KR101164486B1 - Sea water desalting apparatus havnig heat transfer mat - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치는 해수공급펌프로부터 해수를 공급받아 무화시키는 노즐과, 중공형상의 공간부의 일 측에 노즐이 설치되는 증발챔버와, 공간부의 하부에 설치되어, 공간부에 열을 공급하는 열공급기와, 노즐과 열공급기 사이에 배치되는 열분산기와, 공간부 내에 배치되고, 복수 개의 관통공이 구비된 열전달매트와, 공간부 하면에 설치되어, 미증발 해수를 배출시키는 해수이송관과, 공간부 상부에 설치되어, 증발된 해수를 응축기로 배출시키는 증기이송관을 포함한다.The seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to the present invention includes a nozzle for atomizing seawater from a seawater supply pump, an evaporation chamber in which a nozzle is installed at one side of a hollow space portion, and a space at a lower portion of a space. A heat supply unit for supplying heat to the unit, a heat spreader disposed between the nozzle and the heat supply unit, a heat transfer mat disposed in the space unit and provided with a plurality of through holes, and a lower surface of the space unit to discharge unevaporated seawater. It includes a sea water transport pipe, and a vapor transport pipe installed in the upper portion of the space, and discharges the evaporated sea water to the condenser.
본 발명에 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치는 증발챔버 내에 무화된 해수와 열접촉되는 열전달 매트를 배치함으로서 무화된 해수의 증발을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있으며, 열전달 매트에 관통공을 형성하여 무화된 해수로 보다 많은 열을 전달할 수 있는 효과가 있다. The seawater desalination apparatus provided with the heat transfer mat according to the present invention has an effect of facilitating evaporation of the atomized seawater by placing a heat transfer mat in thermal contact with the atomized seawater in the evaporation chamber, and forming a through hole in the heat transfer mat. It is effective to transfer more heat to the atomized sea water.
열전달 매트, 해수담수화 장치, 노즐, 열분산기, 응축 Heat transfer mat, seawater desalination unit, nozzle, heat spreader, condensation
Description
본 발명은 해수담수화 장치 분야에 관한 분야이다. 구체적으로 해수를 무화시켜 탈염하는 해수담수화 장치에 관한 분야이다. The present invention relates to the field of seawater desalination devices. Specifically, the present invention relates to a seawater desalination apparatus for atomizing seawater.
일반적으로 해수를 담수화하는 방법에는 역삼투압법과 증발법이 있다. Generally, there are two methods of desalination of seawater: reverse osmosis and evaporation.
역삼투압법은 반투막 사이에서 삼투압 이상을 압력을 가하여 해수에 포함된 염을 제거하는 것으로, 장시간 사용시 반투막의 표면에 불순물 등이 부착되는 문제를 발생시켰다. The reverse osmosis method removes salt contained in seawater by applying an osmotic pressure or more between the semipermeable membranes, and causes a problem that impurities or the like adhere to the surface of the semipermeable membranes for a long time.
또한, 증발법은 해수를 직접 가열하여 해수를 증발시키고, 증발된 해수를 응축하여 담수를 얻는 것으로, 해수를 증발시키는 과정에서 많은 에너지를 소모하는 문제가 있었다. In addition, the evaporation method is to directly heat the seawater to evaporate the seawater, to condense the evaporated seawater to obtain fresh water, there is a problem that consumes a lot of energy in the process of evaporating the seawater.
본 발명에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다. Desalination apparatus equipped with a heat transfer mat according to the present invention aims to solve the following problems.
첫째, 해수의 증발시 소모되는 에너지를 최소화할 수 있도록 하고자 한다. First, it is intended to minimize the energy consumed during the evaporation of sea water.
둘째, 증발챔버 내에서 해수와 맞닿는 표면적을 증가시켜 보다 효율적인 담수화작업을 수행할 수 있도록 하고자 한다. Second, to increase the surface area in contact with the sea water in the evaporation chamber to be able to perform a more efficient desalination work.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치는 해수공급펌프로부터 해수를 공급받아 무화시키는 노즐과, 중공형상의 공간부의 일 측에 노즐이 설치되는 증발챔버와, 공간부의 하부에 설치되어, 공간부에 열을 공급하는 열공급기와, 노즐과 열공급기 사이에 배치되는 열분산기와, 공간부 내에 배치되고, 복수 개의 관통공이 구비된 열전달매트와, 공간부 하면에 설치되어, 미증발 해수를 배출시키는 해수이송관과, 공간부 상부에 설치되어, 증발된 해수를 응축기로 배출시키는 증기이송관을 포함한다.The seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to the present invention includes a nozzle for atomizing seawater from a seawater supply pump, an evaporation chamber in which a nozzle is installed at one side of a hollow space portion, and a space at a lower portion of a space. A heat supply unit for supplying heat to the unit, a heat spreader disposed between the nozzle and the heat supply unit, a heat transfer mat disposed in the space unit and provided with a plurality of through holes, and a lower surface of the space unit to discharge unevaporated seawater. It includes a sea water transport pipe, and a vapor transport pipe installed in the upper portion of the space, and discharges the evaporated sea water to the condenser.
여기서, 열전달 매트는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 연속하게 형성되어, 종방 향(縱方向)으로 상호 이격하여 배치되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the heat transfer mat is formed with recesses and convex portions continuously and spaced apart from each other in the longitudinal direction.
또한, 열전달 매트는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 연속하게 형성되어, 횡방향(橫方向)으로 상호 이격하여 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the heat transfer mat is preferably formed with recesses and convex portions continuously and spaced apart from each other in the lateral direction.
또한, 열전달 매트는 열분산기와 열접촉되는 것이 바람직하다.In addition, the heat transfer mat is preferably in thermal contact with the heat spreader.
이러한, 복수 개의 열전달 매트 중 일 열전달 매트의 요부는 인접한 타 열전달 매트의 요부에 대응되도록 배치되는 구조 또는 인접한 타 열전달 매트의 철부에 대응되도록 배치되는 구조 중 어느 하나의 구조인 것이 바람직하다.Among the plurality of heat transfer mats, the recessed portion of the heat transfer mat may be any one of a structure disposed to correspond to the recessed portion of the adjacent other heat transfer mat or a structure disposed to correspond to the convex portion of the adjacent other heat transfer mat.
여기서, 각 열전달 매트는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 연속하게 형성되고, 각 열전달 매트는 상호 상이한 각도로 교차 배치되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that recesses and convex portions are continuously formed in each heat transfer mat, and the heat transfer mats are intersected at different angles.
여기서, 열공급기는 직화 연소기인 것이 바람직하다.Here, the heat supply unit is preferably a direct combustion combustor.
여기서, 열분산기는 직화 연소기에 대응되는 위치에 개구부가 형성되고, 몸체에는 복수 개의 관통공이 형성된 하부패널과, 하부패널의 개구부 상부에 이격배치되는, 상부패널로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the heat spreader is preferably formed of an opening formed in a position corresponding to the direct combustion combustor, the lower panel having a plurality of through holes formed in the body, and an upper panel spaced apart from the upper portion of the opening of the lower panel.
본 발명에 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치는 증발챔버 내에 무화된 해수와 열접촉되는 열전달 매트를 배치함으로서 무화된 해수의 증발을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있으며, 열전달 매트에 관통공을 형성하여 무화된 해수로 보다 많은 열을 전달할 수 있는 효과가 있다. The seawater desalination apparatus provided with the heat transfer mat according to the present invention has an effect of facilitating evaporation of the atomized seawater by placing a heat transfer mat in thermal contact with the atomized seawater in the evaporation chamber, and forming a through hole in the heat transfer mat. It is effective to transfer more heat to the atomized sea water.
또한, 증발챔버 내부에 열공급기를 설치하여, 열공급기로부터 외부로 소산되 는 에너지의 양을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 열공급기와 무화된 증기를 열분배기를 통해 차단시킴으로써 열공급기와 무화된 증가가 맞닿아 발생되는 에너지 소모를 방지하는 효과가 있다. In addition, by installing a heat supply inside the evaporation chamber, it is effective to reduce the amount of energy dissipated to the outside from the heat supply, and the heat supply and the atomized increase by contacting the heat supply and atomized vapor through the heat distributor. There is an effect to prevent the generated energy consumption.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다. Hereinafter, a seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화장치(이하 '해수담수화장치'라 함)는 해수를 이송시키는 해수공급펌프(10)와, 탈염화된 증기를 응축시키는 응축기(20) 및 증발챔버(40)으로 이루어진다. The seawater desalination apparatus (hereinafter referred to as “seawater desalination apparatus”) having a heat transfer mat according to the present invention includes a
이러한 구성 중 증발챔버(40)는 내부에 중공형 공간부(41)를 구비한다.The
공간부(41)에는 해수공급펌프(10)로부터 이송된 해수를 무화시키는 노즐(30)과, 공간부에 열을 공급하는 열공급기(50), 노즐(30)과 열공급기(50) 사이에 배치 되는 열분산기(60), 노즐(30)과 열분산기(60) 사이에 배치되는 열전달 매트(70) 및 증기로 상변화된 증기를 응축기(20)로 이송시키는 증기이송관(90)으로 이루어진다. The space portion 41 includes a
본 발명에 따른 증발챔버(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 공간부(41)가 형성된다. In the
공간부(41)는 전술한 노즐(30), 열공급기(50), 열분산기(60), 열전달 매트(70) 및 증기이송관(90)이 설치되는 공간으로, 증발챔버(40)의 내부에 형성된다. The space part 41 is a space in which the
본 발명에 따른 열공급기(50)는 공간부(41)의 하부에 설치되어, 공간부에 열을 공급하는 것으로, 고온의 공기 형태로 공간부(41)에 열을 공급할 수도 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 공간부(41) 내부에 연료공급펌프(51)과 공기공급펌프(52)와 연결된 직화 연소기를 설치하여 직접 열을 공급할 수도 있다. The
다만, 고온의 공기 형태로 공간부(41)에 열을 공급하는 경우, 공간부(41)로 고온의 공기가 이송되는 과정에서 열손실이 발생될 수 있으므로, 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 공간부(41) 하부에에 직접 열을 발생시키는 직화 연소기를 설치하는 것이 더욱 바람직하다. However, in the case of supplying heat to the space portion 41 in the form of hot air, heat loss may occur in the process of transferring the high temperature air to the space portion 41, and thus, as shown in FIG. It is more preferable to install a direct combustion combustor which generates heat directly under the portion 41.
본 발명에 따른 열분산기(60)는 노즐(30)과 열공급기(50) 사이에 배치되어, 열공급기(50)에서 발생되는 열을 공간부(41)로 분산시킨다.The
열공급기(50)가 고온의 공기 형태로 공간부(41)에 열을 공급하는 경우, 열분 산기(60)는 다양한 방향으로 고온의 공기가 이동될 수 있도록, 다양한 방향으로 형성되는 복수 개의 블레이드로 이루어진 열분산기(도면 미도시)가 설치될 수도 있다. When the
열공급기(50)가 도 1에 도시된 바와 같이 직화 연소기로 형성되는 경우, 열분산기(60)는 직화 연소기에 대응되는 위치에 개구부(61a)가 형성되고, 몸체에는 복수 개의 관통공이 형성된 하부패널(61)과, 하부패널(61)의 개구부(61a) 상부에 이격배치되는, 상부패널(62)로 이루어지는 것이 바람직하다(도 5 참조).When the
상부패널(62)은 증발되지 않은 해수가 직화 연소기로 직접 이동되어 직화 연소기의 열효율을 떨어뜨리는 것을 방지하는 기능을 하며, 하부패널(61)의 개구부(61a)는 직화 연소기의 열을 공간부(41) 상부로 전달하는 기능을 한다. The
하부패널(61)은 직화 연소기가 발생시키는 열을 공간부(41)의 상부 측면 방향으로 이동시킨다. The
이러한 하부패널(61)의 몸체에는 복수 개의 관통공(도면 미도시)이 형성되어 공간부(41)의 공기와 하부패널(61)과 열 접촉을 보다 원활하게 할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다. It is more preferable that a plurality of through holes (not shown) are formed in the body of the
본 발명에 따른 열전달 매트(70)는 공간부(41)에 열용량을 증가시키는 것으로, 열공급기(50)에서 발생되는 열을 전달받아 무화된 해수에 전달하는 기능을 한다.
이러한 열전달 매트(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 요부(凹部, 71)와 철 부(凸部, 72)가 연속하게 형성되는 형태로 제작될 수도 있다. As shown in FIG. 2, the
이러한 형태로 형성되는 열전달 매트(70)는 미세한 관통공(73)이 형성되도록 선형 부재를 이용하여 교차형성될 수도 있다(도 2 참조). The
또한, 원형, 다각형 형상으로 연속하여 꼬인 부재를 이용하여 형성될 수도 있다. In addition, it may be formed using a member twisted continuously in a circular, polygonal shape.
이러한 열전달 매트(70)의 미세한 광통공(71)은 무화된 해수와 열접촉을 증가시키기 위한 것으로, 열접촉을 증가시키기 위한 목적을 달성하는 한 앞에서 설명한 형태 외에 다양한 형태로 형성될 수 있다. The fine light through
본 발명에 따른 열전달 매트(70)는 공간부(41) 내에서 종방향(縱方向)으로 상호 이격하여 배치되는 것이 바람직하며, 공간부(41)에 열분산기(60)가 배치되는 경우, 열전달 매트(70)는 열분산기(60)와 열접촉되는 것이 보다 바람직하다. The
공간부(41)에 배치되는 복수 개의 열전달 매트(70)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 열전달 매트(70)에 형성되는 요부(71)와 철부(72)가 동일한 높이에 위치되도록 배치될 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 열전달 매트(70) 중 일 열전달 매트(70)의 요부(71)에 대응되는 높이에 타 열전달 매트(70)의 철부(72)가 위치할 수 있도록 배치될 수도 있다. As shown in FIG. 1, the plurality of
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화장 치의 증발챔버인 도 4에 도시된 바와 같이, 횡방향(橫方向)으로 상호 이격하여 배치될 수도 있다. In addition, as shown in Figure 4, the evaporation chamber of the seawater desalination device having a heat transfer mat according to another embodiment of the present invention, it may be arranged spaced apart from each other in the transverse direction (橫 方向).
일 열전달 매트(70)의 요부(71)의 상부에 타 열전달 매트(70)의 요부(71)가 위치하도록 배치되는 구조일 수도 있으며, 일 열전달 매트(70)의 요부(71)의 상부에 타 열전달 매트(70)의 철부(72)가 위치하도록 배치되는 구조일 수도 있다.It may be a structure in which the
또한, 각 열전달 매트(70)는 상호 상이한 각도로 교차 배치되는 구조일 수도 있다. In addition, each
본 발명에 따른 열전달 매트(70)는 스틸 등의 금속, 합성수지, 복합재료 등 다양한 소재로 형성될 수 있으나, 열공급기(50)로부터 열을 전달받아 무화된 해수로 전달하는 소재이므로, 열전도율이 높은 소재인 금속을 이용하여 형성되는 것이 더욱 바람직하다. The
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화장치의 증발챔버인 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 열전달 매트(70)가 상호 엇갈려 배치될 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 5, which is an evaporation chamber of the seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to an embodiment of the present invention, a plurality of
이때 열전달 매트(70)의 일측은 도 5에 도시된 바와 같이 열분산기(60)에 열접촉되어, 열분산기(60)로부터 열을 전도의 형태로 전달받을 수도 있다. In this case, one side of the
본 발명에 따른 해수이송관(80)은 공간부(41) 하면에 설치되어, 미증발 해수 를 배출시킨다.
노즐(30)를 통해, 연공급기(50)에 의해 온도가 상승된 공간부(41)로 무화된 해수 형태로 이송된 해수는 공간부(41) 내에서 기체 형태로 상변화된다. 이때, 해수에 포함된 염은 탈염된다. Through the
그러나 노즐(30)을 통해 이송된 무화된 해수 중 일부는 증발되지 못하고 공간부(41) 하부로 낙하하게 된다. However, some of the atomized seawater transferred through the
공간부(41) 하부로 낙하된 해수는 해수이송관(80)을 통해 증발챔버(40)의 외부로 배출된다. Sea water dropped to the lower portion of the space 41 is discharged to the outside of the
공간부(41) 내에서 기체 형태로 상변화된 탈염된 해수는 증기이송관(20)을 통해 응축기(20)로 이송되고, 응축기(20)에서 응축된다. The desalted seawater phase-changed in gaseous form in the space 41 is transferred to the
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화 장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전달 매트의 사시도이다. 2 is a perspective view of a heat transfer mat according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 열전달 매트를 구비한 해수담수화장치의 증발챔버의 개념도이다. 3 to 5 is a conceptual diagram of the evaporation chamber of the seawater desalination apparatus having a heat transfer mat according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
10 : 해수공급펌프 20 : 응축기10: sea water supply pump 20: condenser
30 : 노즐 40 : 증발챔버30
50 : 열공급기 60 : 열분산기50: heat supply 60: heat spreader
61 : 하부패널 61a : 개구부61:
62 : 상부패널 70 : 열전달 매트62: upper panel 70: heat transfer mat
71 : 요부 72 : 철부71: main part 72: iron
80 : 해수이송관 90 : 증기이송관80: seawater transport pipe 90: steam transport pipe
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