KR101275691B1 - Vacuum evaporation and concentration system with heat exchanger injecting air - Google Patents

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KR101275691B1 KR1020130000538A KR20130000538A KR101275691B1 KR 101275691 B1 KR101275691 B1 KR 101275691B1 KR 1020130000538 A KR1020130000538 A KR 1020130000538A KR 20130000538 A KR20130000538 A KR 20130000538A KR 101275691 B1 KR101275691 B1 KR 101275691B1
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    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
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    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B5/02Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities

Abstract

PURPOSE: A vacuum evaporation and concentration system with an air injection type heat exchange function is provided to enhance heat exchange efficiency of a heat exchanger and evaporation efficiency in an evaporator. CONSTITUTION: A vacuum evaporation and concentration system with an air injection type heat exchange function comprises a heat exchanger(10), an evaporator(20), a condenser(30), a vacuum pump(40), a circulation pump(50), and a compressed air injection valve(60). The heat exchanger helps heat exchange between steam which flows in and out through a steam entrance, and a subject fluid which passes through an inner pipe formed in an inner space through a subject fluid entrance. The evaporator evaporates high temperature subject fluid. The vacuum pump is connected to the condenser and makes the inner spaces of the condenser and the evaporator in a vacuum pressure. The circulation pump circulates the subject fluid discharged from the evaporator. The compressed air injection valve is mounted between the circulation pump and the subject fluid entrance of the heat exchanger, and injects the compressed air. [Reference numerals] (AA) High-temperature steam; (BB) Low-temperature steam; (CC) Compressed air; (DD) Object fluid; (EE) Condensate

Description

공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템{Vacuum evaporation and concentration system with heat exchanger injecting air}Vacuum evaporation and concentration system with heat exchanger injecting air}

본 발명은 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 열교환기의 내부배관을 통과하는 대상유체의 유속을 증대시키면서 공기방울 스트럽 효과를 발생시키는 압축공기를 주입하여 내부배관의 스케일이 제거되거나 스케일의 생성이 방지될 수 있고, 증발기 내로 편심되게 투입되어 회전 유동하는 대상유체가 증발기 하부에서는 회전하지 않게 되는 구조의 제공으로 대상유체를 순환시키는 순환펌프 내 공기유입이 방지되며, 2단 구조의 응축기를 통해 증기의 응축이 이중으로 수행되면서 진공펌프의 운전효율 증대와 증발효율 증대가 도모되는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function, and more particularly to injecting compressed air to generate an air bubble stirrup effect while increasing the flow rate of the target fluid passing through the internal pipe of the heat exchanger. The scale of the internal pipe can be removed or the generation of scale can be prevented, and the inlet of the circulating pump circulating the target fluid by providing a structure in which the target fluid eccentrically inserted into the evaporator does not rotate under the evaporator. This is prevented, and relates to a vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function to increase the operating efficiency of the vacuum pump and increase the evaporation efficiency while performing the condensation of steam through the two-stage condenser.

진공 증발장치는 대기압보다 낮은 진공압 상태에서 증발에 필요한 에너지를 공급하여 대상유체를 증발시키는 장치이다. 이와 같은 진공 증발장치는 일반적으로 대상유체의 수분을 증발시켜 농축된 엑기스를 얻는 진공농축 공정, 불필요한 요소물질을 증발시켜 응축/액화하여 회수된 용액을 얻는 진공증류 공정, 습윤상태의 재료 중에서 수분을 증발 제거하는 진공건조에 이용되기도 한다.A vacuum evaporator is a device that evaporates a target fluid by supplying energy required for evaporation under a vacuum pressure lower than atmospheric pressure. Such a vacuum evaporation apparatus is generally a vacuum concentration step of evaporating the moisture of the target fluid to obtain a concentrated extract, a vacuum distillation step of condensation / liquefaction by evaporating unnecessary urea to obtain a recovered solution, the moisture in the wet material It is also used for vacuum drying to remove evaporation.

이와 같이 진공 증발장치의 일반적인 구성은 도 1에서와 같이 전기히터(1a)에 의해 가열되는 증발챔버(2)가 내부에 구획형성된 증발기(1), 상기 증발챔버(2)에 제1라인(4)을 경유하여 접속되어 상기 증발챔버(2)에서 증발된 증기를 응축하는 수냉식 응축기(5), 상기 응축기(5)에 제2라인(6)을 경유하여 접속되어 상기 응축기(5)에서 응축된 응축액을 회수하여 회수된 응축액을 배출구(7a)를 통하여 배출시키는 응축수 회수탱크(7) 및 상기 응축수 회수탱크(7)에 접속되어 상기 응축수회수탱크(7), 상기 응축기(5) 및 상기 증발챔버(2) 순으로 그들의 내부공간을 진공화시키는 진공펌프(8)를 포함하고 있다. 상기와 같이 구성되는 진공 증발장치는 먼저 증발챔버(2)에 대상유체를 투입하고, 진공펌프(8)를 통해 응축수 회수탱크(7), 응축기(5) 및 증발챔버(2)를 순차적으로 진공상태로 만든다. 그리고, 전기히터(1a)를 통해 증발챔버에 투입된 대상유체를 가열한다. 이 과정에서 대상유체가 증발되어 부피팽창한 증기가 제1라인을 경우하여 응축기에 유입된다. 응축기에 유입된 증기가 냉각수 등에 의해 응축된 응축수가 응축수 회수탱크(7)에 유입되어 배출구(7a)를 통하여 선택적으로 배출되는 구조로 이루어진다.
As described above, a general configuration of the vacuum evaporator includes an evaporator 1 in which an evaporation chamber 2 heated by an electric heater 1a is partitioned therein as shown in FIG. 1, and a first line 4 in the evaporation chamber 2. ) Is connected via a second line 6 to the water-cooled condenser 5 to condense the vapor evaporated in the evaporation chamber 2, and condensed in the condenser 5. It is connected to the condensate recovery tank 7 and the condensate recovery tank 7 for discharging the condensate recovered through the outlet 7a and the condensate recovery tank 7, the condenser 5, and the evaporation chamber. (2) It includes a vacuum pump 8 for evacuating their internal space in order. In the vacuum evaporation apparatus configured as described above, the target fluid is first introduced into the evaporation chamber 2, and the condensate recovery tank 7, the condenser 5, and the evaporation chamber 2 are sequentially vacuumed through the vacuum pump 8. Make it state. Then, the target fluid introduced into the evaporation chamber is heated through the electric heater 1a. In this process, the target fluid is evaporated, and the volume expanded steam enters the condenser in the first line. The condensed water condensed by the coolant or the like into the condensate is introduced into the condensate return tank 7 to be selectively discharged through the outlet 7a.

한편, 이와 같은 진공 증발장치와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0601350호 "진공 증발기" 등이 안출되어 있는데, 상기 "진공 증발기"는 뱃치 타입에서 연속 타입으로 또는 연속 타입에서 뱃치 타입으로 용이하게 전환가능하게 될 수 있고, 고가이고 유지보수가 어려운 진공펌프없이도 어떠한 조건에서도 안정적으로 대상유체를 진공증발시킬 수 있도록 한 기술이다.
On the other hand, as a technology related to such a vacuum evaporator is registered in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0601350 "vacuum evaporator" and the like, the "vacuum evaporator" is a batch type in a continuous type or in a continuous type batch It is a technology that can be easily switched to the type, and can evaporate the target fluid stably under any conditions without expensive and difficult to maintain vacuum pump.

여기서 진공 증발장치는 전력소모가 큰 전기히터를 대신해 스팀과 대상유체 간 열교환이 이루어지는 열교환기로부터 공급되는 고온의 대상유체에 의해 증발기로 투입되는 대상유체를 증발시킬 수 있는데, 고온의 대상유체가 열교환기의 내부배관를 통과하는 과정에서 배관 내측으로 스케일(scale)이 발생되는 문제점이 있었다.Here, the vacuum evaporator may evaporate the target fluid introduced into the evaporator by a high temperature target fluid supplied from a heat exchanger in which heat is exchanged between steam and the target fluid instead of an electric heater that consumes a lot of power. In the process of passing through the inner pipe of the machine there was a problem that the scale (scale) generated inside the pipe.

한편, 종래의 진공 증발장치는 진공펌프를 이용하여 응축기와 증발기 내부를 진공압 상태로 만드는 것임에 따라, 진공펌프의 운전효율이나 이를 통한 증발효율을 높이기 위해서는 진공펌프의 운전부하를 높혀야 하므로 진공펌프에 과도한 부하가 걸리는 문제점이 있어 진공펌프의 운전부하를 높히지 않고서 진공펌프의 운전효율이나 증발효율을 높힐수 있는 기술개발이 요구되는 실정이었다.On the other hand, according to the conventional vacuum evaporator to make the inside of the condenser and the evaporator in a vacuum pressure state by using a vacuum pump, in order to increase the operating efficiency of the vacuum pump or the evaporation efficiency through the vacuum pump to increase the operating load of the vacuum pump Since there is a problem that excessive load is applied to the pump, it is necessary to develop a technology that can increase the operation efficiency or the evaporation efficiency of the vacuum pump without increasing the operation load of the vacuum pump.

그리고, 진공 증발장치는 대상유체가 편심되게 증발기 내부공간으로 유입되도록 하여 대상유체의 회전 유동이 유도되면서 증발 효율의 증대를 도모하도록 할 수 있는데, 대상유체가 회전 유동하면서 증발기로부터 배출될 시 대상유체를 순환시키는 순환펌프 내부로 공기가 유입될 수 있었다. 이와 같이 순환펌프 내부로 공기가 유입되면 펌프의 맥동현상이 발생되면서 순환펌프가 손상되면서 파손될 수 있었으므로, 이를 개선하는 기술개발도 현재 요구되는 실정이었다.
In addition, the vacuum evaporator may allow the target fluid to be eccentrically introduced into the space inside the evaporator, thereby inducing a rotational flow of the target fluid and increasing the evaporation efficiency. Air could be introduced into the circulation pump to circulate. As such, when air is introduced into the circulation pump, the pulsation phenomenon of the pump may occur, and the circulation pump may be damaged while being damaged, and thus, technology development to improve the current situation is also required.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0601350호 "진공 증발기"Republic of Korea Patent Publication No. 10-0601350 "Vacuum Evaporator"

따라서 본 발명은 이와 같은 기술개발의 일환으로서, 압축공기 주입밸브를 통해 순환펌프와 열교환기를 연결하는 배관으로 압축공기가 주입되면서 열교환기의 내부배관을 통과하는 대상유체의 유속 증대와 공기방울 스트럽 효과 발생이 유도되어 열교환기 내부배관의 스케일이 원활하고 용이하게 제거될 수 있어 장치내구성 향상과 열교환기 내 열교환 효율증대가 도모될 수 있는 새로운 형태의 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Therefore, the present invention is part of the development of such technology, while the compressed air is injected into the pipe connecting the circulating pump and the heat exchanger through the compressed air injection valve, the flow velocity of the target fluid passing through the internal pipe of the heat exchanger and air bubble stirrup The evaporation and concentration system with a new type of air-injected heat exchange function that can improve the durability of the device and increase the heat exchange efficiency in the heat exchanger, as the effect is induced and the scale of the heat exchanger internal pipe can be smoothly and easily removed. The purpose is to provide.

또한, 본 발명은 대상유체가 증발기 내부공간으로 편심되게 유입되어 대상유체의 회전유동이 유도되면서 증발기 내 증발 효율증대가 도모되는 한편, 증발기 하부에는 회전방지판이 형성되어 대상유체의 회전 유동이 방지됨에 따라 순환펌프 내부로의 공기유입이 방지되면서 순환펌프의 손상이나 파손이 방지될 수 있는 새로운 형태의 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present invention is to increase the evaporation efficiency in the evaporator while the target fluid is eccentrically introduced into the internal space of the evaporator to induce a rotational flow of the target fluid, while the anti-rotator plate is formed in the lower part of the evaporator to prevent the rotating flow of the target fluid Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum evaporation and concentration system having a new type of air-injected heat exchange function that prevents the inflow of air into the circulation pump and prevents damage or breakage of the circulation pump.

그리고, 본 발명은 서로 연결된 2개의 제1응축기와 제2응축기를 갖는 2단 구조의 응축기를 통해 증기의 응축이 이중으로 수행되면서 운전부하의 증대없이도 진공펌프의 운전효율 증대와 증발효율 증대가 도모될 수 있는 새로운 형태의 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present invention is to increase the operating efficiency of the vacuum pump and increase the evaporation efficiency without increasing the operating load as the condensation of the steam is carried out through the two-stage condenser having two first condenser and the second condenser connected to each other It is an object of the present invention to provide a vacuum evaporation and concentration system having a new type of air-injected heat exchange function.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 스팀 출입구를 통해 내부공간으로 유출입하는 스팀과, 대상유체 출입구를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하는 대상유체 간 열교환이 이루어지는 열교환기와; 상기 열교환기를 통과하면서 열을 흡수한 고온의 대상유체가 대상유체 유입구를 통해 내부공간으로 유입면서 증발되도록 하는 증발기와; 상기 증발기와 연결된 증기 유입구를 통해 유입되는 증기가 내부공간을 통과하면서 응축되어 응축수 유출구를 통해 배출되고, 냉각수 출입구를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하는 냉각수가 상기 증기를 응축시키게 되는 응축기와; 상기 응축기와 연결되어 상기 응축기와 증발기의 내부공간을 진공압 상태로 만들게 되는 진공펌프와; 상기 증발기의 대상유체 출구와 상기 열교환기의 대상유체 입구 사이에 설치되어 상기 증발기로부터 배출되는 대상유체를 상기 열교환기로 순환시키는 순환펌프 및; 상기 순환펌프와 열교환기의 대상유체 입구 사이에 설치되어 압축공기를 주입시키게 되는 압축공기 주입밸브를 포함하여, 상기 압축공기 주입밸브의 개방에 따라 주입되는 압축공기에 의해 상기 열교환기 내부로 재투입되는 대상유체의 유속 증대와 대상유체에 주입되는 압축공기에 의해 발생되는 공기방울에 의한 스크럽(scrub) 효과를 통해 대상유체가 통과하는 내부배관의 스케일(scale)이 제거되도록 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 제공한다.
According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a heat exchange between the steam flowing into and out of the interior space through the steam inlet and the target fluid passing through the internal pipe formed in the interior space through the target fluid entrance tile; An evaporator configured to evaporate the high temperature target fluid absorbing heat while passing through the heat exchanger while entering the internal space through the target fluid inlet; A condenser for condensing the steam flowing through the vapor inlet connected to the evaporator while passing through the internal space and being discharged through the condensate outlet, and condensing the steam through the internal pipe formed in the internal space through the cooling water inlet; A vacuum pump connected to the condenser to make the internal space of the condenser and the evaporator into a vacuum pressure state; A circulation pump installed between the target fluid outlet of the evaporator and the target fluid inlet of the heat exchanger to circulate the target fluid discharged from the evaporator to the heat exchanger; A compressed air injection valve installed between the circulation pump and a target fluid inlet of the heat exchanger to inject compressed air, and re-introduced into the heat exchanger by compressed air injected according to the opening of the compressed air injection valve. Air injection type heat exchange function to remove the scale of the internal pipe through which the target fluid passes through the scrub effect caused by air velocity generated by the compressed air injected into the target fluid. It provides a vacuum evaporation and concentration system having.

이와 같은 본 발명에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에서 상기 응축기는 상기 증발기와 연결되어 상기 증발기로부터 증기를 전달받는 제1응축기와; 상기 제1응축기와 연결되어 상기 제1응축기로부터 증기를 전달받고, 외부로부터 냉각수를 공급받아 상기 제1응축기로 전달하는 제2응축기를 구비하는 2단 구조로 이루어져 증기의 응축이 이중으로 수행되도록 한다.
In the vacuum evaporation and concentration system having an air injection type heat exchange function according to the present invention, the condenser is connected to the evaporator and receives a vapor from the evaporator; It is connected to the first condenser and receives a steam from the first condenser, and consists of a two-stage structure having a second condenser to receive the cooling water from the outside to the first condenser so that the condensation of steam is performed in a double .

이와 같은 본 발명에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에서 상기 증발기의 대상유체 입구는 상기 증발기 상부에 편심되게 형성되어 상기 증발기의 내부공간으로 유입되는 대상유체의 회전유동이 유도되도록 한다.
In such a vacuum evaporation and concentration system having an air injection type heat exchange function according to the present invention, the target fluid inlet of the evaporator is eccentrically formed on the upper part of the evaporator so that the rotational flow of the target fluid flowing into the internal space of the evaporator is induced. do.

이와 같은 본 발명에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에서 상기 증발기는 내부공간 하부에 회전방지판을 형성시켜 대상유체가 내부공간 하부에서 회전 유동하는 것이 방지되도록 한다.
In the vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function according to the present invention, the evaporator forms a rotation preventing plate in the lower portion of the inner space to prevent the target fluid from rotating in the lower portion of the inner space.

이와 같은 본 발명에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에서 상기 회전방지판은 상기 증발기의 하부 내주면에 설정간격으로 수직하게 고정되어 돌출되는 수직판과; 상기 증발기의 하부 중앙에 형성된 대상유체 출구 상측에 수직하게 고정되어 돌출되는 십자형상의 십자판을 포함하는 구성으로 이루어진다.
In the vacuum evaporation and concentration system having an air injection type heat exchange function according to the present invention, the anti-rotation plate includes a vertical plate protruding vertically fixed to the lower inner peripheral surface of the evaporator at a predetermined interval; It consists of a configuration including a cross-shaped cross-shaped plate protruding fixed vertically to the upper side of the target fluid outlet formed in the lower center of the evaporator.

본 발명에 의한 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템에 의하면, 열교환기의 내부배관을 통과하는 대상유체의 유속을 증대시키면서 공기방울 스트럽 효과를 발생시키는 압축공기를 주기적으로 주입함에 따라, 내부배관의 스케일 방지 및 생성된 스케일의 제거가 도모될 수 있고, 열교환기의 열교환 효율을 증대시키게 된다. 또한, 본 발명은 증발기 내로 대상유체가 편심되게 투입되어 회전 유동함에 따라 증발기 내의 증발 효율이 증대되는 한편, 대상유체가 증발기 하부에서는 회전하지 않게 되는 구조의 제공으로 대상유체를 순환시키는 순환펌프 내 공기유입이 방지됨에 따라 공기유입에 의한 순환펌프의 손상이나 파손이 방지되게 된다. 이와 더불어 본 발명은 2단 구조의 응축기를 통해 증기의 응축이 이중으로 수행되면서 운전부하의 증대없는 진공펌프의 운전효율 증대와 증발효율 증대가 도모되는 효과가 있다.
According to the vacuum evaporation and concentration system having the air-injected heat exchange function according to the present invention, the compressed air for generating the air bubble stirrup effect while periodically increasing the flow rate of the target fluid passing through the internal pipe of the heat exchanger Therefore, it is possible to prevent the scale of the inner pipe and to remove the generated scale, thereby increasing the heat exchange efficiency of the heat exchanger. In addition, the present invention increases the evaporation efficiency in the evaporator as the object fluid is eccentrically introduced into the evaporator to rotate the flow, while the air in the circulation pump to circulate the object fluid by providing a structure that the object fluid does not rotate under the evaporator As the inflow is prevented, damage or breakage of the circulation pump due to air inflow is prevented. In addition, the present invention has the effect that the condensation of steam through the two-stage condenser is carried out in a double, the operation efficiency of the vacuum pump and the evaporation efficiency is increased without increasing the operating load.

도 1은 종래 진공 증발장치를 보여주기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템의 배관 구성을 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 이루는 증발기의 내부구성을 보여주기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증발기 내부공간으로 대상유체가 편심되게 유입되어 회전유동하는 구조를 보여주기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증발기 내부공간 하부에 회전방지판을 형성시킨 구성을 보여주기 위한 도면이다.
1 is a view for showing a conventional vacuum evaporator;
2 is a block diagram showing the configuration of a vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a piping configuration of a vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function according to an embodiment of the present invention;
4 is a view for showing the internal configuration of the evaporator constituting a vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function according to an embodiment of the present invention;
5 is a view for showing a structure in which the target fluid is eccentrically flows into the evaporator internal space in accordance with an embodiment of the present invention to rotate flow;
6 is a view showing a configuration in which the anti-rotation plate is formed in the lower portion of the evaporator according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 진공 증발장치, 증발기, 응축기, 진공펌프, 열교환기 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 attached hereto. On the other hand, in the drawings and detailed description of the drawings and detailed description of the construction and operation that can be easily known to those skilled in the art from the general vacuum evaporator, evaporator, condenser, vacuum pump, heat exchanger and the like briefly or omitted. In the drawings and specification, there are shown in the drawings and will not be described in detail, and only the technical features related to the present invention are shown or described only briefly. Respectively.

본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템(100)는 도 2 내지 도 4에서와 같이 열교환기(10), 증발기(20), 응축기(30), 진공펌프(40), 순환펌프(50), 압축공기 주입밸브(60), 회전방지판(90)을 포함하여 이루어진다.
Vacuum evaporation and concentration system 100 having an air-injected heat exchange function according to an embodiment of the present invention is a heat exchanger 10, an evaporator 20, a condenser 30, a vacuum pump (Fig. 40), the circulation pump 50, the compressed air injection valve 60, and comprises a rotation preventing plate (90).

열교환기(10)는 스팀과 대상유체 간 열교환이 이루어지는 것으로, 저온의 대상유체는 열교환기(10)를 통과하며 고온의 대상유체로 변환된다. 여기서 스팀은 스팀 출입구(11)(12)를 통해 열교환기(10)의 내부공간을 유출입하고, 대상유체는 대상유체 출입구(13)(14)를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하게 된다.
The heat exchanger 10 is a heat exchange between the steam and the target fluid, the low-temperature target fluid passes through the heat exchanger 10 and is converted into a high-temperature target fluid. Here, the steam flows in and out of the internal space of the heat exchanger 10 through the steam inlets 11 and 12, and the target fluid passes through the internal pipe formed in the internal space through the target fluid inlets 13 and 14.

여기서, 대상유체는 순환펌프 배관(51)에 연결되는 대상유체 공급관(23)을 통해 본 발명의 열교환 시스템(100)으로 유입되어 열교환기(10)를 통과하면서 열을 흡수하여 고온 액체상태로 증발기(20)로 유입된다.
Here, the target fluid is introduced into the heat exchange system 100 of the present invention through the target fluid supply pipe 23 connected to the circulation pump pipe 51 and passes through the heat exchanger 10 to absorb heat while evaporating to a high temperature liquid state. Inflow to (20).

증발기(20)는 대상유체 유입구(23)를 통해 고온 액체상태의 대상유체를 유입시켜 증기로 변환시킨다. 증기는 증발기(20)의 증기 유출구(24)를 통해 배출된다. 이와 같은 증발기(20)는 열교환기(10)와 연결되는데, 대상유체 공급배관(15)이 연결된 대상유체 입구(21)를 통해 고온의 대상유체가 증발기(20)의 내부공간으로 유입되고, 고온의 대상유체 중 일부는 증기로 변환되고, 잠열로 열을 빼앗긴 나머지 대상유체는 대상유체 출구(22)를 통해 외부로 배출되어 순환펌프(50)로 전달된다.
The evaporator 20 converts the target fluid in a high temperature liquid state into the vapor through the target fluid inlet 23. The vapor is discharged through the vapor outlet 24 of the evaporator 20. The evaporator 20 is connected to the heat exchanger 10. The target fluid of high temperature is introduced into the internal space of the evaporator 20 through the target fluid inlet 21 to which the target fluid supply pipe 15 is connected. Some of the target fluid of the steam is converted to steam, the remaining heat is deprived of heat by the latent heat is discharged to the outside through the target fluid outlet 22 is delivered to the circulation pump (50).

응축기(30)는 증발기(20)와 연결된 증기 유입구(31)를 통해 유입되는 증기가 내부공간을 통과하면서 응축되어 응축수 유출구(32)를 통해 배출되고, 냉각수 출입구(33)(34)(37)(38)를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하는 냉각수가 증기를 응축시키게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 응축기(30)는 서로 연결된 제1응축기(30a)와 제2응축기(30b)의 2단 구조로 이루어져 증기의 응축이 이중으로 수행되도록 한다. 제1응축기(30a)는 증발기(20)와 연결되어 증발기로부터 증기를 전달받게 된다. 제2응축기(30b)는 제1응축기(30a)와 연결되어 제1응축기(30a)로부터 증기를 전달받고, 외부로부터 냉각수를 공급받아 제1응축기(30a)로부터 전달받은 증기를 응축시키는 한편, 제1응축기(30a)로 냉각수를 전달하여 제1응축기(30a)의 증기도 응축될 수 있도록 한다. 여기서 제1응축기(30a)는 증기 유입구(31)와 응축수 유출구(32)를 구비하여 증기의 유입과 응축수의 배출이 수행되도록 하고, 냉각수 유입구(33)와 냉각수 유출구(34)를 구비하여 냉각수의 유출입이 수행되도록 한다. 그리고 제1응축기(30a)와 제2응축기(30b)는 연결배관(39)이 연결된 연결구(35)(35')를 통해 서로 연결되어 증기와 응축수가 유동할 수 있도록 한다. 또한, 제2응축기(30b)는 진공펌프(40)와 연결된 진공펌프 배관(41)이 결합되는 진공펌프 연결구(36), 냉각수 탱크(70)와 연결되는 냉각수 유입배관(71)이 결합되는 냉각수 입구(38), 냉각수가 배출되는 냉각수 출구(37)를 갖는다.
The condenser 30 is condensed while passing through the internal space through the steam inlet 31 connected to the evaporator 20 is condensed and discharged through the condensate outlet 32, the cooling water inlet (33) (34) (37) Coolant passing through the inner pipe formed in the inner space through the 38 to condense the steam. Condenser 30 according to an embodiment of the present invention consists of a two-stage structure of the first condenser 30a and the second condenser 30b connected to each other to allow the condensation of steam to be carried out in duplicate. The first condenser 30a is connected to the evaporator 20 to receive steam from the evaporator. The second condenser 30b is connected to the first condenser 30a to receive steam from the first condenser 30a, receives cooling water from the outside, and condenses the steam received from the first condenser 30a. The cooling water is transferred to the first condenser 30a so that the vapor of the first condenser 30a can also be condensed. Here, the first condenser 30a is provided with a steam inlet 31 and a condensate outlet 32 so that inflow of steam and discharge of condensate are performed, and a coolant inlet 33 and a coolant outlet 34 are provided for cooling water. Allow the flow to flow. In addition, the first condenser 30a and the second condenser 30b are connected to each other through the connection pipes 35 and 35 'to which the connection pipe 39 is connected to allow the flow of steam and condensate. In addition, the second condenser 30b includes a vacuum pump connector 36 to which the vacuum pump pipe 41 connected to the vacuum pump 40 is coupled, and a coolant to which the cooling water inlet pipe 71 connected to the cooling water tank 70 is coupled. An inlet 38 has a coolant outlet 37 through which coolant is discharged.

진공펌프(40)는 응축기(30)와 연결되어 응축기(30)와 증발기(20)의 내부공간을 진공압 상태로 만들게 된다.
The vacuum pump 40 is connected to the condenser 30 to make the internal space of the condenser 30 and the evaporator 20 in a vacuum pressure state.

순환펌프(50)는 증발기(20)의 대상유체 출구(22)와 열교환기(10)의 대상유체 입구(14) 사이에 설치되어 증발기(20)로부터 배출되는 대상유체를 열교환기(10)로 순환시키게 된다.
The circulation pump 50 is installed between the target fluid outlet 22 of the evaporator 20 and the target fluid inlet 14 of the heat exchanger 10 to discharge the target fluid discharged from the evaporator 20 to the heat exchanger 10. Will be cycled.

압축공기 주입밸브(60)는 순환펌프(50)와 열교환기(10)의 대상유체 입구(14)를 잇는 순환펌프 배관(51) 상에 설치되는 것으로, 압축공기 주입밸브(60) 개방시 압축공기가 순환펌프 배관(51)으로 주입된다. 이와 같은 압축공기 주입밸브(60)의 개방에 따라 주입되는 압축공기에 의해 열교환기(10) 내부로 재투입되는 대상유체의 유속 증대와 대상유체에 주입되는 압축공기에 의해 발생되는 공기방울에 의한 스크럽(scrub) 효과를 통해 대상유체가 통과하는 열교환기(10) 내부배관의 스케일(scale)이 제거되거나 열교환기(10) 내부 배관에 스케일이 생성되는 것을 방지하게 된다.
The compressed air injection valve 60 is installed on the circulation pump pipe 51 connecting the circulation pump 50 and the target fluid inlet 14 of the heat exchanger 10, and is compressed when the compressed air injection valve 60 is opened. Air is injected into the circulation pump pipe 51. By increasing the flow rate of the target fluid re-introduced into the heat exchanger 10 by the compressed air injected in accordance with the opening of the compressed air injection valve 60 and the air bubbles generated by the compressed air injected into the target fluid Through the scrub effect, the scale of the inner pipe of the heat exchanger 10 through which the target fluid passes is removed or the scale is prevented from being generated in the heat pipe 10.

한편, 본 발명에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템(100)은 도 5에서와 같이 증발기(20)의 대상유체 입구(21)가 증발기(20) 상부에 편심되게 형성되어 증발기(20)의 내부공간으로 유입되는 대상유체의 회전유동이 유도되도록 한다. 이를 통해 증발기(20) 내부에서 대상유체와 대상유체의 증발 효율이 증대된다.On the other hand, in the vacuum evaporation and concentration system 100 having an air-injected heat exchange function according to the present invention, the target fluid inlet 21 of the evaporator 20 is eccentrically formed on the evaporator 20 as shown in FIG. Rotational flow of the target fluid flowing into the internal space of (20) is induced. This increases the evaporation efficiency of the target fluid and the target fluid in the evaporator 20.

그리고, 증발기(20)의 내부공간 하부에 도 6에서와 같이 회전방지판(90)이 형성되는데, 이와 같은 회전방지판(90)은 대상유체가 내부공간 하부에서 회전 유동하는 것을 방지하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 회전방지판(90)은 증발기(20)의 하부 내주면에 설정간격으로 수직하게 고정되어 돌출되는 수직판(91), 증발기(20)의 하부 중앙에 형성된 대상유체 출구(22) 상측에 수직하게 고정되어 돌출되는 십자형상의 십자판(92)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
In addition, the anti-rotation plate 90 is formed in the lower portion of the inner space of the evaporator 20 as shown in FIG. 6, and the anti-rotation plate 90 prevents the target fluid from rotating in the lower portion of the inner space. The anti-rotation plate 90 according to the embodiment of the present invention is a vertical plate 91 protruded vertically fixed to the lower inner circumferential surface of the evaporator 20 at a predetermined interval, and a target fluid outlet formed at the lower center of the evaporator 20 ( 22) is made up of a configuration including a cross-shaped cross-shaped plate 92 protruding fixed to the upper side vertically.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템(100)은 압축공기 주입으로 열교환기(10) 내부배관을 통과하는 대상유체의 유속 증대와 공기방울 스트럽 효과 발생이 유도되어 열교환기(10) 내부배관의 스케일이 원활하고 용이하게 제거되거나 스케일의 생성이 방지될 수 있어 장치내구성 향상과 열교환기 내 열교환 효율증대가 도모되고, 대상유체가 증발기(20) 내부공간으로 편심되게 유입되어 대상유체의 회전유동이 유도되면서 증발기 내 증발 효율증대가 도모된다. 이와 더불어 증발기(20) 하부에는 회전방지판(90)이 형성되어 대상유체의 회전 유동이 방지됨에 따라 순환펌프(50) 내부로의 공기유입이 방지되면서 순환펌프(50)의 손상이나 파손이 방지된다.The vacuum evaporation and concentration system 100 having the air injection type heat exchange function according to the embodiment of the present invention configured as described above increases the flow rate and air bubbles of the target fluid passing through the internal pipe of the heat exchanger 10 by injection of compressed air. The occurrence of the stirrup effect can be induced to smoothly and easily remove the scale of the internal pipe of the heat exchanger 10 or prevent the generation of scale, thereby improving the durability of the apparatus and increasing the heat exchange efficiency in the heat exchanger, and the target fluid is an evaporator ( 20) Induced rotational flow of the target fluid eccentrically into the inner space, thereby increasing the evaporation efficiency in the evaporator. In addition, the anti-rotator plate 90 is formed at the bottom of the evaporator 20 to prevent the inflow of air into the circulation pump 50 as the rotational flow of the target fluid is prevented, thereby preventing damage or breakage of the circulation pump 50. do.

도한, 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템(100)은 서로 연결된 2개의 제1응축기(30a)와 제2응축기(30b)를 갖는 2단 구조의 응축기(30)를 통해 증기의 응축이 이중으로 수행되면서 운전부하의 증대없이도 진공펌프(40)의 운전효율이 증대되고, 이를 통해 증발효율 증대도 도모된다.
In addition, the vacuum evaporation and concentration system 100 having the air-injected heat exchange function according to the embodiment of the present invention is a condenser having a two-stage structure having two first condenser 30a and a second condenser 30b connected to each other ( As the condensation of the steam is carried out in duplicate through 30), the operating efficiency of the vacuum pump 40 is increased without increasing the operating load, thereby increasing the evaporation efficiency.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
As described above, the vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function according to an embodiment of the present invention is shown according to the above description and drawings, but this is merely an example, and does not depart from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

10 : 열교환기 11 : 스팀 입구
12 : 스팀 출구 13 : 대상유체 출구
14 : 대상유체 입구 15 : 대상유체 공급배관
20 : 증발기 21 : 대상유체 입구
22 : 대상유체 출구 23 : 대상유체 공급관
24 : 증기 유출구
26 : 증기 투입배관 30 : 응축기
30a : 제1응축기 30b : 제2응축기
31 : 증기 유입구 32 : 응축수 유출구
33 : 냉각수 유입구 34 : 냉각수 유출구
35, 35' : 연결구 36 : 진공펌프 연결구
37 : 냉각수 출구 38 : 냉각수 입구
39 : 연결배관 40 : 진공펌프
41 : 진공펌프 배관 50 : 순환펌프
51 : 순환펌프 배관 60 : 압축공기 주입밸브
61 : 밸브 배관 70 : 냉각수 탱크
71 : 냉각수 유입배관 72 : 냉각수 배출배관
81 : 스팀 유입배관 82 : 스팀 유출배관
90 : 회전방지판 91 : 수직판
92 : 십자판 100 : 진공 증발장치
10 heat exchanger 11 steam inlet
12: steam outlet 13: target fluid outlet
14: target fluid inlet 15: target fluid supply piping
20: evaporator 21: target fluid inlet
22: target fluid outlet 23: target fluid supply pipe
24: steam outlet
26: steam input pipe 30: condenser
30a: first condenser 30b: second condenser
31 steam inlet 32 condensate outlet
33: cooling water inlet 34: cooling water outlet
35, 35 ': Connector 36: Vacuum pump connector
37: cooling water outlet 38: cooling water inlet
39: connection pipe 40: vacuum pump
41: vacuum pump piping 50: circulation pump
51: circulating pump piping 60: compressed air injection valve
61 valve piping 70 coolant tank
71: cooling water inlet piping 72: cooling water discharge piping
81: steam inlet pipe 82: steam outlet pipe
90: anti-rotation plate 91: vertical plate
92 crosshair 100: vacuum evaporator

Claims (5)

스팀 출입구를 통해 내부공간으로 유출입하는 스팀과, 대상유체 출입구를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하는 대상유체 간 열교환이 이루어지는 열교환기와;
상기 열교환기를 통과하면서 열을 흡수한 고온의 대상유체가 대상유체 유입구를 통해 내부공간으로 유입면서 증발되도록 하는 증발기와;
상기 증발기와 연결된 증기 유입구를 통해 유입되는 증기가 내부공간을 통과하면서 응축되어 응축수 유출구를 통해 배출되고, 냉각수 출입구를 통해 내부공간에 형성된 내부배관을 통과하는 냉각수가 상기 증기를 응축시키게 되는 응축기와;
상기 응축기와 연결되어 상기 응축기와 증발기의 내부공간을 진공압 상태로 만들게 되는 진공펌프와;
상기 증발기의 대상유체 출구와 상기 열교환기의 대상유체 입구 사이에 설치되어 상기 증발기로부터 배출되는 대상유체를 상기 열교환기로 순환시키는 순환펌프 및;
상기 순환펌프와 열교환기의 대상유체 입구 사이에 설치되어 압축공기를 주입시키게 되는 압축공기 주입밸브를 포함하여,
상기 압축공기 주입밸브의 개방에 따라 주입되는 압축공기에 의해 상기 열교환기 내부로 재투입되는 대상유체의 유속 증대와 대상유체에 주입되는 압축공기에 의해 발생되는 공기방울에 의한 스크럽(scrub) 효과를 통해 대상유체가 통과하는 내부배관의 스케일(scale)이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템.
A heat exchanger configured to exchange heat between the steam flowing into and out of the internal space through the steam entrance and the target fluid passing through the internal pipe formed in the internal space through the target fluid entrance and exit;
An evaporator configured to evaporate the high temperature target fluid absorbing heat while passing through the heat exchanger while entering the internal space through the target fluid inlet;
A condenser for condensing the steam flowing through the vapor inlet connected to the evaporator while passing through the internal space and being discharged through the condensate outlet, and condensing the steam through the internal pipe formed in the internal space through the cooling water inlet;
A vacuum pump connected to the condenser to make the internal space of the condenser and the evaporator into a vacuum pressure state;
A circulation pump installed between the target fluid outlet of the evaporator and the target fluid inlet of the heat exchanger to circulate the target fluid discharged from the evaporator to the heat exchanger;
Including a compressed air injection valve is installed between the circulation pump and the target fluid inlet of the heat exchanger to inject compressed air,
Increasing the flow rate of the target fluid re-introduced into the heat exchanger by the compressed air injected according to the opening of the compressed air injection valve and the scrub effect by the air bubbles generated by the compressed air injected into the target fluid Vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function, characterized in that to remove the scale of the internal pipe passing through the target fluid.
제 1항에 있어서,
상기 응축기는 상기 증발기와 연결되어 상기 증발기로부터 증기를 전달받는 제1응축기와;
상기 제1응축기와 연결되어 상기 제1응축기로부터 증기를 전달받고, 외부로부터 냉각수를 공급받아 상기 제1응축기로 전달하는 제2응축기를 구비하는 2단 구조로 이루어져 증기의 응축이 이중으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템.
The method of claim 1,
The condenser is connected to the evaporator and the first condenser receives the steam from the evaporator;
It is connected to the first condenser to receive the steam from the first condenser, and has a two-stage structure having a second condenser to receive the cooling water from the outside to the first condenser to perform the condensation of steam to be performed in a double Vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function.
제 1항에 있어서,
상기 증발기의 대상유체 입구는 상기 증발기 상부에 편심되게 형성되어 상기 증발기의 내부공간으로 유입되는 대상유체의 회전유동이 유도되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템.
The method of claim 1,
The target fluid inlet of the evaporator is formed eccentrically on the top of the evaporator so that the rotational flow of the target fluid flowing into the internal space of the evaporator is induced, the vacuum evaporation and concentration system having a heat exchange function.
제 3항에 있어서,
상기 증발기는 내부공간 하부에 회전방지판을 형성시켜 대상유체가 내부공간 하부에서 회전 유동하는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템.
The method of claim 3, wherein
The evaporator is formed in the lower portion of the inner space to prevent the vacuum evaporation and concentration system having an air-injected heat exchange function, characterized in that the target fluid is prevented from rotating flow in the lower inner space.
제 4항에 있어서,
상기 회전방지판은 상기 증발기의 하부 내주면에 설정간격으로 수직하게 고정되어 돌출되는 수직판과;
상기 증발기의 하부 중앙에 형성된 대상유체 출구 상측에 수직하게 고정되어 돌출되는 십자형상의 십자판을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기주입형 열교환 기능을 갖는 진공증발 및 농축 시스템.
5. The method of claim 4,
The anti-rotation plate is a vertical plate which is fixed to the lower inner circumferential surface of the evaporator vertically fixed at a predetermined interval;
Vacuum evaporation and concentration system having a heat injection type heat exchange function characterized in that it comprises a cross-shaped cross-shaped plate which is fixed to the upper vertically fixed to the upper body fluid outlet formed in the lower center of the evaporator.
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