KR100350617B1 - 수평관흡수기의용액분배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평관흡수기의 용액분배장치에 관한 것으로 특히 최상단 전열관 상부에 흡수용액을 전 영역에 걸쳐 균일하고 연속적으로 분배시켜줌으로서 수평전열관에서의 얇고 고른 막을 형성하여 흡수성능 및 전열성능을 향상시켜줄수 있도록한 것으로서,

분배분관의 내부를 채운 흡수용액을 하단부로 배출시키도록 분배분관의 내측에 형성된 분배홀과, 상기 분배홀에서 배출된 흡수용액이 하강하여 퍼지게 되는 1차분배틈과, 상기 1차분배틈에 퍼진 흡수용액을 2차분배틈으로 분배하는 분배천을 구비한 것이다.

Description

수평관흡수기의 용액 분배장치

본 발명은 수평관흡수기의 용액분배장치에 관한 것으로서 특히 초기에 수평전열관에서의 얇고 고른 필름(Film)을 형성하여 흡수성능 및 전열성능을 향상시켜 주도록 한 것이다.

현재 흡수식 냉난방기의 경우 기본적으로 재생기와 응축기, 증발기 그리고 흡수기 등의 4개의 구성요소에 의해 구성되는데 특히 흡수기의 성능이 시스템의 성능에 크게 영향을 미친다.

종래 수평관 흡수기는 제 1 도와 같이 수평전열관형태의 코일(1)을 사용하고, 상기 코일(1)의 상부에는 트레이 또는 노즐 및 분배판과 같은 구조물(4)이 장치되어 있으며, 흡수기 내로 흡수용액을 유입하는 유입관(2)과 유출관(3)이 각각 상하부에 구성되었다.

도면중 미 설명부호 6은 얇은 막을 나타낸다.

이와 같이 구성되는 수평관흡수기에 코일(1)은 일반적으로 흡수기의 크기를 줄이는 목적으로 사용하는데, 코일간의 간격이 밀착되게 되면 거의 수평관으로 볼수 있기 때문이다.

흡수기의 동작을 살펴보면 먼저 흡수기의 상부로 일반적으로 사용하는 흡수용액인 리튬(Li)브롬(Br) 수용액 또는 암모니아수용액이 유입되면, 이 흡수용액은 트레이 또는 노즐 및 분배판과 같은 구조물(4)등을 통하여 그 하측에 배치된 수평전열관의 가장 상측에 위치된 수평전열관의 상측 표면으로 분산되고 분산된 흡수용액은 수평전열관 표면에서 얇은막(6)을 형성하면서 하측에 연속하여 배열된 수평전열관의 표면을 따라 흘러 내려가게 된다.

상기와 같이, 막을 형성하여 내려가는 동안 흡수용액은 다른 유로를 통하여 흡수기 내로 유입한 냉매증기(흡수용액으로서 LiBr 수용액을 사용할 경우 냉매 증기는 수증기가 되고, 흡수용액으로서 암모니아 수용액을 사용할 경우 냉매증기는 암모니아 증기가 된다.)를 흡수하게 된다.

냉매증기를 흡수한 흡수용액은 흡수열을 발생하게 되는데 이 흡수열과 흡수용액 자체의 현열일부를 수평전열관 내부로 흐르는 냉각수를 통해 제거하여 준다. 이 과정에서 얻은 열을 난방등에 이용하게 된다.

여기서, 흡수기 내로 유입한 흡수용액을 가장 상측에 배열된 수평전열관의 상측으로 분배 및 분산시켜주는 방법으로 현재 여러 가지가 있지만 상술한 바와 같이 트레이 방식과 노즐분사방식 그리고 분배판 방식 등이 제 2 도에서와 같이 적용된 상태에서 사용되고 있다.

먼저, 트레이 방식은 (가)에 보였는데 흡수기의 상측에 트레이를 장착하여 흡수기의 내부로 유입된 흡수용액이 트레이 내부를 채운 후 일정한 높이를 갖는 트레이턱(8)의 내측에 관통된 홀을 통하여 오버플러워된 후 그 하방에 위치한 수평전열관의 상측으로 분배되는데 흡수용액은 트레이턱(8)에 형성된 홀을 통해 오버플로워될 때 흡수용액이 커텐과 같은 연속적인 막을 형성하면서 분산되지 않고 용액의 표면장력으로 인하여 일정한 간격으로 맺혀 분배된다.

노즐방식은 흡수기 상부에 트레이 대신 노즐을 장착한 것으로 제 2 도의 (나)에 보인바와 같다. 이 방식은 분배분관(9)을 통하여 흡수용액을 각각의 노즐로보내준 후 일정압력에 도달하면 노즐구멍(10)을 통하여 미립자형태로 수평 전열관의 상부표면을 향하여 분산시켜 주는 형태이다.

분배판의 경우는 (다)에 보였는데 흡수용액이 분배판 상부로 유입하여 일정높이까지 용액이 쌓이게 되면 자체중량에 의하여 분배판 표면에 수평전열관 중심을 따라 일정간격으로 형성되어 있는 분배홀(11)을 통하여 하단 수평전열관 상부표면에 분배되는 방식이다.

흡수기 내로 유입된 흡수용액은 제 1 도와 같은 구조물(4)에 의해 가장 상측에 배열된 수평 전열관의 표면으로 분배되는데 분배된 흡수용액은 수평 전열관 표면에 막을 형성하면서 흘러내리게 된다.

그리나 초기에 분배될 때 수평 전열관의 상측표면에 얼마나 균일하고 고르게 분배시켜 주는가에 따라 흡수기의 전열성능 및 흡수 성능에 크게 영향을 미치게 되는데, 현재의 트레이 방식 구조로는 흡수용액이 분배틈(또는 홀)을 통해 분배될 때 흡수용액의 표면장력으로 인하여 일정간격으로 용액이 맺혀 떨어지게 되는데, 그 간격의 조절이 어려워 개별적으로 떨어지는 용액들이 가장 상측에 배열된 수평 전열관의 상부 표면에서 바로 인접해서 떨어지는 용액과 서로 닿아 생기는 연속적인 막을 형성하기 위한 분배 적정간격을 기대하기에는 무리가 따른다. 즉, 그 간격이 좁으면 용액끼리 중첩되어 막 두께가 상대적으로 두꺼워지기 때문에 전열성능 및 흡수성능이 떨어지게 되고, 너무 넓으면 용액끼리 닿지 않고 흘러내리기 때문에 수평 전열관과 흡수용액의 접촉면적 및 냉매증기와의 접촉면적 또한 적어져 전열성능 및 흡수성능이 떨어지게 된다.

노즐방식을 사용하는 경우에는 수평전열관 상부표면에 균일하게 흡수용액을 분사시켜줄수는 있지만 일정압력 하에서만 흡수용액이 분사되기 때문에 일정한 압력을 부여하기 위한 별도와 펌프 등을 따로 사용해야하므로 경제적 손실 및 불편함이 생길 뿐만 아니라 압력손실도 크기 때문에 에너지 손실이 큰 문제점이 있었다.

또한 분배판 방식의 경우에는 제작상 분배홀 하나 하나의 상태를 똑같은 상태로 제작하는 것은 거의 불가능하기 때문에 유입된 흡수용액이 일정높이까지 쌓였을 때 분배판에 뚫어 놓은 모든 홀에서 흡수용액이 유출하지 않고 유출저항이 적은 홀들로 치우쳐 수평전열관 상부표면으로 분배되는 문제점을 안고 있어 가장 상측에 배열된 수평전열관의 상부표면에서 연속적이고 균일한 흡수용액 막을 형성시켜주지 못한다.

그러므로 역시 전열성능 및 흡수성능이 떨어지게 되는 문제점들이 있었다. 본 발명은 이러한 점을 감안하여 분배분관의 내부를 채운 흡수용액을 하측으로 배출시키도록 분배분관의 내측에 형성된 분배홀과, 상기 분배홀에서 배출된 흡수용액이 하강하여 퍼지게 되는 1차분배틈과, 상기 1차분배틈에 퍼진 흡수용액을 2차분배틈으로 분배하는 분배천을 구비함으로서, 흡수기 최상단 절열관 상부에 흡수용액을 전 영역에 걸쳐 균일하고 연속적으로 분배시켜줄 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명을 제 3 도에 의하여 설명한다.

분배분관(101)의 내부를 채운 흡수용액은 분배분관(101)의 동심방향으로 향하고 있는 내측 원주방향에 형성된 분배홀(102)과, 상기 분배홀(102)에서 배출된 흡수용액이 흘려내려 퍼지게 되는 1차분배틈(103)과, 상기 1차분배틈(103)에 퍼진흡수용액을 2차분배틈(104)으로 분배하는 분배천(105)을 구성하였다.

그리고 상기 분배천(105) 하단 끝단은 악 8mm 정도의 일정한 간격을 두고 상측으로 반원 형상으로 연속하여 만곡되며 뾰족한 선단부를 구비한다.

도면중 미설명부호 106 은 수평전열관을 나타낸다.

본 발명의 기능을 설명하면 다음과 같다.

먼저 흡수기 상부로 유입한 흡수용액은 본 장치상부에 동심방향으로 배열되며 크기가 다른 링 형상의 분배분관(101)의 내부를 채운 뒤 분배분관(101)에 동심방향을 향하고 있는 내측면 방향으로 약 20-30mm 간격으로 형성된 직경 2mm 정도의 분배분관 홀(102)을 통해 장치의 옆면을 따라 흘러내린다. 하측으로 흘러내린 흡수용액은 하단부에 형성된 1차분배틈(103)에 이르게되고 1차분배틈(103)에 이른 흡수용액은 1차분배등을 따라 모세관 현상에 의해 틈의 처음부터 끝까지 퍼지게 된다. 1차분배틈(103)에 퍼진 흡수용액은 그 하단에 맞닿아 있는 분배천(105) 상부에 흡수되게 되며, 흡수된 흡수용액은 분배천(105) 하단으로 계속 흡수되어 내려가다 2차분배틈(104)에서 분배천(105) 양쪽에 있는 미세한 틈을 따라 수평전열관(106) 방향으로 다시한번 퍼진후 분배천(105)을 따라 계속해서 하단으로 흡수되어 내려간다. 분배천(105) 하단 끝단에 이른 흡수용액은 수평전열관(106)을 따라 약 8mm 간격으로 연속하여 반원형태가 맞닿은 형상에 의해 형성된 뾰족한 부분에 모이게 되는데 그것은 액체상태의 유체는 표면장력의 영향으로 원형의 방울형태를 띠기 쉬운 부분으로 쉽게 모이기 때문이다. 뾰족한 끝단에 모인 흡수용액은 계속해서 흡수되어 흘러내리는 흡수용액과 합쳐져 일정크기의 방울로 맺힌 후 자체중량에 의해 끝단에서 떨어져 바로 하단에 위치한 수평전열관(106) 상부의 표면으로 분배되어진다.

마찬가지로 수평전열관(106)의 다른 원주 방향으로 분배되는 흡수용액 분배방법도 전술한 방법과 같으며 흡수기에 흡수용액이 계속하여 유입되는 한 연속적으로 이루어지게 된다. 물론, 유입되는 흡수용액의 유량이 클 경우 1,2차 분배틈에서 흡수용액이 일정높이로 쌓여질 수 있고 분배천(105) 하단의 뾰족한 부분에서 연속적인 용액줄기형태를 이루며 분배될 수 있으나 작동에는 큰 영향은 없게 된다.

또한, 뾰족한 끝단 사이의 간격은 실험을 통해 살펴본 결과 조건에 따라 약간의 차이는 있지만 일반적으로 약 8mm 정도의 간격이면 최상단 수평 전열관 상부 표면에서 이웃하여 떨어지는 흡수 용액끼리 서로 맞닿아 흘러내려 갈수록 하여 줄 수 있고, 상태에 따라 뾰족한 끝단 사이의 간격은 임의 조절이 용이하기 때문에 전열관 표면에 분배되는 흡수용액이 닿지 않는 데드존(dead zone)을 줄일 수 있어 초기에 연속적인 막 형성을 도모할 수 있다.

이와같은 본 발명은 흡수기 최상단 전열관 상부에 흡수용액을 전 영역에 걸쳐 균일하고 연속적으로 분배시켜줌으로서 수평전열관에서의 얇고 고른 막을 형성하여 흡수성능 및 전열성능을 향상시켜줄수 있는 발명이다.

제 1 도는 종래 수평관 흡수기의 구성 상태도.

제 2 도는 종래 분배방식구조로서,

(가)는 트레이장치 작동 상태도.

(나)는 노즐장치 작동 상태도.

(다)는 분배판에 의한 작동 상태도.

제 3 도는 본 발명 분배장치로서,

(가)는 평면도,

(나)는 (가)의 A-A' 단면도.

(다)는 (나)의 B-B' 단면도.

(라)는 (다)의 C부 상세도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 분배분관 102 : 분배분관홀

103 : 1차분배틈 104 : 2차분배틈

105 : 분배천 106 : 수평전열관

Claims (4)

1. 분배분관의 내부를 채운 흡수용액을 하단부로 배출시키도록 동심방향을 향하고 있는 분배분관의 내측면 원주방향에 일정한 간격을 두고 형성된 분배홀과,

   상기 분배홀에서 배출된 흡수용액이 흘러내려 퍼지게 되는 1차 분배틈과,

   상기 1차 분배틈에 퍼진 흡수용액을 2차 분배틈으로 분배하는 분배수단으로 구비된 것을 특징으로 하는 수평관흡수기의 용액 분배장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분배수단은 2차분배틈으로 유입된 흡수응액을 흡수작용에 의해 흡수 후 하강시키는 분배천을 구비한 것을 특징으로 하는 수평관흡수기의 용액 분배장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분배천은 흡수용액이 일정크기의 방울로 맺힌 후 수평전열관 상부에 분배되어지도록 일정간격을 두고 뾰족한 선단부를 구비한 것을 특징으로 하는 수평관흡수기의 용액 분배장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 분배천은 섬유질로 구비된 것을 특징으로 하는 수평관 흡수기의 용액 분배장치.