KR100230110B1 - 고농도 냉매증기 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도 냉매증기 발생기에 관한 것으로서, 특히 핀드 튜브(Finned Tube)형 발생기의 형상을 변경하여 고농도의 냉매증기를 발생시키도록 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 냉매가 흐르는 전열관과, 상기 전열관의 주위에 형성되어 전열면적을 넓혀주며 열교환 효율의 증대를 위해 연소가스를 안내하는 핀과, 상기 전열관 내를 흐르는 강용액과 연소가스의 열교환을 통해 강용액으로부터 분리된 냉매증기 및 약용액이 각각 시스템의 다른 요소로 배출되도록 냉매증기출구와 약용액출구관을 갖고 상기 전열관 출구측에 연결된 보조 애널라이저로 구성된 냉매증기 발생기에 있어서, 상기 보조 애널라이저에는 약용액출구관 및 강용액유입관이 구비되고, 상기 약용액출구관과 강용액유입관의 사이에는 강용액유입관를 통해 유입된 강용액을 분배하고, 강용액을 기상과 액상상태로 분리하는 안내수단이 구비된 것이다.

Description

고농도 냉매증기 발생기

본 발명은 발생기에 관한 것으로서, 특히 핀드 튜브(Finned Tube)형 발생기의 형상을 변경하여 고농도의 냉매증기를 발생시키도록 한 고농도 냉매증기 발생기에 관한 것이다.

종래 발생기는 핀드 튜브형 발생기, 핀드 쉘형 발생기, 그리고 보일러형 발생기를 주로 사용하였다.

상기 핀드 튜브형 발생기의 구성은 도 1 의 (가)와 같이, 전열관(1)과 핀(2)으로 이루어지며, 그 동작은 하부에 위치한 짧은 상향 화염의 버너(3)로부터 연소가스가 발생기를 가로질러 유동하는 구조로서, 발생기의 전열관(1) 내부로 강용액이 유동하면서 외부의 연소가스와 열교환을 하여 끓게 되고, 발생기 출구에서는 냉매증기 및 약용액 상태의 2상유동에서 냉매증기가 분리되어 시스템의 다른 요소로 공급되며, 열교환을 마친 저온의 배기가스는 연소실 상부로 배출된다.

상기 핀드 쉘형 발생기의 구성은 도 1 의 (나)와 같이, 쉘(11)의 주위에 핀(12)이 형성되며, 그 동작은 측면에 위치한 짧은 수평화염의 버너(13)로부터 발생된 연소가스가 발생기의 주위를 유동하는 구조로서, 쉘(11) 상부에서 강용액이 공급되어 내부를 유동하면서 외부의 연소가스와 열교환을 하여 냉매증기가 끓어 올<라 시스템의 다른 요소로 공급되고, 냉매를 발생하면서 무거워진 약용액은 쉘(12) 하부로 가라앉아 약용액 출구를 통해 배출되며, 열교환을 마친 저온의 배기가스는 연소실 측면의 배기구로 배출된다.

상기 보일러형 발생기의 구성은 도 1 의 (다)와 같이, 연관(21)을 갖는 보일러형의 열교환기(22)가 구비되며, 그 동작은 측면 하부에 위치한 긴 수평 화염의 버너(23)로부터 연소가스가 연관 보일러형 발생기의 연관(21)을 통해 유동하는 구조로서, 발생기 상부에서 강용액이 공급되어 내부를 유동하면서 외부의 연소가스와 열교환을 하여 냉매증기가 끓어 올라 시스템의 다른 요소로 공급되고, 냉매를 발생하면서 무거워진 약용액은 쉘 하부로 가라앉아 약용액 출구(24)를 통해 배출되며, 열교환을 마친 저온의 배기가스는 연소실 상부의 배기구로 배출된다.

도면중의 (가)는 연소실을 나타내며, S는 강용액(냉매를 많이 포함한 냉매 고농도액), W는 약용액(냉매 저농도액), R은 냉매증기를 나타낸다.

상기한 발생기 중 핀드 튜브형 발생기는 비교적 소형이고, 효율이 좋아 주로 많이 사용하게 되는데, 그 구성 및 작용을 도 2 를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉매가 흐르는 전열관(1)과, 상기 전열관의 주위에 위치하여 발생기의 전열면적을 넓혀주며 열교환 효율을 증대시키도록 연소가스를 안내하는 역할을 하는 핀(2)으로 구성하였다.

또한, 상기 전열관(1)의 입구측으로 공급되어 흐르는 강용액이 외부의 연소가스와 열교환을 통해 비등(냉매증기 발생)하여 냉매증기 및 약용액의 2상상태로 <유동하다가 전열관(1)의 출구측으로 배출되면서 분리되어 각각 시스템의 다른 요소로 공급될 수 있도록 냉매증기 출구(5) 및 약용액 출구(6)를 갖는 배출관(4)을 전열관(1)의 출구측에 연결하였다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 핀드 튜브형 발생기는 하부에 위치한 짧은 화염의 버너(도면상에 미도시)로부터 연소가스가 발생하게 되고, 상기 연소가스는 발생기를 가로질러 유동하면서 전열관(1)내를 흐르는 강용액과 열교환을 한 후 배기가스가 되어 연소실 상부의 배출구로 배출된다.

한편, 상기 발생기의 전열관(1) 입구측으로 공급되는 강용액은 외부를 흐르는 연소가스와 열교환하여 비등(냉매증기의 발생)하면서 기상(냉매증기) 및 액상(약용액)의 2상상태로 유동하다가 전열관(1)의 출구측으로 배출된다.

상기 전열관(1)의 출구를 나온 기상(냉매증기) 및 액상(약용액)의 2상상태의 냉매는 냉매증기와 약용액으로 분리되어 각각 냉매증기출구(5) 및 약용액출구(6)를 통해 시스템의 다른 요소로 배출된다.

그러나 이러한 종래의 발생기는 강용액이 연소가스와의 열교환을 통해 비등하여 냉매증기와 약용액의 2상상태로 전열관내를 흐르게 되는데, 상기 냉매증기와 약용액이 같은 방향으로 흐르게 되므로 냉매증기의 순도가 낮게 되어 시스템에 적용하는 데 불리하게 작용하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 전열관의 출구부측에 연결된 배출관이 보조 <애널라이저 역할을 하도록 배출관에 약용액출구관과 강용액유입관을 구비하고, 상기 약용액출구관과 강용액유입관의 사이에는 강용액유입관를 통해 공급된 강용액의 분배를 용이하게 하고, 증기와의 접촉을 최대화시키는 역할을 하는 충전물(또는 패킹재)를 삽입하여 구성함으로써 냉매증기의 순도를 높여 고농도의 냉매증기를 생성하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 발생기의 동작도로서,

(가)는 핀드 튜브(Finned Tube)형 발생기.

(나)는 핀드 쉘(Finned Shell)형 발생기.

(다)는 보일러형 발생기.

도 2 는 종래 발생기의 구성도.

도 3 은 본 발명 발생기로서,

(가)는 전체 구성도.

(나)는 보조 애널라이저 상세도.

도 4 는 본 발명 발생기의 실시예로서,

(가)는 강용액이 발생기 입구에서 분지되는 경우의 동작도.

(나)는 강용액이 시스템의 임의의 곳에서 공급되는 경우의 동작도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 전열관 102 : 핀

103 : 약용액출구관 104 : 냉매증기출구

105 : 보조 애널라이저 106 : 강용액유입관

107 : 충전물(또는 패킹재)

이하, 본 발명을 도 3 및 도 4 에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 의한 냉매증기 발생기의 구성도를 나타낸 것으로서, 냉매가 흐르는 전열관(101)과, 상기 전열관(101)의 외주에 형성되어 전열면적을 넓혀주며 열교환효율을 증대시키도록 연소가스를 안내하는 핀(102)과, 상기 전열관(101) 내를 흐르는 강용액과 연소가스 간의 열교환을 통해 강용액으로부터 분리된 약용액 및 냉매증기가 각각 시스템의 다른 요소로 배출되도록 약용액출구관(103) 및 냉매증기출구(104)고 상기 전열관(101)의 출구측에 연결된 보조 애널라이저(105)로 구성된다.

그리고, 상기 보조 애널라이저(105)에는 냉매증기와 접촉을 통해 고농도의 냉매증기를 생성시키도록 강용액이 유입되는 강용액유입관(106)을 구성하고, 상기 강용액유입관(106)과 약용액출구관(103)의 사이에는 강용액유입관(106)을 통해 유입된 강용액의 분배를 용이하게 하는 동시에 냉매증기와의 접촉을 최대화시키는 역할을 하는 충전물(또는 패킹재)(107)를 삽입하여 구성한다.

여기서, 상기 충전물(또는 패킹재)(107)는 강용액의 분배 역할 뿐만 아니라 기-액 분리기의 역할을 하게 된다.

도면중 S는 강용액이고, W는 약용액이며, R은 냉매증기이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전열관(101)의 입구부로 공급되는 강용액은 버터(도면상에 미도시)로부터 발생되어 발생기 외부를 흐르는 연소가스와 열교환하여 비등(냉매의 발생)하면서 기상(냉매증기) 및 액상(약용액)의 2상유동 형태로 전열관(101) 출구부를 통해 보조 애널라이저(105)로 배출되고, 상기 보조 애널라이저(105)로 배출된 2상상태의 냉매는 각각 냉매증기와 약용액의 상태로 분리된다.

상기 전열관(101) 입구부로 공급되는 강용액과는 별도로 보조 애널라이저(105)에 구비된 강용액유입관(106)으로 강용액이 공급되고, 이 강용액이 충전물(107)위를 흐르면서 보조 애널라이저(105)로 기배출된 저농도의 냉매증기와 접촉하여 물질전달 후 농도가 낮아져 약용액상태가 되며, 상기 약용액은 전열관(101) 출구부의 약용액과 합해져 약용액출구관(103)을 통해 배출된다.

한편, 전열관(101) 출구부의 저농도 냉매증기는 충전물(107)위를 흐르는 강용액과 접촉하는 사이 물질전달이 이루어져 고농도의 냉매증기 상태가 되어 냉매증기출구(104)를 통해 배출되는 것이다.

여기서, 상기 보조 애널라이저(105)에 구비된 강용액유입관(106)으로 공급되는 강용액은 도 4 의 (가)와 같이 전열관(101)의 입구부로 공급되는 강용액이 분지되어 공급되거나, 도 4 의 (나)와 같이 시스템의 임의의 요소로부터 공급되게 된<다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 강용액유입관을 통해 공급된 강용액과 저농도의 냉매증기가 서로 접촉하면서 물질전달을 하게 되고, 이를 통해 고농도의 냉매증기를 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 냉매가 흐르는 전열관과, 상기 전열관의 주위에 형성되어 전열면적을 넓혀주며 열교환 효율의 증대를 위해 연소가스를 안내하는 핀과, 상기 전열관 내를 흐르는 강용액과 연소가스의 열교환을 통해 강용액으로부터 분리된 냉매증기 및 약용액이 각각 시스템의 다른 요소로 배출되도록 냉매증기출구와 약용액출구관을 갖고 상기 전열관 출구측에 연결된 보조 애널라이저로 구성된 냉매증기 발생기에 있어서,

   상기 보조 애널라이저에는 약용액출구관 및 강용액유입관이 구비되고,

   상기 약용액출구관과 강용액유입관의 사이에는 강용액유입관를 통해 유입된 강용액을 분배하고, 강용액을 기상과 액상상태로 분리하는 충전물이 구비된 것을 특징으로 하는 고농도 냉매증기 발생기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 강용액유입관으로 유입되는 강용액은 발생기 입구부에서 분지되어 유입되거나, 시스템의 임의의 요소로부터 유입되는 것을 특징으로 하는 고농도 냉매증기 발생기.

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