KR100768763B1 - Fluid flow contouring apparatus for enhanced heat transfer and method for enhancing heat transfer - Google Patents

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Abstract

Baffles (20, 22) arranged alongside a plurality of conduits (12).

Description

향상된 열전달을 위한 유체유동형성장치와 열전달향상방법 {FLUID FLOW CONTOURING APPARATUS FOR ENHANCED HEAT TRANSFER AND METHOD FOR ENHANCING HEAT TRANSFER}Fluid flow forming device and improved heat transfer method for improved heat transfer {FLUID FLOW CONTOURING APPARATUS FOR ENHANCED HEAT TRANSFER AND METHOD FOR ENHANCING HEAT TRANSFER}

본 발명은 열원 또는 히트싱크로서 작용할 수 있는 다수의 축방향으로 배치된 열교환 도관의 열전도성 외부셀에 접촉하면서 직교방향으로 유동하는 유체에 대한 열전달 또는 이러한 유체로부터의 열전달을 향상시킬 수 있는 방법과 장치에 관한 것이다. 유체를 직교방향으로 유동시키고, 열교환 도관의 축선에 대하여 직각으로 유동시키며, 슬로트 또는 통공이 형성된 판체, 배플 또는 둘레의 슬리이브형 요소를 이용하여 열교환 도관의 상류측, 하류측 또는 그 둘레나 이와 나란히 유동시킴으로서, 유동하는 유체와 열전도면사이에 놀라울 정도로 효율적인 열전달이 이루어진다.The present invention provides a method for improving heat transfer or heat transfer from orthogonally flowing fluids in contact with a thermally conductive outer cell of a plurality of axially arranged heat exchange conduits that can act as a heat source or heatsink. Relates to a device. The fluid is flowed in an orthogonal direction, at right angles to the axis of the heat exchange conduit, and upstream, downstream, or around the heat exchange conduit using slotted, perforated platelets, baffles or sleeved elements. By flowing side by side, a surprisingly efficient heat transfer is achieved between the flowing fluid and the heat conduction plane.

액체 또는 기체와 같은 공정유체를 상류측 공정유체의 온도와는 상이한 온도로 유지되는 열전달면에 접촉하여 유동시킴으로서 공정유체에 대한 열전달 또는 이러한 공정유체로부터의 열전달(열전달면이 유체보다 높은 온도 또는 낮은 온도에서 유지되는 것에 따라서)이 이루어질 수 있도록 하여 공정유체를 가열 또는 냉각시키는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 기술의 한 예에서, 열원 또는 히트싱크로서 작용하는 열전달면은 예를 들어 튜브 또는 파이프의 내부를 통하여 축방향으로 유동하는 액체에 의하여 가열 또는 냉각되는 열전달튜브 또는 파이프의 열전도성 외부셀 이다. 이러한 기술의 한 변형예에 있어서, 예를 들어 미국특허 제5,255,742호 및 제5,404,952호에 기술된 바와 같이 열이 연료가스(수소 또는 탄화수소)의 무화염 연소에 의하여 열교환관의 내부에 직접 공급될 수 있다.Process fluids, such as liquids or gases, are brought into contact with and flow through a heat transfer surface maintained at a temperature that is different from the temperature of the upstream process fluid, thereby transferring heat to the process fluid or heat transfer from such process fluids. It is well known to heat or cool the process fluid in such a way as to be maintained at a temperature). In one example of this technique, the heat transfer surface acting as a heat source or heat sink is, for example, a thermally conductive outer cell of a heat transfer tube or pipe that is heated or cooled by liquid flowing axially through the interior of the tube or pipe. In one variation of this technique, heat can be supplied directly into the heat exchanger tube by flameless combustion of fuel gas (hydrogen or hydrocarbon) as described, for example, in US Pat. Nos. 5,255,742 and 5,404,952. have.

또한 종래에 열전달면을 따라서 열전달튜브의 내부를 흐르는 액체의 유동방향에 대하여 동일한 방향으로 또는 이에 역류하여 축방향으로 공정유체를 유동시키거나 열전달튜브의 축선에 대하여 공정유체를 직교방향으로 유동시키는 것이 알려져 있고, 이들 두 가지 방법을 조합한 것도 알려져 있다. 직교류 유동액체와 열교환관사이의 열전달을 응용한 전형적인 예는 에어 쿨러, 연소형 히터 또는 연소로에 사용되는 절약기, 그리고 셀-튜브형 열교환기에서 찾아볼 수 있다. 여러가지 형태의 소위 반경류 또는 축류/반경류 유동반응기가 잘 알려진 축류(단부-단부)반응기와는 대조적으로 적어도 일부의 유체상 공정증기를 일부 지점에서 방사상 직교유동방향(내측-외측, 또는 외측-내측)으로 반응기를 통하여 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 다수의 축방향으로 배치된 연전달튜브에 대하여 공정유체의 부분적인 방사상 직교류방식을 이용하는 반응기의 예는 미국특허 제4,230,669호, 제4,321,234호, 제4,594,227호, 제4,714,592호, 제4,909,808호, 제5,250,270호 및 제5,585,074호에 기술되어 있다.It is also conventional to flow the process fluid in the axial direction in the same direction as the flow direction of the liquid flowing through the inside of the heat transfer tube along the heat transfer surface or in the reverse direction, or to flow the process fluid orthogonal to the axis of the heat transfer tube. Known and combinations of these two methods are also known. Typical examples of applications of heat transfer between cross flow fluids and heat exchange tubes are found in air coolers, combustors or economizers used in combustion furnaces, and cell-tube heat exchangers. In contrast to the well-known axial flow (end-end) reactors, various types of so-called radial or axial / semi-flow flow reactors have at least some of the fluidic process steam radially orthogonal (inner-outer, or outer- Inside) to move through the reactor. Examples of reactors that use partial radial crossflow of process fluids for a plurality of axially arranged continuous delivery tubes are described in U.S. Patents 4,230,669, 4,321,234, 4,594,227, 4,714,592, 4,909,808, 5,250,270 and 5,585,074.

비록 열전달면에 대한 공정유체의 직교류 접촉은 많은 경우에 있어서 매력적인 선택일 수는 있으나, 산업적 규모에 있어서 직교류 접촉방식의 이용은 열전달에서 어느 정도의 비효율성이 있어 제한되는 것이 실질적으로 경험되었다. 전형적으로 직교류 방식에 있어서, 공정유체의 일부는 축류방식에 비하여 짧은 시간동안만 열전달면에 접촉한다. 아울러, 직교류 공정유체와 열전달면 사이의 접촉은 공정유체의 분리 및 재순환에 의하여 일정하지 않다. 짧은 면접촉시간, 불균일한 접촉 및 제한된 유체혼합은 열에너지 전달이 비효율적이고 불충분하며 불균일하도록 한다.Although cross-flow contact of the process fluid to the heat transfer surface may be an attractive option in many cases, the use of cross-flow contact on an industrial scale has been practically limited because of some inefficiency in heat transfer. . Typically in a cross flow mode, part of the process fluid contacts the heat transfer surface for only a short time compared to the axial flow method. In addition, the contact between the crossflow process fluid and the heat transfer surface is not constant due to the separation and recycling of the process fluid. Short surface contact time, uneven contact and limited fluid mixing make thermal energy transfer inefficient, insufficient and nonuniform.

기술문헌 Int. J. Heat Mass Transfer., vol.27, no.12, pp.2297-2306(1984)에 수록된 논문 "Impingement heat transfer at a circular cylinder due to an offset of non-offset slot jet"에서, 저자인 Sparrow와 Alhomoud는 가스제트를 발생하기 위하여 열전달튜브의 상류측에 어느 정도의 거리를 두고 슬로트형의 면을 배치함으로서 열전달튜브에 대하여 공정가스의 직교류에 관련한 열전달효율이 달라질 수 있음이 실험에 의하여 나타났음을 보고하고 있다. Sparrow와 Alhomoud는 제트유도 슬로트의 폭, 슬로트와 튜브의 거리와, 레이놀드 수(유체의 난류도)를 변화시켜 보고, 또한 슬로트 제트를 튜브에 정렬시키거나 정렬상태에서 벗어나 오프셋트시켜 보기도 하였다. 저자들은 열전도율이 슬로트 폭과 레이놀드 수의 증가에 따라서 증가하나 슬로트-튜브사이의 거리 및 오프셋트 정도가 증가하면 감소하는 것으로 결론짓고 있다.Technical Document Int. In the article "Impingement heat transfer at a circular cylinder due to an offset of non-offset slot jet," published in J. Heat Mass Transfer., Vol. 27, no. 12, pp. 2297-2306 (1984), author Sparrow And Alhomoud show that the heat transfer efficiency related to the cross-flow of process gas can be changed with respect to the heat transfer tube by arranging the slotted surface at some distance upstream of the heat transfer tube to generate gas jet. Is reporting. Sparrow and Alhomoud vary the width of the jet-induced slot, the distance between the slot and the tube, the Reynolds number (fluid turbulence), and also align the slot jet to the tube or offset it out of alignment. I also saw. The authors conclude that the thermal conductivity increases with increasing slot width and Reynolds number, but decreases with increasing distance between the slot and tube and the degree of offset.

Sparrow와 Alhomoud의 연구에서 열전도율이 슬로트의 폭에 따라서 증가되는 것으로 결론을 짓고 있기 때문에 열전달을 증가시키기 위하여 일반적으로 상류측 슬로트를 이용하는 것은 이러한 결과에 기초하여 매우 모호하다. 다만 Sparrow와 Alhomoud에 의한 경험적인 구조에서, 비교적 넓은 슬로트는 비교적 좁은 슬로트에 비하여 열전도율이 높고 상류측 슬로트가 없는 경우 전혀 최대값을 얻을 수 없는 것으로 결론지을 수 있다. 다수의 열전달튜브를 이용하거나 다수의 각 열전달튜브 의 외측면에 접촉하여 직교류 유체통로를 형성하기 위한 유동제한수단의 둘레 또는 이와 나란히 상류측 쌍 또는 하류측 쌍을 이용하여 시험이 수행되지 않았으며, 제공된 극히 제한된 데이터에 기초하여 이러한 매우 상이한 다른 구조나 구성에 대하여 특별히 추정될 수도 없다.Since Sparrow's and Alhomoud's work concludes that the thermal conductivity increases with the width of the slot, the use of upstream slots to increase heat transfer is generally very vague based on these results. However, in the empirical structure by Sparrow and Alhomoud, it can be concluded that a relatively wide slot has no high value at all when the thermal conductivity is high and there is no upstream slot compared to a relatively narrow slot. The test was not carried out using a plurality of heat transfer tubes or using an upstream or downstream pair of perimeters or parallel to flow restricting means for forming a cross flow fluid passage in contact with the outer surface of each of the plurality of heat transfer tubes. However, no special estimate can be made for these very different structures or configurations based on the extremely limited data provided.

종래 직교류 열교환기 구조의 이러한 결점 또는 제한은 본 발명의 향상된 직교류 열전달방법과 구조에 의하여 전체적으로 또는 부분적으로 해결된다.These drawbacks or limitations of conventional crossflow heat exchanger structures are addressed, in whole or in part, by the improved crossflow heat transfer methods and structures of the present invention.

따라서, 본 발명의 기본 목적은 공정유체와 열전달면사이의 향상된 직교류 열전달을 위한 방법과 구조를 제공하는데 있다.Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a method and structure for improved cross flow heat transfer between process fluid and heat transfer surface.

본 발명의 일반적인 목적은 공정유체와 열전달면사이의 직교류 열전달을 향상시킬 수 있도록 하나 이상의 열전달면에 접촉하여 유체 직교류 통로를 형성하기 위한 방법과 구조를 제공하는데 있다.It is a general object of the present invention to provide a method and structure for forming a fluid crossflow passage in contact with one or more heat transfer surfaces to enhance cross flow heat transfer between the process fluid and the heat transfer surface.

본 발명의 특별한 목적은 공정유체와 열전달면사이의 향상된 직교류 열전달을 향상시키기 위하여 공정유체가 열전달면에 직교방향으로 통과하는 유동이 이루어질 수 있도록 열전달면의 상류측, 하류측 또는 그 둘레에 또는 나란히 유체유동제한수단을 제공하는데 있다.It is a particular object of the present invention to upstream, downstream or around or around a heat transfer surface such that a flow through which the process fluid passes in a direction orthogonal to the heat transfer surface is achieved in order to improve enhanced cross flow heat transfer between the process fluid and the heat transfer surface. Side by side to provide fluid flow restriction means.

본 발명의 다른 특별한 목적은 개선된 열전달이 이루어질 수 있도록 각 도관의 외측에 유체가 직교방향으로 통과하는 유로를 형성하기 위하여 열교환 도관의 어레이에서 각 도관에 배치되는 만곡상 또는 평면상의 천공형 판 또는 천공형 슬리이브를 제공하는데 있다. Another particular object of the present invention is a curved or planar perforated plate disposed in each conduit in an array of heat exchange conduits to form a flow path through which fluid flows in an orthogonal direction outside of each conduit to allow for improved heat transfer or To provide perforated sleeves.                 

본 발명의 또 다른 목적은 각 도관이 개선된 열전달이 이루어질 수 있도록 각 도관의 외측에 유체가 직교방향으로 통과하는 유로를 형성하기 위하여 도관의 상류측, 하류측 또는 그 둘레에 또는 나란히 그 자신의 유체유동제한수단을 갖는 다양한 크기 및 구조의 열전달 도관 어레이를 제공하는데 있다.It is a further object of the present invention that each conduit has its own upstream side, downstream side or around or side by side to form a flow path through which fluid flows orthogonally to the outside of each conduit so that improved heat transfer can be achieved. It is to provide a heat transfer conduit array of various sizes and structures with fluid flow restriction means.

본 발명의 다른 목적과 잇점들은 이후 명백하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 다음의 첨부도면을 참조한 상세한 설명에서 예시되는 바와 같이 여러 단계와 여러 구성요소를 포함하고 이러한 단계 및 구성요소의 하나 이상이 상호 관련되는 방법 및 장치로 구성되나 이로써 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 방법과 장치의 여러 수정형태 및 변형형태가 전문가에게는 명백하게 될 것이며 이러한 수정형태 및 변형형태는 본 발명의 범위내에 속하는 것으로 간주될 것이다.Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following. Accordingly, the present invention consists of, but is not limited to, a method and an apparatus comprising a number of steps and components, and one or more of these steps and components correlated as illustrated in the following detailed description with reference to the accompanying drawings. . Many modifications and variations of the method and apparatus of the present invention will become apparent to those skilled in the art and such modifications and variations will be considered to be within the scope of the present invention.

본 발명에 있어서는 공정유체와 열전달면사이의 향상된 직교류 열전달을 향상시키기 위하여 열전달면에 접촉하여 직교방향으로 유동하는 공정유체의 유로를 형성토록 한 셋트쌍 이상의 유체유동제한기로 구성되는 배플구조가 이용된다. 이 장치는 유체의 바이패스 유동을 제한하여 공정유체의 상당부분이 열전달면을 통하여 강제유동될 수 있도록 구성된다. 전형적으로 열전달면은 평행한 축선들이 유체유동방향에 대하여 직각을 이루는 축방향으로 배열되고 열전달 셀을 갖는 열교환 도관의 하나 이상의 어레이가 될 것이다. 이러한 각 도관의 셀의 외면은 상류측 공정유체의 온도와는 상이한 온도로 유지되어 유체가 유동되어 열교환 도관의 외면에 접촉할 때 전도, 대류, 복사 및 이들의 조합에 의하여 공정유체에 대하여 또는 이러한 공정유체로부터 열에너지가 전달될 수 있도록 한다. In the present invention, a baffle structure composed of at least two pairs of fluid flow restrictors is formed to form a flow path of the process fluid flowing in the orthogonal direction in contact with the heat transfer surface in order to improve the improved cross-flow heat transfer between the process fluid and the heat transfer surface. do. The device is configured to restrict the bypass flow of the fluid so that a significant portion of the process fluid can be forced through the heat transfer surface. Typically the heat transfer surface will be one or more arrays of heat exchange conduits having heat transfer cells arranged axially with parallel axes perpendicular to the direction of fluid flow. The outer surface of the cells of each of these conduits is maintained at a temperature different from the temperature of the upstream process fluid so that when the fluid flows and contacts the outer surface of the heat exchange conduit, the conduction, convection, radiation, and combinations thereof, or Allow heat energy to be transferred from the process fluid.                 

본 발명의 열교환 도관은 튜브, 파이프 또는 기타 열원 또는 히트싱크를 갖는 구조물일 수 있다. 열교환 도관의 외면은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 외면 그대로 이거나 핀이 형성된 면을 가질 수 있으며 또는 이들의 두 조합일 수 있다. 도관의 단면은 원형, 타원형 또는 다른 폐곡선의 형상일 수 있다. 다수의 이러한 열교환 도관이 사용되는 경우, 전형적으로 이들은 특별한 구조의 선택 또는 조건에 따라서 삼각형 어레이, 사각형 어레이, 원형 어레이, 환상 어레이 또는 기타 다른 패턴의 어레이와 같은 사전에 결정된 구조로 배열될 것이다. 유체의 유동방향에 대하여, 인접한 도관은 역시 특별한 구조의 선택 또는 조건에 따라서 정연히 정열되거나 교열되거나 기타 다른 방식으로 배열될 수 있다.The heat exchange conduits of the present invention can be tubes, pipes or other structures having heat sources or heat sinks. The outer surface of the heat exchange conduit may have the outer surface as it is described in detail below, or may have a finned surface, or a combination of the two. The cross section of the conduit may be in the shape of a circular, elliptical or other closed curve. If a large number of such heat exchange conduits are used, they will typically be arranged in a predetermined structure, such as an array of triangle arrays, square arrays, circular arrays, annular arrays or any other pattern, depending on the choice or condition of the particular structure. With respect to the flow direction of the fluid, adjacent conduits may also be arranged, ordered, or otherwise arranged in an orderly manner depending on the choice or conditions of the particular structure.

열교환 도관의 크기는 적어도 부분적으로 열전도율에 대한 공정조건에 의하여 결정될 것이다. 일반적으로, 대형 단면(어느 주어진 도관구조에서)을 갖는 도관은 큰 표면적을 제공하여 보다 큰 열전달 특성을 보일 것이다. 핀요소, 배플 또는 기타 열전달을 향상시키는 구조가 표면적을 더욱 증가시키고 열전달 특성을 개선하기 위하여 열교환 도관의 일부 또는 전부의 외면에 제공될 수 있다. 우선 실시형태는 도관의 외부 길이를 따라서 나선상으로 근접하게 배열되는 핀을 이용한다. 이러한 구성은 유동을 방해함이 없이 직교류에 노출되는 열교환 표면적을 증가시킨다. 공정유체의 특성 및 유량과, 열교환 도관의 상류측과 도관의 하류측 사이의 요구된 유체온도변화가 이들 구조의 선택에 영향을 줄것임을 이해할 것이다.The size of the heat exchange conduit will be determined at least in part by the process conditions for thermal conductivity. In general, a conduit with a large cross section (in any given conduit structure) will provide greater surface area to exhibit greater heat transfer properties. Fin elements, baffles, or other structures that enhance heat transfer may be provided on the outer surface of some or all of the heat exchange conduits to further increase surface area and improve heat transfer characteristics. A first embodiment utilizes pins that are arranged in spiral proximity along the outer length of the conduit. This configuration increases the heat exchange surface area exposed to cross flow without disturbing flow. It will be appreciated that the nature and flow rate of the process fluid and the required fluid temperature change between the upstream side of the heat exchange conduit and the downstream side of the conduit will influence the choice of these structures.

공정유체의 직교류 유동이 이루어질 수 있도록 하는 유체유동제한수단은 열교환 도관의 상류측, 하류측 또는 그 둘레에 또는 이에 나란히 배치된 배플구조물의 다양한 형상과 크기의 유입구, 유출구 및 개방부로 구성된다. 다른 우선실시형태에서, 각 열교환 도관은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 자체의 상류측 및 하류측 유체유동제한기를 갖거나 그 둘레에 또는 나란히 유동제한기를 갖는다. 유체유동제한수단으로서 작용하는 천공형의 배플구조물은 평면 또는 만곡면 또는 평면과 만곡면의 조합으로 구성되는 플레이트, 슬리이브 또는 기타 다른 형태의 배플로 구성될 수 있다. 열교환 도관의 어레이의 상류측 및 하류측에 쌍으로 배치되는 이러한 형태의 천공형 구조물은 1.5~2배로 열전달효율을 향상시키는 것으로 확인되었다. 어떤 경우 특히 유리한 실시형태에서, 유체유동제한구조는 관상 열교환 도관의 어레이에서 각 도관을 부분적으로 둘러싸고 있는 대형의 동심원상 슬리이브 구조이며, 이러한 각 슬리이브 구조는 중앙에 배치된 열교환 튜브의 상류측과 하류측에 통공을 갖는다. 이러한 도관의 어레이에서 각 열교환 도관을 부분적으로 둘러싸고 있는 이러한 형태의 천공형 슬리이브는 약 5배 이상 열전달효율을 향상시키는 것으로 확인되었다.The fluid flow restricting means for allowing cross flow of the process fluid is comprised of inlets, outlets and openings of various shapes and sizes of baffle structures arranged upstream, downstream or around or side by side of the heat exchange conduits. In another preferred embodiment, each heat exchange conduit has its own upstream and downstream fluid flow limiters or flow restrictors around or side by side, as described in detail below. A perforated baffle structure that acts as a fluid flow restriction means may be comprised of a plate, sleeve or other type of baffle consisting of a plane or curved surface or a combination of plane and curved surfaces. Perforated structures of this type, arranged in pairs upstream and downstream of the array of heat exchange conduits, have been found to improve heat transfer efficiency by 1.5 to 2 times. In some particularly advantageous embodiments, the fluid flow restriction structure is a large concentric sleeve structure that partially surrounds each conduit in an array of tubular heat exchange conduits, each such sleeve structure being an upstream side of the centrally arranged heat exchange tube. And through-holes on the downstream side. This type of perforated sleeve, which partially encloses each heat exchange conduit in the array of conduits, has been found to improve heat transfer efficiency by about five times or more.

유체유동제한구조물에서 통공은 천공형 통공 또는 축상 슬로트(장축이 열교환 도관의 축방향에 평행한 기다란 통공)의 조합으로 구성되는 것이 좋다. 장치의 다른 부분에 형성된 통공 또는 슬로트는 곡률, 크기 및 형상에서 동일하거나 상이할 수 있다. 유입구 및 유출구 둘레의 변부는 직선형, 만곡형, 톱니형 또는 이들의 일부 조합일 수 있다.In a fluid flow restriction structure, the through hole is preferably composed of a combination of perforated through holes or axial slots (long holes whose long axes are parallel to the axial direction of the heat exchange conduits). The through holes or slots formed in other parts of the device may be the same or different in curvature, size and shape. The edges around the inlet and outlet can be straight, curved, serrated or some combination thereof.

유체유동제한 구조물은 상류측 또는 하류측 통공의 중심선과 열교환 도관의 중심사이의 거리가 도관의 외경(또는 비원형 도관의 경우 최대단면부의 크기)에 대 하여 약 0~2.0배, 좋기로는 약 0.50~1.00배가 되도록 열교환 도관에 대하여 배치되는 것이 좋다. 어떤 경우에 있어서 통공과 도관사이의 간격은 향상된 열전달이 이루어질 수 있도록 충분히 근접하여야 한다. 기다란 유동제한공의 폭(최단측 거리) 또는 원형 제한공의 직경은 도관의 외경(비원형 도관의 경우 최대단면부의 크기)에 대하여 약 0.02~1.5배, 좋기로는 약 0.05~0.25배인 것이 좋다. 유체유동제한 구조물은 통공의 중심과 열교환 도관의 중심사이의 거리가 도관의 외경(또는 비원형 도관의 경우 최대단면부의 크기)에 대하여 0~0.5배, 좋기로는 0배가 되도록 열교환 도관에 대하여 배치되는 것이 좋다.Fluid flow restricting structures have a distance between the centerline of the upstream or downstream aperture and the center of the heat exchange conduit of approximately 0 to 2.0 times the outer diameter of the conduit (or, in the case of non-circular conduits, the maximum cross section), preferably approximately It should be arranged against the heat exchange conduit so that it is 0.50 to 1.00 times. In some cases, the spacing between the aperture and the conduit should be close enough to allow for improved heat transfer. The width (shortest distance) of the elongated flow restriction hole or the diameter of the circular restriction hole should be about 0.02 to 1.5 times, preferably about 0.05 to 0.25 times the outer diameter of the conduit (in the case of non-circular conduits). . The fluid flow restricting structure is arranged relative to the heat exchange conduit such that the distance between the center of the through hole and the center of the heat exchange conduit is 0 to 0.5 times, preferably 0 times, the outer diameter of the conduit (or, in the case of non-circular conduits, the maximum cross section). It is good to be.

본 발명의 향상된 직교류 열교환장치는 다음의 하나 이상에 의하여 직교류 유체와 다수의 열교환 도관 사이의 열전달 효율을 향상시킨다: (a) 열교환 도관의 둘레에서 유체속도를 증가시킨다; (b) 유체가 열교환 도관의 외면에 근접하여 유동토록 한다; (c) 열교환 도관의 외면으로 유동하거나 열교환 도관의 외면으로부터 거리를 둔 영역을 통하여 유동하는 유체를 제한한다; (d) 열교환 도관 둘레의 "사각"영역 및 유동제한을 감소시킨다; (e) 유체의 교란을 증가시킨다; (f) 유체의 차거운 부분과 뜨거운 부분의 혼합을 증가시킨다.The improved cross flow heat exchanger of the present invention improves the heat transfer efficiency between the cross flow fluid and the plurality of heat exchange conduits by at least one of the following: (a) increasing the fluid velocity around the heat exchange conduit; (b) allow fluid to flow close to the outer surface of the heat exchange conduit; (c) restricts fluid flowing to the outer surface of the heat exchange conduit or through an area spaced from the outer surface of the heat exchange conduit; (d) reduce the “square” area and flow restriction around the heat exchange conduit; (e) increase the disturbance of the fluid; (f) Increase the mixing of the cold and hot parts of the fluid.

도 1은 본 발명에 따라서 열전달 효율이 증가된 직교류 열교환장치의 제1실시형태를 보인 것으로, 축방향으로 배치된 열교환 도관의 원형 어레이가 유체유동제한환체내에 배치된 것을 보인 개략평면도.1 shows a first embodiment of a cross flow heat exchanger having increased heat transfer efficiency in accordance with the present invention, wherein a circular array of axially arranged heat exchange conduits is disposed within the fluid flow restricting ring;

도 2a는 본 발명에 따라서 열전달 효율이 증가된 직교류 열교환장치의 제2실 시형태를 보인 것으로, 각각 동심원상의 유체유동제한 관상 슬리이브로 둘러싸여 축방향으로 배치된 열교환 도관의 원형 어레이를 보이고 또한 제1링형 구조물내에 결합된 여러 유체유동제한 슬리이브를 보인 개략평면도.FIG. 2A shows a second embodiment of a cross flow heat exchanger having increased heat transfer efficiency in accordance with the present invention, showing a circular array of heat exchange conduits arranged axially, each surrounded by concentric, fluid-limiting tubular sleeves. Schematic top view showing various fluid flow restricted sleeves coupled within a first ring-shaped structure.

도 2b는 교열되게 배치된 슬로트구조를 보인 하나의 도관-슬리이브 조합의 측면도.2B is a side view of one conduit-sleeve combination showing an alternatingly arranged slot structure.

도 3은 각 유동제한슬리이브의 유체유동제한공이 방사상으로 정렬되게 방사상으로 도관이 인접배열된 이중동심원 어레이의 열교환 도관을 보인 도 2 구조의 변형실시형태를 보인 개략평면도.3 is a schematic top view of a variant embodiment of the FIG. 2 structure showing heat exchange conduits of a dual concentric array of radially contiguous conduits such that the fluid flow restriction holes of each flow restricting sleeve are radially aligned;

도 4는 본 발명에 따라서 열전달 효율이 증가된 직교류 열교환장치의 다른실시형태를 보인 것으로, 이중 열의 축방향으로 배치된 열교환 도관이 사각어레이로 배열되고 제1의 상류측 유체유동제한배플, 제1 및 제2 열의 도관을 분리하는 제2의 중간 유체유동제한배플과, 제2 열의 도관에 이은 제3의 하류측 유체유동제한배플로 구성되며, 제1, 제2 및 제3 배플의 통공이 각 도관과 상대측에 대하여 정렬되어 있는 것을 보인 개략평면도.4 shows another embodiment of a cross flow heat exchanger having increased heat transfer efficiency in accordance with the present invention, wherein the heat exchange conduits arranged in a double row in an axial direction are arranged in a square array and include a first upstream fluid flow restriction baffle; A second intermediate fluid flow restricting baffle separating the conduits in the first and second rows, and a third downstream fluid flow restricting baffle following the conduits in the second row, the openings of the first, second and third baffles being Schematic top view showing alignment with each conduit and counterpart.

도 5는 삼각형의 형태로 배열된 다중열(3열 이상)의 열교환 도관 어레이를 보이고 이러한 어레이를 통한 두개의 상이한 유체유로를 보인 본 발명에 따른 향상된 직교류 열전달장치의 다른 실시형태를 보인 설명도.5 is an explanatory view showing another embodiment of an improved cross-flow heat transfer apparatus according to the present invention showing a multi-row (more than three rows) heat exchange conduit array arranged in a triangular form and showing two different fluid flow paths through the array; .

도 6은 사각형의 형태로 배열된 다중열(3열 이상)의 열교환 도관 어레이를 보이고 이러한 어레이를 통한 두개의 상이한 유체유로를 보인 본 발명에 따른 향상된 직교류 열전달장치의 다른 실시형태를 보인 설명도. FIG. 6 is an explanatory view showing another embodiment of an improved cross-flow heat transfer apparatus according to the present invention showing a multi-row (more than three rows) heat exchange conduit array arranged in a rectangular shape and showing two different fluid flow paths through the array; .                 

도 7은 하나의 플레이트 또는 다수의 플레이트가 열전달특성을 향상시키기 위하여 직교류 유체흐름이 이루어지도록 각 열교환 도관의 양측에 나란히 배치될 수 있음을 보인 본 발명에 따른 향상된 직교류 열전달장치의 다른 실시형태를 보인 설명도.Figure 7 is another embodiment of the improved cross-flow heat transfer apparatus according to the present invention showing that one plate or a plurality of plates can be arranged side by side on each side of each heat exchange conduit such that cross flow fluid flow is made to improve heat transfer characteristics. Illustrated diagram showing.

도 8은 하나의 플레이트 또는 다수의 플레이트가 열전달특성을 향상시키기 위하여 직교류 유체흐름이 이루어지도록 각 열교환 도관의 양측 둘레에 도관의 양측부분에 일치하는 윤곽을 갖는 만곡형 플레이트를 배치함으로서 구성되는 다른 형태의 슬리이브 구조를 보인 본 발명에 따른 향상된 직교류 열전달장치의 다른 실시형태를 보인 설명도.FIG. 8 is another structure configured by placing a curved plate having a contour corresponding to both sides of a conduit around each side of each heat exchange conduit such that one plate or multiple plates undergo a cross flow fluid flow to enhance heat transfer characteristics. Explanatory drawing showing another embodiment of the improved cross-flow heat transfer apparatus which concerns on the shape of the sleeve structure.

도 1은 각각 공통의 중심점(14)을 갖는 배플구조물인 원통형 내벽(20)과 원통형 외벽(22)에 의하여 한정되는 환상영역(28)의 내부에 원형으로 배열된 축방향 배치형 열교환 도관(12)의 원형 어레이를 갖는 본 발명에 따른 직교류 열교환장치(10)를 보이고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도관(12)은 환상영역의 방사상 폭 보다 작은 동일한 직경을 가지고 서로 일정한 간격을 두고 있다.1 shows an axially arranged heat exchange conduit 12 arranged circularly inside an annular region 28 defined by a cylindrical inner wall 20 and a cylindrical outer wall 22, each having a common center point 14. A crossflow heat exchanger 10 according to the present invention having a circular array of is shown. As shown in FIG. 1, the conduits 12 have the same diameter less than the radial width of the annular region and are spaced apart from each other.

각 열교환 도관(12)에 대응하여 방사상 방향으로 내벽(20)에 상류측 통공(24)이 형성되어 있고 외벽(22)에 하류측 통공(26)이 형성되어 있다. 도 1에서 보인 바와 같이, 각 쌍의 상류측 통공(24)과 하류측 통공(26)은 대응하는 도관(12)과 상대측에 대하여 방사상으로 정렬되어 있다. 이와 같이, 도 1에서, 공정유체(30)는 열교환장치(10)의 원통형 내부영역(16)을 향하여 축방향으로 유동하고 상류측 통공(24)을 통하여 방사상 외측으로 향한 다음 도 1에서 유체유동 화살표로 보인 바와 같이 열교환 도관(12)에 접촉하여 직교방향으로 유동함으로서 공정유체유동류를 가열 또는 냉각시켜 열조절된 유체유동류(32)를 형성하고 이 유체유동류(32)는 하류측 통공(26)을 통하여 환상영역(28)을 벗어난다.The upstream through-hole 24 is formed in the inner wall 20 in the radial direction corresponding to each heat exchange conduit 12, and the downstream through-hole 26 is formed in the outer wall 22. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, each pair of upstream throughholes 24 and downstream throughholes 26 are radially aligned with respect to the corresponding conduit 12 and the counterpart. As such, in FIG. 1, the process fluid 30 flows axially toward the cylindrical inner region 16 of the heat exchanger 10 and is directed radially outward through the upstream through-hole 24 and then in fluid flow in FIG. 1. By contacting the heat exchange conduit 12 and flowing in an orthogonal direction as shown by the arrows, the process fluid flow is heated or cooled to form a heat regulated fluid flow 32 which is a downstream through-hole. Out of the annular region 28 through 26.

도 1이 방사상 외측으로 유동하는 유체유로를 보이고 있으나, 이 장치는 중앙영역(16)을 향하여 방사상 내측으로 유동한 후 이 영역(16)으로부터 축방향으로 유출되는 공정유체유동류를 열적으로 처리하는데 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 같은 경우, 외벽(22)의 통공(26)은 상류측 통공이 되고 내벽(20)의 통공은 하류측 통공이 될 것이다.Although FIG. 1 shows a radially outflowing fluid flow path, the apparatus thermally processes the process fluid flow flowing radially inward toward the central region 16 and then axially flowing out of this region 16. It will be appreciated that it may be used. In such a case, the through hole 26 of the outer wall 22 will be an upstream hole and the through hole of the inner wall 20 will be a downstream hole.

도 2a와 도 2b는 상류측 통공(124)과 하류측 통공(126) 또는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 서로 어긋나게 배열된 오프셋트 통공쌍(174, 176)(184, 186)을 갖는 천공형 슬리이브(120)에 의하여 각각 둘러 싸이고 원형어레이, 즉 원형으로 배열된 축방향 배치형 열교환 도관(112)의 원형어레이를 갖는 본 발명에 따른 직교류 열교환장치(110)를 보이고 있다. 각 슬리이브(120)는 연결벽(122)에 의하여 대형의 링 또는 원통형의 구조로 결합된다. 통공(124)(126)은 도관(112)에 대하여 방사상으로 정렬되는 축방향 통공, 즉 기다란 슬로트의 컬럼으로 구성된다. 또는, 도 2a에서 일부를 보인 우선실시형태에서, 통공쌍(174, 176)(184, 186)은 교열된 슬로트구조로 방사상으로 정렬된 상태에서 약간 어긋나게 오프셋트 배열된다. 통공쌍(174, 176)(184, 186)의 교열된 슬로트구조가 도 2a에 도시되어 있고 도 2b에서는 상세히 도시되어 있으며, 어긋나게 오프셋트 배열된 통공쌍(174, 176)(184, 186)(통공 124, 126을 대신함)은 정면에서 보았을 때 교열되어 있고 중심점(114)으로부터 각도

Figure 112006074342572-pct00010
만큼 방사상 라인에서 약간 벗어나 있다. 도 2b는 교열형의 슬로트구조를 보이는 원통형 슬리이브(120)를 갖는 열교환 도관(112)을 도 2a의 2B-2B선 방향에서 본 것이다. 도 2a에서 보인 바와 같은 이러한 교열형 슬로트 도관/슬리이브 조합의 평면도는 도 2b의 2A-2A선 방향에서 본 것이다. 교대로 어긋나게 배열된 슬로트 쌍으로부터 슬로트의 단부는 약간 중첩되거나 동일한 선상에 놓여 열교환장치의 축방향을 따라 유동하는 것을 방해하지 않게 되어 있다. 또한 이러한 오프셋트 슬로트의 분리 및 중첩 구조는 유체유동을 차단함이 없이 보다 양호한 주연방향의 기계적인 완벽성을 슬리이브(120)에 제공할 수 있도록 도 2b에서 부호 190으로 보인 인접한 오프셋트 슬로트의 축방향 중첩부분사이의 연결영역을 남긴다. 설명을 간단히 하기 위하여 도 2a는 두쌍의 오프셋트 통공구조를 갖는 하나의 천공형 슬리이브(120)를 보이고 있는 반면에 다른 슬리이브들은 한쌍의 정렬된 통공구조를 갖는다. 그러나, 실제로 본 발명의 장치(110)를 위한 모든 천공형 슬리이브는 전형적으로 동일한 통공구조를 갖는다.2A and 2B show perforated sleeves having an upstream aperture 124 and a downstream aperture 126 or offset aperture pairs 174, 176, 184, 186 arranged alternately with each other as described in detail below. A cross flow heat exchanger 110 according to the present invention is shown, each enclosed by 120 and having a circular array of axially arranged heat exchange conduits 112 arranged in a circle. Each sleeve 120 is coupled by a connecting wall 122 in a large ring or cylindrical structure. The through holes 124 and 126 consist of columns of axial through holes, e.g., elongated slots, aligned radially with respect to the conduit 112. Alternatively, in the preferred embodiment, which is partially shown in FIG. 2A, the aperture pairs 174, 176, 184, 186 are offset slightly offset in a radially aligned state with alternating slotted structures. The alternating slot structure of the pair of through holes 174, 176 (184, 186) is shown in FIG. 2A and is shown in detail in FIG. 2B, with misaligned offset pairs of through holes 174, 176 (184, 186). (Instead of through holes 124 and 126) are aligned from the front and angled from the center point 114
Figure 112006074342572-pct00010
As long as it is slightly off the radial line. FIG. 2B shows a heat exchange conduit 112 having a cylindrical sleeve 120 showing an alternating slotted structure in the direction of 2B-2B in FIG. 2A. A plan view of such an articulated slotted conduit / sleeve combination as shown in FIG. 2A is seen from line 2A-2A in FIG. 2B. Ends of the slots from alternating pairs of slots are arranged slightly above or on the same line so as not to prevent flow along the axial direction of the heat exchanger. The separation and overlapping structure of these offset slots also allows adjacent offset slots, shown at 190 in FIG. 2B to provide the sleeve 120 with better peripheral mechanical integrity without blocking fluid flow. It leaves a connection between the axial overlap of the tracks. 2A shows one perforated sleeve 120 with two pairs of offset through structures, while the other sleeves have a pair of aligned through structures. In practice, however, all perforated sleeves for the device 110 of the present invention typically have the same aperture structure.

이와 같이, 도 2a에서, 공정유체(130)는 열교환장치(110)의 중심점(114)을 갖는 원통형의 내부영역(116)을 향하여 축방향으로 유동하고 상류측 통공(124)을 통하여 방사상 외측으로 유동한 다음 도 2a에서 화살표로 보인 바와 같이 열교환 도관(112)에 접촉하여 직교방향으로 유동함으로서 하류측 통공(126)을 통하여 슬리이브(120)에 의하여 한정된 내부영역을 벗어나는 열조절된 유체유동류(132)를 형성하여 공정유체유동류를 가열 또는 냉각시킨다. 교열형 슬로트를 갖는 실시형태에서, 방사상 외측으로 유동하는 유체는 상류측 통공(174)를 통하여 도관(112)에 접촉토록 유동하고 하류측 통공(176)을 통하여 유출되거나 또는 축방향의 높이에 따라서 통공쌍(184, 186)를 통하여 유동할 것이다. As such, in FIG. 2A, the process fluid 130 flows axially toward the cylindrical inner region 116 having the center point 114 of the heat exchanger 110 and radially outwards through the upstream aperture 124. Heat regulated fluid flow that flows and then flows orthogonally in contact with the heat exchange conduit 112 as shown by the arrows in FIG. 2A, leaving the interior region defined by the sleeve 120 through the downstream aperture 126. 132 is formed to heat or cool the process fluid flow. In embodiments with an orthogonal slot, the radially outflowing fluid flows through the upstream through hole 174 to contact the conduit 112 and flows out through the downstream through hole 176 or at an axial height. Thus it will flow through the pair of through holes 184, 186.

도 2a가 방사상 외측으로 유동하는 유체유로를 보인 반면에 이 장치는 중앙영역(116)을 향하여 방사상 내측으로 유동한 후 이 영역(116)으로부터 축방향으로 유출되는 공정유체유동류를 열적으로 처리하는데 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변형형태에서, 통공(126)(또는 176과 186)은 상류측 통공이 되고 통공(124)(또는 174와 184)은 하류측 통공이 될 것이다.While FIG. 2A shows a radially outflowing fluid flow path, the device thermally processes the process fluid flow flowing radially inward toward the central zone 116 and then axially exiting the zone 116. It will be appreciated that it may be used. In this variant, the aperture 126 (or 176 and 186) will be an upstream aperture and the aperture 124 (or 174 and 184) will be a downstream aperture.

도 3은 도 2에서 보인 직교류 열교환장치(110)의 변형형태인 직교류 열교환장치(160)를 보인 것이다. 이 장치(160)는 도 2의 단일 원형어레이 대신에 이중의 동심원 원형어레이의 열교환 도관을 이용하는 점에서 장치(110)와 상이하다. 도 3에서 보인 바와 같이, 제2원형어레이의 열교환 도관(142)이 제1원형어레이의 도관(112)에 대하여 방사상으로 정렬되어 있다. 각 도관(142)은 상류측 통공(164)과 하류측 통공(166)을 갖는 천공형 슬리이브(150)에 의하여 둘러싸여 있다. 도관(142)에 결합되는 슬리이브(150)의 통공(164)(166)은 방사상으로 인접한 도관(112)의 슬리이브(120)에 형성된 통공(124)(126)에 대하여 방사상으로 정렬되는 것으로 도시되어 있다. 각 슬리이브(150)는 벽(152)에 의하여 대형의 링 또는 원통형의 구조로 결합된다. 비록 도 3이 제2원형어레이의 열교환 도관의 도관(142)을 하나만 보이고 있으나 제1원형어레이의 모든 도관(112)에 대하여 제2원형어레이의 도관(142)이 결합됨을 이해할 것이다.3 shows a cross flow heat exchanger 160 which is a variation of the cross flow heat exchanger 110 shown in FIG. 2. The device 160 differs from the device 110 in that it uses heat exchange conduits of dual concentric circular arrays instead of the single circular array of FIG. 2. As shown in FIG. 3, the heat exchange conduits 142 of the second circular array are radially aligned with respect to the conduits 112 of the first circular array. Each conduit 142 is surrounded by a perforated sleeve 150 having an upstream through hole 164 and a downstream through hole 166. The through holes 164 and 166 of the sleeve 150 coupled to the conduit 142 are radially aligned with the through holes 124 and 126 formed in the sleeve 120 of the radially adjacent conduit 112. Is shown. Each sleeve 150 is joined by a wall 152 into a large ring or cylindrical structure. Although FIG. 3 shows only one conduit 142 of the heat exchange conduit of the second circular array, it will be appreciated that the conduit 142 of the second circular array is coupled to all conduits 112 of the first circular array.

이와 같이, 도 3에서, 슬리이브(120)의 제1하류측 통공(126)으로부터 유출되는 부분적으로 열조절된 공정유체유동류(132)는 제2상류측 통공(164)을 통하여 방사상 외측으로 향하고 열교환 도관(142)에 접촉하여 직교방향으로 유동함으로서 하류측 통공(166)을 통하여 슬리이브(150)에 의하여 한정된 내부영역을 벗어나는 충분히 열조절된 유체유동류(162)를 형성하여 공정유체유동류를 가열 또는 냉각시킨다. 도 3이 방사상 외측으로 유동하는 유체유로를 보인 반면에 이 장치는 중앙영역(116)을 향하여 방사상 내측으로 유동한 후 이 영역(116)으로부터 축방향으로 유출되는 공정유체유동류를 열적으로 처리하는데 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변형형태에서, 통공(166)(126)은 제1 및 제2 상류측 통공이 되고 통공(164)(124)은 제1 및 제2 하류측 통공이 될 것이다.As such, in FIG. 3, the partially heat regulated process fluid flow 132 flowing out of the first downstream aperture 126 of the sleeve 120 is radially outwardly through the second upstream aperture 164. And flows orthogonally in contact with the heat exchange conduit 142 to form a sufficiently heat-regulated fluid flow 162 through the downstream through hole 166 that is beyond the interior region defined by the sleeve 150. The stream is heated or cooled. While FIG. 3 shows a radially flowing fluid flow path, the device thermally processes the process fluid flow flowing radially inward toward the central region 116 and then axially exiting the region 116. It will be appreciated that it may be used. In this variant, the apertures 166 and 126 will be the first and second upstream apertures and the apertures 164 and 124 will be the first and second downstream apertures.

도 4는 본 발명에 따른 다른 직교류 열교환장치(210)의 일부를 보인 것이다. 도 4에서, 상류측 제1열의 도관(212)과 하류측 제2열의 도관(216)으로 구성된 축방향 배치형의 이중열 열교환 도관이 통공(226)을 갖는 상류측 제1 천공형 플레이트(220), 통공(228)을 가지며 제1 및 제2 열의 도관을 분리하는 중간의 제2 천공형 플레이트(222)와, 통공(230)을 갖는 하류측 제3 천공형 플레이트(224)와 함께 사각어레이로 배치된다. 상류측-하류측 인접쌍의 도관(212)(216)에 대응하는 각 셋트의 통공(226)(228)(230)은 서로 직선상으로 정렬되고 상류측 및 하류측의 도관(212)(216)에 대응하여 정렬되어 있다.4 shows a part of another cross-flow heat exchanger 210 according to the present invention. In FIG. 4, an upstream first perforated plate 220 having an aperture 226 is an axially arranged double row heat exchange conduit consisting of conduits 212 in an upstream first row and conduits 216 in a downstream second row. In a rectangular array with an intermediate second perforated plate 222 having a through hole 228 and separating the first and second rows of conduits and a downstream third perforated plate with a through hole 230. Is placed. Each set of through holes 226, 228, 230 corresponding to the upstream-downstream adjacent pair of conduits 212, 216 are linearly aligned with each other and the upstream and downstream conduits 212, 216. Are arranged according to).

이와 같이, 도 4에서, 공정유체(232)는 화살표로 보인 바와 같이 통공(226)을 지나 제1의 상류측 열교환 도관(212)에 접촉하여 직교방향으로 유동하고 여기에서 공정유체유동류가 부분적으로 가열 또는 냉각되어 부분적으로 열조절된 유체유동류(234)를 형성한다. 그리고 이 유체유동류(234)는 통공(228)을 지나 제2의 하류측 열교환 도관(216)에 접촉하여 직교방향으로 유동하고 여기에서 공정유체유동류가 더욱 가열 또는 냉각되어 전체적으로 열조절된 유체유동류(234)를 형성하며 이는 통공(230)을 통하여 장치(210)로부터 유출된다.As such, in FIG. 4, the process fluid 232 flows orthogonally in contact with the first upstream heat exchange conduit 212 through the aperture 226 as shown by the arrows, where the process fluid flow is partially. Heated or cooled to form a partially heat regulated fluid flow 234. The fluid flow 234 flows in an orthogonal direction through the through hole 228 in contact with the second downstream heat exchange conduit 216, where the process fluid flow is further heated or cooled to heat the entire fluid. It forms a flow 234 that flows out of the device 210 through the aperture 230.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 직교류 열교환장치(310)를 보인 것으로, 오프셋트 또는 삼각어레이로 배열된 다중열 셋트의 열교환 도관(312)을 통한 두 종류의 유로를 보인 것이다. 이러한 도 5에서, 교대로 배열되는 열의 열교환 도관은 도 4와 도 6에서 보인 바와 같이 인접한 열의 도관이 직선으로 정렬되지 않고 인접한 열로부터 오프셋트되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 두 인접한 열에서 3개의 인접한 도관의 중심점은 등변삼각형(340)을 이룬다. 비록 도 5에는 도시하지 않았으나, 도 5의 장치는 제1열 도관의 앞과 최종 열의 도관의 뒤에 각각 배치된 상류측 및 하류측 천공형 플레이트와, 인접한 열의 도관을 분리하는 중간의 천공형 플레이트를 포함한다. 또한, 각 도관(312)은 다른 도면에서 이미 언급된 바와 같이 천공형의 슬리이브로 둘러싸일 수 있다.5 shows a cross-flow heat exchanger 310 of another embodiment in accordance with the present invention, showing two types of flow paths through a multi-row set of heat exchange conduits 312 arranged in an offset or triangular array. In this FIG. 5, the heat exchange conduits of alternating rows are offset from adjacent rows rather than in a straight line, as shown in FIGS. 4 and 6. In this configuration, the center points of three adjacent conduits in two adjacent rows form an equilateral triangle 340. Although not shown in FIG. 5, the apparatus of FIG. 5 includes upstream and downstream perforated plates disposed respectively in front of the first row conduit and behind the last row of conduits, and an intermediate perforated plate separating the conduits in adjacent rows. Include. In addition, each conduit 312 may be surrounded by a perforated sleeve as already mentioned in the other figures.

도 5에서 화살표(332)는 장치(310)의 삼각형 도관 어레이에서 이용될 수 있는 제1유로의 방향을 나타낸다. 도 5의 화살표(334)는 장치(310)의 삼각형 도관 어레이에서 이용될 수 있는 제2유로의 방향을 나타낸다. 비록 도 5는 삼각형 어레이에서 4개 열의 열교환 도관을 보이고 있으나 이러한 구성에서 더 적은 수 또는 더 많은 수의 도관 열이 적당히 사용될 수 있다.Arrow 332 in FIG. 5 indicates the direction of the first flow path that can be used in the triangular conduit array of device 310. Arrow 334 in FIG. 5 indicates the direction of the second flow path that may be used in the triangular conduit array of device 310. Although FIG. 5 shows four rows of heat exchange conduits in a triangular array, fewer or more rows of conduits may be suitably used in this configuration.

도 6은 본 발명에 따른 직교류 열교환장치(410)의 또 다른 실시형태에 따라서 사각어레이로 배열된 다중열 셋트의 열교환 도관(412)을 통한 두 종류의 유로를 보인 것이다. 이러한 도 6에서, 인접한 열의 열교환 도관(412)은 직선상으로 정렬되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 인접한 두개의 열에서 4개의 인접한 도관의 중심점은 정사각형(440)을 이룬다. 비록 도 6에는 도시하지 않았으나, 도 6의 장치는 제1열 도관의 앞과 최종 열의 도관의 뒤에 각각 배치된 상류측 및 하류측 천공형 플레이트와, 인접한 열의 도관을 분리하는 중간의 천공형 플레이트를 포함한다. 또한, 각 도관(412)은 이미 언급된 바와 같이 천공형의 슬리이브로 둘러싸일 수 있다.6 shows two types of flow paths through a multi-row set of heat exchange conduits 412 arranged in a square array in accordance with another embodiment of a cross flow heat exchanger 410 according to the present invention. In this FIG. 6, heat exchange conduits 412 in adjacent rows are aligned in a straight line. In this configuration, the center points of four adjacent conduits in two adjacent rows form a square 440. Although not shown in FIG. 6, the apparatus of FIG. 6 includes upstream and downstream perforated plates disposed respectively in front of the first row conduit and behind the last row of conduits, and an intermediate perforated plate separating the conduits in adjacent rows. Include. In addition, each conduit 412 may be surrounded by a perforated sleeve as already mentioned.

도 6에서 화살표(432)는 장치(410)의 사각형 도관 어레이에서 이용될 수 있는 제1유로의 방향을 나타낸다. 도 6의 화살표(434)는 장치(410)의 사각형 도관 어레이에서 이용될 수 있는 제2유로의 방향을 나타낸다. 비록 도 6는 사각형 어레이에서 5개 열의 열교환 도관을 보이고 있으나 이러한 구성에서 더 적은 수 또는 더 많은 수의 도관 열이 적당히 사용될 수 있다.Arrow 432 in FIG. 6 indicates the direction of the first flow path that can be used in the rectangular conduit array of device 410. Arrow 434 in FIG. 6 indicates the direction of the second flow path that may be used in the rectangular conduit array of device 410. Although FIG. 6 shows five rows of heat exchange conduits in a rectangular array, fewer or more rows of conduits may be suitably used in this configuration.

도 7은 본 발명에 따른 또 다른 변형실시형태의 향상된 직교류 열교환장치(510)를 보인 것이다. 도 7에서, 각 열교환 도관(512)에는 이러한 도관(512)에 나란히 배치되고 화살표(530)(532)로 보인 바와 같이 유체유동방향에 대하여 직교방향으로 향하는 하나 이상의 측방향 유동제한판(520)(522)(524)(526)(528)이 결합된다. 도관(512)에 가장 근접한 측방향 유동제한판(520)(522)(524)(526)(528)의 변부는 이들 유동제한판의 변부와 각 도관(512)의 양측에 하나씩 배치된 도관벽사이에 두개의 유체개방부 또는 채널을 형성토록 도관(512)의 외벽으로부터 일정한 간격을 두고 있다. 유동제한판의 변부와 도관벽사이의 간격은 열전달이 최대화될 수 있도록 유체유로를 최적하게 형성하기 위하여 경로시험을 통하여 조절될 수 있다. 각 도관(512)에 둘 이상의 측방향 유동제한판이 이용되는 경우 유동제한판의 변부와 도관벽사이의 간격은 유체유로를 최적하게 형성하기 위하여 동일하거나 상이할 수 있다.7 shows an improved cross flow heat exchanger 510 in another variant embodiment in accordance with the present invention. In FIG. 7, each heat exchange conduit 512 has one or more lateral flow restriction plates 520 disposed side by side in such conduits 512 and directed perpendicular to the fluid flow direction as shown by arrows 530, 532. 522, 524, 526, and 528 are combined. Sides of the lateral flow restriction plates 520, 522, 524, 526, and 528 closest to the conduit 512 are conduit walls disposed one at each side of these flow restriction plates and on each side of each conduit 512. There is a constant distance from the outer wall of the conduit 512 to form two fluid openings or channels therebetween. The gap between the edge of the flow restrictor and the conduit wall can be adjusted through a path test to optimize the fluid flow path to maximize heat transfer. If more than one lateral flow restriction plate is used for each conduit 512, the spacing between the edge of the flow restriction plate and the conduit wall may be the same or different to optimally form the fluid flow path.

도 7에서 보인 바와 같이, 측방향 유동제한판은 유동제한판의 평면이 도관(512)의 중심을 통과하도록 도관(512)에 나란히 배치되거나(유동제한판 524와 같이), 또는 유동제한판의 평면중심(518)의 상류측(유동제한판 520 및 526과 같이)에서 또는 중심(518)의 하류측(유동제한판 522 및 528과 같이)에서 또는 이들의 조합에서 도관(512)에 교차하도록 배치될 수 있다. 통공과 도관 중심(518)사이의 거리(542)는 도시된 바와 같이 직경(544)의 1/2 이하이며 예를 들어 유동제한판(524)에서는 이러한 거리가 거의 제로에 근접한다. 이는 통공과 도관 중심사이의 거리가 도관직경의 1/2 이상인 도 1 및 도 4에서 보인 배플구조와는 상이하다. 본문에 사용된 "열교환 도관에 나란히 배치된 측방향 유동제한판"이라는 문구는 유체유동의 방향에 대하여 직각을 이루는 도 7의 유동제한판(520)(522)(524)(526)(528)을 의미하며 이들 판의 평면은 열교환 도관의 어느 부분에서나 교차한다.As shown in FIG. 7, the lateral flow restriction plate is disposed side by side in conduit 512 (such as flow restriction plate 524) or the flow restriction plate so that the plane of the flow restriction plate passes through the center of conduit 512. To cross the conduit 512 either upstream of the plane center 518 (such as flow restriction 520 and 526) or downstream of center 518 (such as flow restriction 522 and 528) or in a combination thereof. Can be arranged. The distance 542 between the aperture and the conduit center 518 is less than one-half of the diameter 544 as shown and, for example, in the flow restriction plate 524 this distance is nearly zero. This is different from the baffle structure shown in FIGS. 1 and 4 where the distance between the through hole and the conduit center is at least 1/2 of the conduit diameter. As used herein, the phrase "lateral flow restriction plate disposed side by side in a heat exchange conduit" refers to the flow restriction plates 520, 522, 524, 526, 528 of FIG. 7 perpendicular to the direction of fluid flow. The planes of these plates intersect at any part of the heat exchange conduit.

도 8은 도 2의 천공형 슬리이브구조의 변형형태를 보인 본 발명에 따른 향상된 직교류 열교환장치(610)의 다른 변형형태를 보인 것이다. 도 8에서, 각 열교환 도관(612)은 조개껍질구조로 도관(612)의 외벽의 곡률이 맞추어진 대향된 한쌍의 만곡판(620)에 의하여 부분적으로 둘러싸여 있다. 각 만곡판(620)은 화살표(630)(632)로 보인 바와 같이 유체유동방향에 직각으로 배치된 벽 또는 측판(622)에 결합되어 있다.Figure 8 shows another variant of the improved cross-flow heat exchanger 610 according to the present invention showing a variant of the perforated sleeve structure of Figure 2. In FIG. 8, each heat exchange conduit 612 is partially surrounded by a pair of opposed curved plates 620 with the curvature of the outer wall of the conduit 612 in a shell structure. Each curved plate 620 is coupled to a wall or side plate 622 disposed at right angles to the fluid flow direction as shown by arrows 630 and 632.

도관(612)의 양측 둘레에 있는 한쌍의 만곡판(620)은 서로 접촉하여 있지 아니하며 도관(612)의 외벽의 상류측 또는 하류측으로 연장되어 있지도 않다. 따라서, 도 8에서 설명을 위하여 도시한 바와 같이, 한쌍의 만곡판(620)의 상류측 또는 하류측 변부를 연결하는 선이나 평면은 도관(612)에 교차할 것이다. 한쌍의 만곡판(620)사이의 상류측 및 하류측 개방부는 공정유체유동류가 유동토록 하는 통공을 형성한다. 통공과 도관 중심(618)사이의 거리(642)는 도시된 바와 같이 직경(644)의 1/2 이하이며 이러한 거리는 도 7의 경우와 같이 예를 들어 만곡판(620)의 길이가 측판(622)을 남기는 제로값으로 근접한다. 이는 통공과 도관 중심사이의 거리가 도관직경의 1/2 이상인 도 1 및 도 4에서 보인 배플구조와는 상이하다.The pair of curved plates 620 around both sides of the conduit 612 are not in contact with each other nor extend upstream or downstream of the outer wall of the conduit 612. Thus, as shown for illustration in FIG. 8, a line or plane connecting the upstream or downstream sides of the pair of curved plates 620 will intersect the conduit 612. The upstream and downstream openings between the pair of curved plates 620 form a through hole through which the process fluid flow flows. The distance 642 between the aperture and the conduit center 618 is less than one half of the diameter 644 as shown and this distance is, for example, the length of the curved plate 620 as shown in FIG. ) To zero. This is different from the baffle structure shown in FIGS. 1 and 4 where the distance between the through hole and the conduit center is at least 1/2 of the conduit diameter.

각 도관(612)의 양측 둘레에 각 쌍의 만곡판(620)을 갖는 도 8의 조개껍질구조는 도 8에서 상류측 및 하류측 유체개방부의 변부를 연결하는 라인 또는 평면이 도 2a에서 보인 슬로트형 슬리이브의 경우와는 다르게 도관(612)에 교차하는 것에서 도 2의 슬로트형 슬리이브 구조와는 상이하다. 이러한 점에서 도 8의 실시형태는 도 7의 실시형태의 극단적인 변형형태라 할 수 있을 것인 바, 도 7에서 보인 바와 같이 열교환 도관에 나란히 배치된 각 측판이 간격을 두고 있지 않는 대신에 도관측 변부가 도 8의 만곡판(620)을 형성하도록 서로 대면하여 배치된다.The clamshell structure of FIG. 8 having each pair of curved plates 620 around each side of each conduit 612 has a slaw shown in FIG. 2A with a line or plane connecting the edges of the upstream and downstream fluid openings in FIG. 8. Unlike the slotted sleeve, the crossover of conduit 612 differs from the slotted sleeve structure of FIG. 2. In this regard, the embodiment of FIG. 8 may be considered an extreme variant of the embodiment of FIG. 7, as shown in FIG. 7, where each side plate disposed side by side in the heat exchange conduit is not spaced apart, instead of the conduit. The side edge portions are disposed to face each other to form the curved plate 620 of FIG. 8.

본 발명은 전문가라면 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상기 언급된 직교류 열전달을 향상시키기 위한 장치와 방법에서 다른 변경과 수정이 있을 수 있음을 이해할 수 있을 것이며, 상기 모든 설명내용은 본 발명의 이해를 도모하기 위한 것이지 어떠한 제한을 두고자 하는 것은 아니다.It will be appreciated by those skilled in the art that other changes and modifications can be made in the apparatus and method for improving cross-flow heat transfer mentioned above without departing from the scope of the invention, all of which are to be understood by the present invention. This is intended to be a measure of the nature and not of any limitation.

Claims (82)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 다수의 간격을 둔 열전달면에 접촉하여 직교방향으로 유동하는 공정유체의 유로를 형성하기 위한 유체유동형성장치에 있어서, 상기 장치가 길이방향으로 연속한 다수의 슬리이브형 배플구조물로 구성되고, 상기 각 배플구조물이 상기 유체유동형성장치를 통하여 상류측으로부터 하류측으로 유체가 통과할 수 있도록 하는 한 셋트쌍 이상의 유체유동통공을 포함함을 특징으로 하는 유체유동형성장치.A fluid flow forming apparatus for forming a flow path of a process fluid flowing in an orthogonal direction in contact with a plurality of spaced heat transfer surfaces, the apparatus comprising a plurality of sleeve-type baffle structures continuous in a longitudinal direction, and And at least one set of pairs of fluid flow through holes for allowing fluid to pass from the upstream side to the downstream side through the fluid flow forming apparatus. 제39항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치된 원통형 열교환 도관의 어레이로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. A fluid flow forming apparatus according to claim 39, wherein said heat transfer surface consists of an array of cylindrical heat exchange conduits arranged to have parallel axes. 제40항에 있어서, 상기 각 배플구조물이 열교환 도관에 동심원상인 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.41. The apparatus of claim 40, wherein each baffle structure is comprised of a sleeve-like element concentric in a heat exchange conduit. 제41항에 있어서, 상기 셋트쌍의 유체유동통공이 상기 슬리이브형 요소의 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.42. A fluid flow forming apparatus according to claim 41, wherein said set pair of fluid flow holes consist of upstream and downstream holes of said sleeve-like element. 제39항에 있어서, 둘 이상의 상기 배플구조물이 직렬로 연결되어 상류측 통공으로부터 다수의 열전달면 둘레를 지나 하류측 통공으로 유동하는 유체유동이 이루어질 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The fluid flow forming apparatus of claim 39, wherein two or more of the baffle structures are connected in series to allow fluid flow from the upstream through the plurality of heat transfer surfaces to the downstream through. 제40항에 있어서, 상기 열교환 도관이 원형 어레이로 배열됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.41. The device of claim 40, wherein the heat exchange conduits are arranged in a circular array. 제44항에 있어서, 상기 열교환 도관에 대응하는 각 배플구조물이 직렬로 연결되어 상류측 통공으로부터 다수의 열전달면 둘레를 지나 하류측 통공으로 유동하는 유체유동이 이루어질 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 유체유동형성장치.45. The fluid of claim 44, wherein each baffle structure corresponding to the heat exchange conduit is connected in series to allow fluid flow from the upstream through the plurality of heat transfer surfaces to the downstream through. Flow forming device. 제45항에 있어서, 유체유동이 이루어지도록 하는 통공의 쌍이 각 배플구조물의 방사상으로 정렬된 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.46. A fluid flow forming apparatus according to claim 45, wherein the pair of through holes for fluid flow is composed of upstream and downstream through holes arranged radially of each baffle structure. 제45항에 있어서, 유체유동이 이루어지도록 하는 통공의 쌍이 방사상 라인으로부터 오프셋트된 각 배플구조물의 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.46. A fluid flow forming apparatus according to claim 45, wherein the pair of through holes for allowing fluid flow is comprised of upstream and downstream through holes of each baffle structure offset from the radial line. 제39항에 있어서, 상기 열전달면이 하나 이상의 열교환 도관의 원형어레이로 구성되고, 그 일부가 도관의 축선에 평행하게 컬럼으로 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 천공형 슬리이브형 구조물에 의하여 부분적으로 둘러싸여 있으며, 슬리이브형 구조물이 대형의 원통형 구조물을 형성토록 인접한 슬리이브형 구조물에 플레이트형 배플구조물로 고정됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The concentric perforated sleeved structure of claim 39, wherein the heat transfer surface consists of a circular array of one or more heat exchange conduits, a portion of which has columns upstream and downstream through-hole pairs in a column parallel to the axis of the conduit. And fluidly formed by a plate-shaped baffle structure adjacent to the sleeve-type structure to form a large cylindrical structure. 제48항에 있어서, 통공쌍이 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 유체유동형성장치.49. An apparatus according to claim 48, wherein the pair of through holes consists of elongated slots, the major axis of each slot being parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제49항에 있어서, 기다란 슬로트의 쌍이 방사상으로 정렬됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.50. The apparatus of claim 49, wherein the pair of elongated slots are radially aligned. 제49항에 있어서, 하나의 열교환 도관이 두 쌍의 기다란 슬로트에 대하여 정렬되고, 각 슬로트 쌍이 대형 원통형 구조물판의 축선과 방사상으로 정렬된 것으로부터 오프셋트되어 있음을 특징으로 하는 유체유동형성장치.50. The fluid flow formation of claim 49, wherein one heat exchange conduit is aligned with respect to two pairs of elongated slots, each pair of slots being offset from an axial and radial alignment of the large cylindrical structural plate. Device. 제51항에 있어서, 열교환 도관에 대응하는 두개의 상류측 및 두개의 하류측 기다란 슬로트가 서로 축방향으로 오프셋트되고 각 상류측 및 하류측 슬로트쌍이 축방향으로 정렬됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.52. The fluid flow of claim 51, wherein two upstream and two downstream elongated slots corresponding to the heat exchange conduits are axially offset from each other and each upstream and downstream slot pair is axially aligned. Forming device. 제48항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치되는 둘 이상의 열교환 도관의 원형어레이로 구성되고, 일측 어레이가 타측어레이에 대하여 동심원임을 특징으로 하는 유체유동형성장치.49. A fluid flow forming apparatus according to claim 48, wherein the heat transfer surface is composed of a circular array of two or more heat exchange conduits arranged to have parallel axes, and the one side array is concentric with the other array. 제53항에 있어서, 통공쌍이 방사상으로 정렬된 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 유체유동형성장치.55. A fluid flow forming apparatus according to claim 53, wherein the pair of apertures consists of elongated slots radially aligned, wherein the major axis of each slot is parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제53항에 있어서, 방사상으로 정렬된 인접쌍의 열교환 도관의 배플구조물이 배플구조물사이의 통공이 일측 도관을 위한 하류측 유체유동통공과 타측 도관을 위한 상류측 유체유동통공으로서 작용토록 연결됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.54. The method of claim 53, wherein the baffle structures of the radially aligned adjacent pair of heat exchange conduits are connected such that the apertures between the baffle structures act as downstream fluid flow holes for one conduit and upstream fluid flow holes for the other conduit. Fluid flow forming apparatus. 제55항에 있어서, 상기 통공쌍이 방사상으로 정렬된 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 유체유동형성장치.56. The fluid flow forming apparatus of claim 55, wherein the pair of apertures consists of elongated slots radially aligned, the major axis of each slot being parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제39항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치되는 3개 이상의 축방향으로 정렬된 열의 원통형 열교환 도관으로 구성된 사각어레이로 구성되고, 그 배플구조물이 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The system of claim 39, wherein the heat transfer surface consists of a rectangular array of cylindrical heat exchange conduits of three or more axially aligned rows arranged to have parallel axes, the baffle structure having upstream and downstream aperture pairs. A fluid flow forming apparatus comprising concentric sleeve-like elements. 제39항에 있어서, 상기 열전달면이 3개 열 이상의 원통형 열교환 도관으로 구성된 사각어레이로 구성되고, 교번열이 인접한 상류측 및 하류측 열로부터 축방향으로 오프셋트되어 있으며, 열교환 도관이 평행한 축선을 갖도록 배치되고, 그 배플구조물이 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The axis of claim 39, wherein the heat transfer surface is comprised of a rectangular array of three or more rows of cylindrical heat exchange conduits, the alternating rows being axially offset from adjacent upstream and downstream rows, wherein the heat exchange conduits are parallel. And a baffle structure composed of concentric circular sleeve-like elements having upstream and downstream through-hole pairs. 제39항에 있어서, 열전달면에 대응하는 배플구조물이 열전달면에 접촉없이 근접하여 열전달면의 두 측부에 변부가 나란히 쌍으로 배치되는 한 셋트의 플레이트형 배플구조물로 구성되고, 상기 플레이트형 배플구조물의 평면이 상기 열전달면 둘레에 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 환상의 유체유동영역을 한정토록 공정유체의 유로에 대하여 직각으로 배치됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The plate baffle structure of claim 39, wherein the baffle structure corresponding to the heat transfer surface comprises a set of plate-shaped baffle structures in which side edges are arranged in pairs on two sides of the heat transfer surface in close proximity without contact with the heat transfer surface. And a plane of which is disposed at right angles to the flow path of the process fluid to define an annular fluid flow region having upstream and downstream through-hole pairs around the heat transfer surface. 제39항에 있어서, 열전달면에 대응하는 배플구조물이 열전달면에 접촉없이 근접하여 열전달면의 두 측부에 변부가 나란히 쌍으로 배치되는 만곡형의 플레이트형 배플구조물로 구성되고, 상기 플레이트형 배플구조물이 상기 열전달면 둘레에 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 환상의 유체유동영역을 한정토록 열전달면의 양측부에 일치하는 윤곽을 가지며, 상기 플레이트형 배플구조물이 인접한 열전달면에 대응하는 다른 플레이트형 배플구조물에 결합됨을 특징으로 하는 유체유동형성장치.40. The plate-shaped baffle structure of claim 39, wherein the baffle structure corresponding to the heat transfer surface comprises a curved plate-shaped baffle structure in which side edges are arranged in pairs on two sides of the heat transfer surface in close proximity without contact with the heat transfer surface. The plate-shaped baffle structure has a contour corresponding to both sides of the heat transfer surface to define an annular fluid flow region having upstream and downstream through-hole pairs around the heat transfer surface, and the plate-shaped baffle structure corresponds to an adjacent heat transfer surface. Fluid flow forming apparatus, characterized in that coupled to the baffle structure. 다수의 열교환 도관의 외면에 접촉하여 직교방향으로 유동하는 유체에 대한 열전달을 향상시키기 위한 방법에 있어서, 이 방법이 각 열전달면을 둘러싸고 유체유동방향에 대하여 횡방향으로 배치된 인접한 열전달면 둘레의 유체유동으로부터 상기 열전달면 둘레의 유체유동을 격리하는 한 셋트쌍 이상의 배플구조물을 통하여 유체를 유동시킴으로서 열전달면을 가로질러 유체유동이 이루어질 수 있도록 하는 단계로 구성되고, 상기 배플구조물이 상대측에 대하여 그리고 열전달면에 대하여 부분적으로 상류측 및 하류측으로 정렬되게 열전달면의 각 상류측 및 하류측에 대칭으로 배치되며, 상기 배플구조물이 열전달면의 윤곽 둘레에 균일한 유체유동패턴이 이루어지도록 하는 상기 공정유체의 유로를 형성함을 특징으로 하는 열전달향상방법.A method for improving heat transfer to fluids flowing in an orthogonal direction in contact with outer surfaces of a plurality of heat exchange conduits, the method comprising: a fluid around adjacent heat transfer surfaces surrounding each heat transfer surface and disposed transverse to the fluid flow direction Allowing fluid flow across the heat transfer surface by flowing fluid through one or more pairs of baffle structures that isolate the fluid flow around the heat transfer surface from the flow, wherein the baffle structure is directed to the other side and to the thermoelectric. Symmetrically disposed on each of the upstream and downstream sides of the heat transfer surface so as to be partially aligned upstream and downstream with respect to the lunar surface, wherein the baffle structure has a uniform fluid flow pattern around the contour of the heat transfer surface. A method for improving heat transfer, characterized by forming a flow path. 제61항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치된 원통형 열교환 도관의 어레이로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The method of claim 61, wherein the heat transfer surface consists of an array of cylindrical heat exchange conduits arranged to have parallel axes. 제62항에 있어서, 상기 각 배플구조물이 열교환 도관에 동심원상인 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.63. The method of claim 62 wherein each baffle structure is comprised of a sleeve-like element concentric in a heat exchange conduit. 제63항에 있어서, 상기 셋트쌍의 유체유동통공이 상기 슬리이브형 요소의 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.64. The method of claim 63, wherein said set pair of fluid flow through holes is comprised of upstream and downstream through holes of said sleeved element. 제61항에 있어서, 둘 이상의 상기 배플구조물이 직렬로 연결되어 상류측 통공으로부터 다수의 열전달면 둘레를 지나 하류측 통공으로 유동하는 유체유동이 이루어질 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The method of claim 61, wherein two or more of the baffle structures are connected in series to allow fluid flow from the upstream through the plurality of heat transfer surfaces to the downstream through. 제63항에 있어서, 상기 열교환 도관이 원형 어레이로 배열됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.64. The method of claim 63 wherein the heat exchange conduits are arranged in a circular array. 제66항에 있어서, 상기 열교환 도관에 대응하는 각 배플구조물이 직렬로 연결되어 상류측 통공으로부터 다수의 열전달면 둘레를 지나 하류측 통공으로 유동하는 유체유동이 이루어질 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 열전달향상방법.67. The method of claim 66, wherein each baffle structure corresponding to the heat exchange conduit is connected in series to allow fluid flow to flow from the upstream through the plurality of heat transfer surfaces around the downstream through hole. How to improve. 제67항에 있어서, 유체유동이 이루어지도록 하는 통공의 쌍이 각 배플구조물의 방사상으로 정렬된 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.67. The method of claim 67, wherein the pair of through holes for fluid flow is comprised of radially aligned upstream and downstream through holes of each baffle structure. 제67항에 있어서, 유체유동이 이루어지도록 하는 통공의 쌍이 방사상 라인으로부터 오프셋트된 각 배플구조물의 상류측 및 하류측 통공으로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.68. The method of claim 67, wherein the pair of through holes for fluid flow is comprised of upstream and downstream through holes of each baffle structure offset from the radial line. 제61항에 있어서, 상기 열전달면이 하나 이상의 열교환 도관의 원형어레이로 구성되고, 그 일부가 도관의 축선에 평행하게 컬럼으로 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 천공형 슬리이브형 구조물에 의하여 부분적으로 둘러싸여 있으며, 슬리이브형 구조물이 대형의 원통형 구조물을 형성토록 인접한 슬리이브형 구조물에 플레이트형 배플구조물로 고정됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The concentric cylindrical sleeved structure of claim 61, wherein the heat transfer surface consists of a circular array of one or more heat exchange conduits, the portion of which has a column upstream and downstream through-hole pairs parallel to the axis of the conduit. And partially enclosed by the plate-type baffle structure to the adjacent sleeve-type structure to form a large cylindrical structure. 제70항에 있어서, 통공쌍이 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 열전달향상방법.71. The method of claim 70, wherein the pair of apertures consists of elongated slots, the major axis of each slot being parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제71항에 있어서, 기다란 슬로트의 쌍이 방사상으로 정렬됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.72. The method of claim 71 wherein the pair of elongated slots are radially aligned. 제71항에 있어서, 하나의 열교환 도관이 두 쌍의 기다란 슬로트에 대하여 정렬되고, 각 슬로트 쌍이 대형 원통형 구조물판의 축선과 방사상으로 정렬된 것으로부터 오프셋트되어 있음을 특징으로 하는 열전달향상방법.72. The method of claim 71 wherein one heat exchange conduit is aligned with respect to two pairs of elongated slots, each slot pair being offset from being aligned radially with the axis of the large cylindrical structural plate. . 제73항에 있어서, 열교환 도관에 대응하는 두개의 상류측 및 두개의 하류측 기다란 슬로트가 서로 축방향으로 오프셋트되고 각 상류측 및 하류측 슬로트쌍이 축방향으로 정렬됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.74. The heat transfer enhancement of claim 73 wherein two upstream and two downstream slots corresponding to the heat exchange conduit are axially offset from each other and each upstream and downstream slot pair is axially aligned. Way. 제70항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치되는 둘 이상의 열교환 도관의 원형어레이로 구성되고, 일측 어레이가 타측어레이에 대하여 동심원임을 특징으로 하는 열전달향상방법.71. The method of claim 70 wherein said heat transfer surfaces comprise circular arrays of two or more heat exchange conduits arranged so as to have parallel axes, and wherein one array is concentric with respect to the other array. 제75항에 있어서, 통공쌍이 방사상으로 정렬된 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 열전달향상방법.76. The method of claim 75, wherein the pair of apertures consists of elongated slots radially aligned, wherein the major axis of each slot is parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제75항에 있어서, 방사상으로 정렬된 인접쌍의 열교환 도관의 배플구조물이 배플구조물사이의 통공이 일측 도관을 위한 하류측 유체유동통공과 타측 도관을 위한 상류측 유체유동통공으로서 작용토록 연결됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.76. The method of claim 75, wherein the baffle structures of the radially aligned adjacent pair of heat exchange conduits are connected such that the apertures between the baffle structures act as downstream fluid flow holes for one conduit and upstream fluid flow holes for the other conduit. Heat transfer improvement method. 제77항에 있어서, 상기 통공쌍이 방사상으로 정렬된 기다란 슬로트로 구성되고, 각 슬로트의 장축이 열교환 도관의 축선에 평행함을 특징으로 하는 열전달향상방법.78. The method of claim 77 wherein the pair of apertures consists of elongated slots radially aligned, wherein the major axis of each slot is parallel to the axis of the heat exchange conduit. 제61항에 있어서, 상기 열전달면이 평행한 축선을 갖도록 배치되는 3개 이상의 축방향으로 정렬된 열의 원통형 열교환 도관으로 구성된 사각어레이로 구성되고, 그 배플구조물이 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The system of claim 61, wherein the heat transfer surface consists of a rectangular array of cylindrical heat exchange conduits of three or more axially aligned rows arranged to have parallel axes, the baffle structure having upstream and downstream aperture pairs. A method of improving heat transfer, characterized by consisting of concentric sleeve-like elements. 제62항에 있어서, 상기 열전달면이 3개 열 이상의 원통형 열교환 도관으로 구성된 사각어레이로 구성되고, 교번열이 인접한 상류측 및 하류측 열로부터 축방향으로 오프셋트되어 있으며, 열교환 도관이 평행한 축선을 갖도록 배치되고, 그 배플구조물이 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 동심원상의 슬리이브형 요소로 구성됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.64. The axis of claim 62, wherein the heat transfer surface is comprised of a rectangular array of three or more rows of cylindrical heat exchange conduits, the alternating rows being axially offset from adjacent upstream and downstream rows, the heat exchange conduits being parallel. And a baffle structure composed of concentric circular sleeve-like elements having upstream and downstream through-hole pairs. 제61항에 있어서, 열전달면에 대응하는 배플구조물이 열전달면에 접촉없이 근접하여 열전달면의 두 측부에 변부가 나란히 쌍으로 배치되는 한 셋트의 플레이트형 배플구조물로 구성되고, 상기 플레이트형 배플구조물의 평면이 상기 열전달면 둘레에 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 환상의 유체유동영역을 한정토록 공정유체의 유로에 대하여 직각으로 배치됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The plate-shaped baffle structure of Claim 61, wherein the baffle structure corresponding to the heat transfer surface comprises a set of plate-shaped baffle structures in which side edges are arranged in pairs on two sides of the heat transfer surface in close proximity without contact with the heat transfer surface. And a plane of the at least one annular fluid flow region having upstream and downstream through-hole pairs around the heat transfer surface at right angles to the flow path of the process fluid. 제61항에 있어서, 열전달면에 대응하는 배플구조물이 열전달면에 접촉없이 근접하여 열전달면의 두 측부에 변부가 나란히 쌍으로 배치되는 만곡형의 플레이트형 배플구조물로 구성되고, 상기 플레이트형 배플구조물이 상기 열전달면 둘레에 상류측 및 하류측 통공쌍을 갖는 환상의 유체유동영역을 한정토록 열전달면의 양측부에 일치하는 윤곽을 가지며, 상기 플레이트형 배플구조물이 인접한 열전달면에 대응하는 다른 플레이트형 배플구조물에 결합됨을 특징으로 하는 열전달향상방법.62. The plate-shaped baffle structure of claim 61, wherein the baffle structure corresponding to the heat transfer surface comprises a curved plate-shaped baffle structure in which side edges are arranged in pairs on two sides of the heat transfer surface in close proximity without contact with the heat transfer surface. The plate-shaped baffle structure has a contour corresponding to both sides of the heat transfer surface to define an annular fluid flow region having upstream and downstream through-hole pairs around the heat transfer surface, and the plate-shaped baffle structure corresponds to an adjacent heat transfer surface. The heat transfer improvement method characterized in that coupled to the baffle structure.
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