냉각기 또는 증발 콘덴서로 사용되는 경우와 정확히 동일하고 상기 장치를 설명함에 있어서 사용된 상기 용어와 참조부호를 습식 공기 냉각기에 대해서도 정확하게 동일하다. 제6도에 있어서, 습식 공기 냉각기로 사용되는 경우에서 본 발명의 실시예에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다. 상기 제 1,2 공기 흡입구(100,102)로 유입되는 각각의 공기흐름 스트림은, 간접 섹션부내에서의 동일 방향과 직접 섹션부내에서의 교차방향으로 상술한 바와같다. 그러나, 장치(10)의 목적은 직접 및 간접 열 교환 섹션부로 유입되는 따뜻한 공기 스트림을 냉각시키는 것이다. 냉각될 뜨거운 유체를 포함하는 것 대신에, 코일 조립체(52)의 일련의 회로(54,56)는 각각 별도의 처리장치(off-site process)로부터 제공되는 차가운 유체를 포함하고 있다. 또한 상기 차가운 유체 대신에 상기 회로는 증발하는 다-상 냉각매체(anevaporating multi phase refrigerant)를 포함할 수 있다. 상기 차가운 유체는 상술한 바와같이 간접섹션(50)의 하측면(55)으로부터 유입되어 공급헤어(70)로 유입되고 일반적으로 균일하게 증가하는 온도를 갖는 유체의 연속면과 유사하게 상부로 흐른다. 상기 증발 액체가 코일 조립체(52)에 걸쳐 흘러내리는 동안에, 열은 동일방향으로 흐르는 최초의 따뜻한 공기 스트림으로부터 더해지고, 동시에 회로(52,54) 내에서 반대로 흐르는 차가운 유체 스트림에 의해서 제고된다. 상기 증발액체에 더해지는 열보다 제거되는 열이 더 많고, 따라서 액체의 온도는 간접 열교환 섹션부를 통해 아래로 흐르는 동안에 감소하게 된다. 상기 제 1 공기 흡입구(100)로 유입되는 따뜻한 공기 스트림은 상기 증발액체에 의해 직접 접촉되어 냉각된다. 비슷하게, 회로(54,56)내의 차가운 유체는 증발 액체로부터 열을 흡수하여 상기 유체가 간접 섹션부(50)의 상측면(53)에 도달될 때 상기 유체가 가열되게 된다. 복귀파이프(85)를 통해 별도의 처리장치로 귀환되기 전에 가열된 유체는 상부 헤더(80)로 유입되고, 제 1공기 스트림은 측면의 개구(106)을 통해 간접 섹션부(50)에서 배출된다. 상기 냉각된 증발액체는 상기 직접 열교환섹션부(92)를 가로질러서 분배되는 바, 상기 직접 열교환 섹션부(92)에서는 이곳을 통하여 횡방향으로 흐르는 제 2공기 스트림과 상기 액체가 접촉하여 열을 교환한다. 상기 증발 액체의 온도는, 직접 섹션부를 통해 아래로 흐르는 과정에서 상승되며 저장조에 수집된 다음 간접 열 교환 섹션부에서 재분배를 위해 폄핑되는 것이다. 상기 냉각된 제 2공기 스트림은 냉각된 제 1공기 스트림과 플리넘 공간(15)내에서 혼합되고, 상기 플리넘 공간(15)에서는 상기 혼합된 공기 스트림이 야채 냉각 또는 가스 터빈 공기 흡입 예냉 동작과 같이 분리된 장소에서 독립적으로 사용하기 위하여 팬실린더(26)를 통해 배출된다

Claims (62)

1. 공기흡입구와 공기배출구를 각각 갖추고, 직접 증발열 교환 섹션부 및 유체 스트림을 안내하는 간접 증발열 교환 섹션부를 제공하는 단계; 상기 유체 스트림과 증발액체 사이에서 현열을 간접적으로 교환하도록 상기 유체 스트림을 수용한 간접 증발열 교환섹션부를 아래로 가로질러서 균일한 온도의 증발액체를 분배하는 단계; 상기 직접 증발열 교환섹션부를 거쳐서 상기 증발액체를 분배하는 단계; 저장조(sump)안에 상기 증발액체를 수집하는 단계; 와 상기 간접 증발 열 교환 섹션부내로 상기 액체를 재분배하는 단계;를 포함하는 유체 스트림과 공기스트림 사이에서 열을 교환하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 열교환 섹션부내에서 공기를 상기 흡입구로부터 배출구로 이동시키는 수단을 제공하고, 상기 공기가 각각의 섹션부를 통해 흘러서 상기 각각의 열교환 섹션부에서 흐르는 증발 유체와 증발식으로 열교환 되도록 하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 직접 및 간접 증발열 교환 섹션부 각각이 상측면, 하측면, 내측면, 외측면을 갖춤을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 간접섹션부를 가로질러서 재분배하기 위해 상기 수집된 증발액체를 펌핑하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 간접 섹션부의 상면 상부에 상기 간접 섹션부의 개별회로를 가로질러서 상기 펌핑된 증발 액체를 분사하기 위한 수단을 제공하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 공기수단, 저장조, 분사수단, 각각의 열교환 섹션부를 단일 구조내에 포위(enclosing)하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 직접 열 교환 섹션부의 공기흡입구는 상기 섹션의 외측면에 결합되고, 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 내측면에 결합되며, 상기 공기 스트림은 증발 액체에 대하여 교차방향으로 흐름을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 직접 열교환 섹션부의 공기흡입구는 상기 섹션부의 하측면에 제공되고 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 상측면에 제공되며, 상기 공기 스트림이 상기 증발 액체의 반대방향으로 흐름을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 간접 열 교환 섹션부의 공기 흡입구는 사이 섹션부의 외측면에 결합되고 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 내측면에 결합되며 상기 공기 스트림이 상기 증발액체의 교차 방향으로 흐름을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 간접 열 교환 섹션부의 공기 흡입구는 상기 섹션부의 상측면에 결합되고 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 하측면에 결합되며, 상기 공기 스트림이 증발액체에 동일방향으로 흐름을 특징으로 하는 방법.
11. 제 8항에 있어서, 상기 간접 열교환 섹션부의 공기흡입구는 상기 섹션부의 상측면에 결합되고 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 하측면에 결합되며, 상기 공기 스트림이 증발 액체에 동일방향으로 흐름을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10항에 있어서, 상기 공기 흡입구로부터 흘러나오는 공기 스트림의 일부는 상기 내측면의 공기 배출구로 배출되고 상기 공기 스트림의 나머지 일부는 상기 하측면의 공기 배출구로 배출되도록, 상기 간접열 교환 섹션부의 공기 흡입구는 상기 섹션부의 상측면에 결합되고 상기 공기 배출구는 상기 섹션부의 하측면과 상측면에 동시에 결합됨을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 직접 섹션부상부에 간접 섹션부를 위치시키는 단계를 추가포함함을 특징으로 하는 방법.
14. 제 11항에 있어서, 상기 직접 섹션부상부에 간접 섹션부를 위치시키는 단계를 추가포함함을 특징으로 하는 방법.
15. 제 9항에 있어서, 상기 직접 섹션부상부에 간접 섹션부를 위치시키는 단계를 추가포함함을 특징으로 하는 방법.
16. 제 13항에 있어서, 상기 간접 및 직접 열교환 섹션부 사이에 플리넘 공간을 제공하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
17. 제 14항에 있어서, 상기 간접 및 직접 열교환 섹션부 사이에 플리넘 공간을 제공하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
18. 상측면, 하측면, 내측면, 외측면, 그리고 공기 흡입구 및 공기 배출구를 각각 갖춘 직접 증발열 교환 섹션부 및 간접 증발열 교환 섹션부; 간접 증발열 교환섹션부내에서 내부의 유체 스트림을 안내가힉 위한 복수의 개별회로; 직접 증발열 교환 섹션부내에서 상기 간접 열 교환 섹션부로부터 배출되는 증발액체를 받고, 상기 증발액체를 횡방향으로 분배시키는 필메디어; 상기 각각의 직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 공기를 공기흡입구로부터 공기배출구로 이동시키고, 상기 공기는 각각의 직접 및 간접 열교환 섹션부 내에서 흐르며 상기 각각의 열교환 섹션부내에서 흐르는 증발 액체와 증발식 열교환을 이루도록 하여주는 수단; 균일 온도의 증발액체를 간접 열교환 섹션부를 하부로 가로질러서 분배시키고, 상기 균일온도의 증발액체가 상기 유체 스트림과 간접적으로 현열 교환하도록 하여주는 수단; 상기 증발 액체를 아래로 분사한 다음에 상기 증발액체를 수집하는 적어도 하나의 저장조;를 포함하는 유체 스트림과 공기 스트림 사이의 열교환 장치.
19. 제 18항에 있어서, 상기 간접열 교환 섹션부가 상측면 유체헤더 및 하측면 유체헤더가 상기 간접열 교환 섹션부의 상측면 및 하측면에 각각 결합되며, 상기 각각의 유체헤더는 상기 각각의 헤더의 해당측면에 수직으로 일정간격을 두고 부착된 파이프를 갖추고, 상기 상측 및 하측 유체 헤더 파이프는 상기 유체 스트림을 상기 상부 및 하부 유체 헤더의 내부 및 외부로 유체흐름을 수송함을 특징으로 하는 열교환 장치.
20. 제 19항에 있어서, 복수의 회로는 직렬로 배치된 개별적인 다수의 회로를 포함하고, 상기 복수의 회로 내부의 각각의 회로는 흡입구단부 및 배출구 단부를 포함하며, 상기 흡입구 단부 및 배출구 단부중 어느 하나는 상기 상측면 및 하측면 유체헤더의 어느 하나에 접속되고, 상기 흡입구 단부 및 배출구 단부 중 다른 하나는 상기 상측면 및 하측면 우체 헤더중 다른 하나에 접속되며, 상기 각각의 회로가 유체 헤더 사이에서 유체 스트림을 수송함을 특징으로하는 열교환 장치
21. 제 20항에 있어서, 상기 유체 스트림이 상측면 및 하측면 유체헤더 파이프중 어느 하나로 유입되고 상기 상측면 및 하측면 유체 헤더 파이프 중 다른 하나로 배출되며, 상기 유입 및 배출 유체 스트림은 서로에 대하여 평행하게 그리고 서로 반대 방향으로 흐르고, 상기 유체 스트림은 회로 상호간을 균일한 유속으로 상기 각각의 개별회로를 통해 유체 헤더 사이에서 흐르며, 상기 유체온도는 상기 회로의 임의의 수직 높이에서 회로 상호간에 균일하게 형성됨을 특징으로 하는 열교환 장치.
22. 제 21항에 있어서, 상기 아래로 분배되는 균일한 온도의 증발 액체는 상기 간접 열교환 섹션부를 통해 공기와 물이 흐르는 동안, 상기 간접 열교환 섹션부 내부에서 흐르는 공기 스트림과 연속적인 증발열 교환이 이루어짐을 특징으로 하는 열교환 장치.
23. 제 22항에 있어서, 상기 증발 액체는 사기 간접 열 교환 섹션부의 상측면에 인접한 각각의 개별회로를 걸쳐서 분배될 때 최초의 온도를 갖추고, 상기 섹션부의 하측면에 인접된 각각의 회로로부터 배출될 때 최종온도를 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환장치.
24. 제 23항에 있어서, 상기 최초 증발 액체의 온도는 회로 상호간에서 균일하게 형성됨을 특징으로 하는 열교환 장치.
25. 제 24항에 있어서, 상기 간접 열 교환섹션부의 각각의 개별회로를 가로질러 분배되는 증발 액체는 하향 흐름에 작용하는 세로방향의 벡터 힘(Vector force)이 없이 일반적이 하향 유로내에서 상기 개별회로를 따라 아래로 흐름을 특징으로 하는 열 교환 장치.
26. 제 25항에 있어서, 상기 증발 액체의 마지막 온도는 상기 증발 액체가 상기 간접 열 교환 섹션부의 각각의 개별 회로를 따라 아래로 진행한 다음에 최초 상호간에 균일하게 형성됨을 특징으로 하는 열 교환장치.
27. 제 25항에 있어서, 상기 증발 액체의 최종온도는 상기 액체가 간접열 교환 섹션부의 각각의 개별회로를 따라 아래로 진행한 다음에는 불균일하게 형성되고, 그리하여 상기 간접열 교환 섹션부로부터 배출되는 상기 액체내에 온도구배를 형성하며, 상기 온도구배는 상기 외측면에서 내측면으로 균일하게 증가하고, 상기 온도 구배는 만약 상기 증발 액체의 최초 온도가 상기 간접 열 교환 섹션부를 가로질러서 분배될 때 균일하지 않은 경우에 형성되는 온도 구배에 비하여 적게 형성됨을 특징으로 하는 열교환 장치.
28. 제 27항에 있어서, 상기 간접 섹션부내의 공기 흐름은 상기 간접 섹션부내에서 아래로 흐르는 증발 액체에 대하여 교차 방향이고, 상기 직접 열 교환 섹션부 내의 공기 흐름은 상기 직접 섹션부내에서 아래로 흐르는 증발 액체에 대하여 교차 방향임을 특징으로 하는 열교환 장치.
29. 제 26항에 있어서, 상기 간접 섹션부내의 공기 흐름은 사기 간접 섹션부내에서 아래로 흐르는 증발 액체에 동일방향이고, 상기 직접 열교환 섹션부내의 공기 흐름은 상기 직접 섹션부내에서 아래로 흐르는 증발 액체에 대하여 반대 방향으로 형성됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
30. 제 26항에 있어서, 상기 간접 섹션부내의 공기 흐름은 상기 간접 섹션부내부에서 아래로 흐르는 증발 액체와 동일 방향이고, 상기 직접 열교환 섹션부내의 공기 흐름은 상기 직접 섹션부 내에서 아래로 흐르는 증발액체에 교차방향으로 형성됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
31. 제 28항에 있어서, 상기 간접열 교환 섹션부는 상기 직접 열 교환 섹션부상에 위치됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
32. 제 29항에 있어서, 상기 간접열 교환 섹션부는 상기 직접 열 교환 섹션부상에 위치됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
33. 제 30항에 있어서, 상기 간접열 교환 섹션부는 상기 직접 열 교환 섹션부상에 위치됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
34. 제 32항에 있어서, 상기 직접 및 간접 섹션부 사이에 플리넘 공간을 추가 포함함을 특징으로 하는 열 교환 장치.
35. 제 33항에 있어서, 상기 간접 섹션부의 하부 내측면에 근접한 보조 공기 배출구를 추가 포함하고, 상기 간접 섹션부를 통한 공기 흐름은 상기 보조 배출구를 통해 간접 섹션부로부터 일부가 배출되고, 상기 나머지 부분은 상기 간접 섹션부의 공기 배출구를 통하여 배출됨을 특징으로 하는 열교환 장치.
36. 제 31항에 있어서, 상기 유체 스트림은 단일-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체스트림은 뜨거운 유체로서 상기 하측면 유체헤더를 통하여 상기 각각의 회로로 유입되며, 균일한 유속으로 상부로 향하여 흐르고, 냉각유체로서 상기 회로로부터 상측 유체 헤더로 배출되기 전에 균일하게 온도가 감소됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
37. 제 31항에 있어서, 상기 유체 스트림은 다-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체 스트림은 뜨거운 가스로서 상기 상측면 유체 헤더를 통해 각각의 회로로 유입되고, 응축된 액체로서 상기 회로에서 배출되어 상기 하측면 유체헤더로 배출되기 전에 균일한 유속과 온도로 아래로 흐름을 특징으로 하는 열 교환 장치.
38. 제 31항에 있어서, 동일한 제 2의 직접 및 간접 열교환 섹션부를 추가 포함하고, 상기 제 2의 직접 및 간접 열교환 섹션부는 상기 제 2 직접 및 간접 섹션부내로 분래된 제 2 증발액체를 분배하고 수집하기 위해 분리된 제 2 분배수단과 저장조를 갖추며, 상기 각각의 제 2직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 상기 공기 흡입구로부터 공기 배출구로 공기를 이동시키기 위한 수단을 갖추고, 상기 공기는 상기 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 흐르며, 상기 각각의 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부 내부에 흐르는 분리된 제 2증발 애게와 증발식으로 열을 교환함을 특징으로 하는 열교환 장치.
39. 제 38항에 있어서, 상기 유체 스트림은 상기 제 1간접 열교환 섹션부를 상기 제 2 간접열교환 섹션부에 직렬로 접속함으로써 상기 제 1 간접 열교환 섹션부 내에서 최초로 냉각되고, 상기 제 2 간접 열 교환 섹션부내에서 추가로 냉각됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
40. 제 39항에 있어서, 상기 유체는 단일-상의 액체임을 특징으로 하는 열 교환 장치.
41. 제 39항에 있어서, 상기 유체는 다상의 유체(a multi-phase fluid)이고, 상기 다-상 유체는 가스로서 상기 제 1 간접 열 교환 섹션부로 유입되고, 액체와 가스의 조립체로서 상기 제 1간접 열교환 섹션부로부터 배출되며, 상기 초합체는 응축된 액체로서 상기 제 2 간접열 교환 섹션부로부터 배출됨을 특징으로 하는 열교환장치.
42. 제 34항에 있어서, 상기 유체 스트림은 단일-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체 스트림은 뜨거운 유체로서 상기 하측면 유체 헤더를 통해 상기 각각의 회로에 유입되며, 냉각된 유체로서 상기 회로에서 상기 상측면 유체헤더로 배출되기 전에 균일한 유속과 균일하게 감소하는 온도에서 상부로 흐름을 특징으로 하는 열 교환 장치.
43. 제 34항에 있어서, 상기 유체 스트림은 다-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체 스트림은 뜨거운 가스로서 상기 상측면 유체 헤더를 통해 각각의 회로에 유입되며, 냉각된 액체로서 상기 회로에서 배출되어 상기 하측면 유체헤더로 유입되기 전에 균일한 유속과 온도로서 아래로 흐름을 특징으로 하는 열 교환 장치.
44. 제 34항에 있어서, 동일한 제 2의 직접 및 간접 열교환 섹션부를 포함하고, 상기 제 2직접 및 간접 열교환 섹션부는, 상기 제 2직접 및 간접 섹션부내에서 분리된 제 2증발액체를 분배하고 수집하는 분리형 제 2 분배수단과 저장조를 갖추며, 상기 각각의 제 2직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 상기 공기 흡입구로부터 공기 배출구로 공기를 이동시키는 수단을 갖추고, 상기 공기는 상기 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 흐르고 상기 각각의 제 2 직접 및 간접 열교환 섹션부 내부에서 흐르는 분리된 제 2 증발액체와 증발식으로 열을 교환함을 특징으로 하는 열 교환장치.
45. 제 44항에 있어서, 상기 유체스트림은, 상기 제 1간접 열 교환 섹션부를 상기 제 2 간접열 교환 섹션부에 직렬로 접속함으로써 상기 제 1 간접열 교환 섹션부내에서 최초로 냉각되고, 상기 제 2 간접열 교환 섹션부내에서 추가 냉각됨을 특징으로 하는 열 교환장치.
46. 제 45항에 있어서, 상기 유체는 단일-상의 유체임을 특징으로 하는 열교환장치.
47. 제 45항에 있어서, 상기 유체는 다-상의 유체이고, 상기 다-상 유체는 뜨거운 가스로서 상기 제 1 간접열 교환 섹션부에 유입되고, 유체와 가스의 조립체로서 상기 제 1 간접 열 교환 섹션부에서 배출되며, 상기 조합체는 응축된 액체로서 상기 제 2 간접열 교환 섹션부로부터 배출됨을 특징으로 하는 열 교환장치.
48. 제 35항에 있어서, 상기 유체 스트림은 단일-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체스트림은 뜨거운 유체로서 상기 하측면 유체 헤더를 통해 상기 각각의 회로에 유입되며, 냉각된 유체로서 상기 회로에서 배출되어 상기 상측면유체 헤더로 유입되기 전에 균일한 유속과 균일하게 감소하는 온도로서 상부로 흐름을 특징으로 하는 열 교환장치.
49. 제 35항에 있어서, 상기 유체 스트림은 다-상의 유체로 이루어지고 상기 유체 스트림은 뜨거운 가스로서 상기 상측면 유체헤더를 통해 상기 각각의 회로로 유입되며, 응축된 액체로서 상기 회로에서 배출되어 상기 하측면 유체헤더로 유입되기 전에 균일한 유속과 균일하게 감소하는 온도로서 하부로 흐름을 특징으로 하는 열 교환장치.
50. 제 48항에 있어서, 상기 직접 및 간접 섹션부 사이에서 플리넘 공간은 추가 포함함을 특징으로 하는 열 교환 장치.
51. 제 49항에 있어서, 상기 직접 및 간접 섹션부 사이에서 플리넘 공간을 추가 포함함을 특징으로 하는 열 교환 장치.
52. 제 35항에 있어서, 동일한 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부를 포함하고, 상기 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부는 상기 제 2 직접 및 간접 섹션부 내부에서 제 2증발 액체를 분배하고 수집하기 위한 분리된 제 2 분배수단과 저장조를 포함하며, 상기 각각의 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 상기 공기 흡입구로부터 공기 배출구로 공기를 이동시키는 수단을 갖추고, 상기 공기는 상기 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부내에서 흐르고, 상기 각각의 제 2 직접 및 간접 열 교환 섹션부 내부에서 흐르는 분리된 제 2 증발 액체와 증발식으로 열을 교환함을 특징으로 하는 열 교환 장치.
53. 제 52항에 있어서, 상기 유체 스트림은 상기 제 1 간접 열 교환 섹션부를 제 2 간접열 교환 섹션부에 직렬로 접속함으로써 상기 제 1 간접열 교환 섹션부에서 최초로 냉각되고 상기 제 2 간접열 교환 섹션부에서 추가 냉각됨을 특징으로 하는 열 교환 장치.
54. 제 53항에 있어서, 상기 유체는 단일-상의 액체로 형성됨을 특징으로 하는 열 교환장치.
55. 제 53항에 있어서, 상기 유체는 다-상의 유체이고, 상기 다-상 유체는 뜨거운 가스로서 상기 제 1 간접 열 교환 섹션부에 유입되고, 액체와 가스의 조립체로서 상기 제 1 간접 열 교환 섹션부로부터 배출되며, 상기 조합체는 응축된 액체로서 상기 제 2 간접 열 교환 섹션부로부터 배출됨을 특징으로 하는 열교환장치.
56. 제 35항에 있어서, 상기 유체 스트림은 단일-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체 스트림은 냉각된 유체로서 상기 하측면 유체 헤더를 통해 상기 각각의 회로로 유입되며, 따뜻한 유체로서 상기 회로에서 배출하여 상기 상측면 유체 헤더로 유입되기 전에 균일한 유속(flowrate)과 균일하게 증가하는 온도에서 상부로 흐름을 특징으로 하는 열 교환장치.
57. 제 35항에 있어서, 상기 유체 스트림은 다-상의 유체로 이루어지고, 상기 유체 스트림은 차가운 가스와 액체의 혼합체로서 상기 상측면 유체헤더를 통해 상기 각각의 회로로 유입되고, 포화증기(Saturated vapor)로서 상기 회로로부터 배출되어 상기 하측면 유체헤더로 유입되기 전에 균일한 유속과 온도로서 하부로 흐름을 특징으로 하는 열 교환 장치.
58. 제 34항에 있어서, 상기 직접 열 교환 섹션부의 필메디아를 가로질러서 분배 되는 증발액체는 실질적으로 균일한 온도를 가지고, 상기 필 메디아를 통해 위로 흐르는 공기 흐름 스트림은 균일한 유속을 유지함으로서, 상기 증발 액체는 상기 공기에 의해 균일하게 냉각되고, 상기 직접 섹션부로부터 배출되는 증발 액체의 온도는 상기 필메디아를 가로질러서 균일하게 형성됨으로서, 상기 직접열 교환 섹션부의 열교환 능력의 극대화를 얻도록 구성됨을 특징으로 하는 열 교환장치.
59. 제 33항에 있어서, 상기 직접 열 교환 섹션부의 필메디아를 가로질러서 분배되는 증발액체는 균일한 온도를 가지고, 상기 공기 흐름 스트림은 상기 직접 섹션부를 통하고, 상기 필메디아를 통하여 하강하는 상기 균일한 증발액체가 상기 섹션부에서 배출되는 동안에 상기 메디아를 가로질러서 온도구배를 형성하고, 상기 증발액체의 온도구배는 만약 상기 최초 증발액체의 온도가 상기 직접 열 교환 섹션부를 가로질러서 분배될 때 균일하지 않은 경우에 형성되는 온도변화에 비하여 보다 적음으로서 상기 최초의 균일한 온도의 증발액체는 상기 직접 열 교환 섹션부의 열교환 능력을 극대화함을 특징으로 하는 열 교환장치.
60. 제 31항에 있어서, 상기 간접 섹션부로부터 상기 직접 열 교환 섹션부의 필메디아를 가로질러서 분배된 상기 증발액체에서의 온도구배는 상기 최초 증발액체의 온도가 상기 간접열 교환 섹션부를 가로질러 분배될 때 균일하지 않게 되는 경우, 상기 증발 액체내에서 형성되는 온도구배에 비하여 적고, 상기 공기흐름 스트림은 상기 간접 섹션부를 통해 흐르고, 상기 필 메디아를 통해 하강하는 균일한 증발 액체는 상기 액체가 상기 섹션부에서 배출되는 동안에 상기 메디아를 가로질러서 온도구배를 형성하고, 상기 증발액체의 온도구배는 상기 직접 열교환 섹션부를 가로질러서 분배되는 증발액체의 온도구배가 초기에 실제로 보다 더 적지 않는 경우에 형성되는 온도구배에 비해서 더 적으며, 상기 간접 열 교환 섹션부내의 최초 균일한 온도가 상기 직접 열 교환 섹션부에서 배출되는 증발 액체의 온도구배를 실질적으로 감소시킴으로서 상기 직접 열 교환 섹션부의 열 교환 능력을 극대화함을 특징으로 하는 열 교환장치.
61. 제 18항에 있어서, 상기 간접 열 교환 섹션부 내부의 상기 각각의 개별회로는 연속적인 S자형의 튜브도관으로 이루어지고, 상기 S자 형상은 수직으로 연속되는 일정공간을 형성하고, 동일길이의 U-형 열을 형성하며, 각각의 연속열은 U-형 튜브에 의해서 서로 연결되어 일정배열(an array)을 형성함을 특징으로 하는 열 교환 장치.
62. 제 61항에 있어서, 상기 일련의 회로내의 회로는 하나씩 걸러서 나머지 회로보다 수직으로 낮게 변위되고(displaced), 상기 변위된 회로의 수직위치는 U자형 열(rows)사이의 수직거리의 대략 1/2에 해당됨을 특징으로 하는 열교환 장치.