KR100407781B1 - 흡수식 냉동기용 고효율 증발관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평활관의 내,외측 표면을 개선하여 관외측 열전달계수와 관내측 열전달계수를 모두 증가시켜 현저히 높은 열전달 성능을 기대할 수 있도록 한 흡수식 냉동기용 고효율 증발관을 제공함에 있고,

본 발명의 구체적인 수단은, 관내로 흐르는 냉수와 외부로 흐르는 냉매의 열교환으로 사용되는 흡수식 냉동기용 증발관으로서,

상기 증발관의 외경부 표면을 관외측 열전달계수가 극대화되도록 전조가공으로 주름진 거친 표면관 형상으로 구성함과 동시에,

상기 증발관이 내경부 표면을 관내측 열전달계수가 극대화되도록 스파이럴 툴을 이용하여 주름관부 형상으로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

흡수식 냉동기용 고효율 증발관{A high efficiency evaporator tube for absorption chiller}

본 발명은 흡수식 냉동기에 사용되는 증발기용 증발관에 관한 것으로, 특히 평활관의 내,외측 표면을 개선하여 높은 열전달 성능을 기대할 수 있도록 한 흡수식 냉동기용 고효율 증발관에 관한 것이다.

본 발명은 흡수식 냉동기용 증발관의 효율화를 위해 사용되는데 흡수식 냉동기용 증발관은 증발관 표면위로 냉매액(증류수)이 떨어지면서 냉수의 열량으로 증발하는 메카니즘이다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 구성도 및 순환도(piping and instrument diagram)를 나타낸다.

도 1에서 증발기(12)를 구성하는 증발관(19)위로 떨어지는 냉매는 증발관 (19)속을 흐르는 냉수로 인해 증발되어 흡수기(13)로 넘어가고 저온열교환기(14), 고온열교환기(15), 고온재생기(16), 저온재생기(17)와 응축기(18)를 거쳐 다시 증발기(12)로 돌아오는 사이클을 반복한다. 이러한 사이클을 통해 증발관(19) 내부를 통하는 냉수는 냉매의 증발잠열만큼 열을 빼앗겨서 결국 차가운 냉수가 만들어진다. 따라서 증발관(19)은 흡수식 냉동기 성능에 중요한 인자이다.

도 2,3,4는 기존의 증발 증발관을 나타내는 도면으로 증발관 증발관은 주로 도2의 낮은 휜관(low fin tube)과 도3의 주름관(corrugate tube), 도 4의 평활관 (plain tube)을 주로 사용한다. 이중 도 4의 평활관이 전열선능이 가장 낮으므로 냉동기 효율을 올리기 위해 평활관의 내면과 외표면에 여러 가지 형상을 가공하여 전열성능을 높이는 노력들이 현재 진행 중에 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평활관의 내,외측 표면을 개선하여 관외측 열전달계수와 관내측 열전달계수를 모두 증가시켜 현저히 높은 열전달 성능을 기대할 수 있도록 한 흡수식 냉동기용 고효율 증발관을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

관내로 흐르는 냉수와 외부로 흐르는 냉매의 열교환으로 사용되는 흡수식 냉동기용 증발관으로서,

상기 증발관의 외경부 표면을 관외측 열전달계수가 극대화되도록 전조가공으로 낮은 휜관부 형상으로 구성함과 동시에,

상기 증발관이 내경부 표면을 관내측열전달계수가 극대화되도록 스파이럴 툴을 이용하여 주름관부 형상으로 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 흡수식 냉동기의 구성도 및 순환도.

도 2는 종래의 낮은휜관(low fin tube)의 구성도.

도 3은 종래의 주름관(corrugate tube)의 구성도.

도 4는 종래의 평활관(plain tube)의 구성도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증발관의 구성도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증발관을 제작하기 위한 디스크 전조가공 상태도.

도 7은 본 발명의 증발관을 포함한 낮은휜관, 주름관 및 평활관들의 총합열전달계수값을 비교한 성능분석 그래프도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 증발관의 일부 구간을 부분 단면처리한 구성도이고, 도 6은 증발관을 제작하기 위한 디스크전조가공 상태도이고, 도 7은 본 발명의 총합열전달계수값을 비교한 성능분석 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 증발관(100)측 외경부 표면은 전조용 디스크를 이용하여 낮은 휜관부의 형태를 띠며 동시에 증발관(100)측 내경부 표면은 스파이럴 과정을 거쳐 주름관부의 형태를 띠고 있다.

즉, 도 5에 보이듯이 도시된 증발관(100)의 중앙에서 좌측 부분은 증발관 (100)의 외경부 표면의 낮은휜관부의 형상 구조를 나타내고 있고, 도 5에서 중앙의우측 부분은 증발관(100)의 내경부 표면의 주름관부의 형상 구조를 나타내고 있다.

상기 증발관(100)의 주요 열전달성능 변수는 휜피치(124), 휜각도(125), 주름피치(126), 주름깊이(127) 및 휜깊이이다. 도면부호 128은 관내경이고, 129는 관외경을 나타낸다.

도 4의 평활관에 비해 높은 외측 열전달성능 향상을 얻어내기 위해 즉, 관외측 열전달성능 향상을 위해 적용한 낮은 휜관부는 도 6과 같이 전조용 디스크(132)를 디스크롤(131)에 넣어서 600∼650RPM 속도의 증발관 이송장치를 통해 도 4와 같은 평활관을 이송시키면서 가공을 하며, 직경 70㎜, 두께 15㎜의 탄소강(HSS) 재질인 전조용 디스크(132)는 그 휜피치가 0.4∼0.5㎜이고, 그 휜깊이가 0.01∼0.1㎜이고, 그 휜각도가 70~75도로 제작되어 있다.

또한 본 발명의 증발관(100)의 주름관부 내경부 표면의 내측열전달계수를 향상시키기 위해서 주름관 피치(126)가 12∼14㎜, 주름관 깊이(127)가 0.35∼0.45㎜로 되도록 주름관부를 형상화시켰다.

이런 증발관 제작과정을 거친 본 발명의 증발관은 도 7에서의 성능 분석 그래프도에서와 같이 높은 열전달성능을 확보하게 되었다.

도 7은 냉매증발압력 7torr, 냉수레이놀즈 Re2000에서의 증발관 실험결과로 종전의 튜브들 즉, 평활관(plain tube), 주름관(corrugate tube), 낮은 휜관(low fin tube)의 열전달성능보다 본 발명의 증발관이 평활관의 경우보다 평균 75%이상, 주름관과 낮은휜관의 경우보다 약 25∼30%이상 높은 열전달성능을 나타냈다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 증발관에 따르면, 증발관 내부에 형성된 주름돌기 효과로 인해 관내측 열전달계수는 평활관에 비해 높은 성능을 나타내며 관외측 부위는 전조용 디스크를 이용하여 낮은휜의 형상을 제작하여 높은 관외측열전달 성능을 확보하게 됨으로서 흡수식 냉동기용 증발관의 고효율화 및 원가절감, 소형, 경량화를 실현할 수 있다.

Claims (4)

1. 증발관의 외경부 표면이 낮은 휜관부 형상으로 구성되고, 증발관의 내경부 표면이 주름관부 형상으로 구성된 흡수식 냉동기용 증발관에 있어서,

   상기 낮은 휜관부는

   그 휜피치가 0.4~0.5㎜이고, 그 휜깊이가 0.01~0.1㎜이고, 그 휜각도가 70~75도로 구성되고;

   상기 주름관부는

   그 피치가 12~14㎜이고, 그 깊이가 0.35~0.45㎜로 하고,

   여기서 상기 증발관은 600~650RPM 속도의 전조가공에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기용 증발관.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제