KR101283251B1 - 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터쿨러 내부에 설치되 튜브의 내부 또는 외부 표면으로 열전도성이 우수한 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가 코팅처리되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 압축된 공기를 냉각시키는 냉각수에 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자를 희석시켜 줌으로써, 인터쿨러의 냉각 기능을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 열전도성이 우수한 나노입자에 의해 인터쿨러의 열전도성을 향상시킬 수 있으며, 인터쿨러의 유지보수 기간을 장기화할 수 있게 된다.

인터쿨러, 나노입자, 열전도성

Description

열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러{intercooler having improved thermal conductivity and cooling function}

도 1은 제철공정에 요구되는 가스를 생산하기 위한 공정을 나타낸 개략도.

도 2a는 본 발명에 따른 인터쿨러의 설치위치를 설명하기 위한 구성도.

도 2b는 인터쿨러의 내부구조를 보인 개요도.

도 3은 인터쿨러의 내부에 설치되는 튜브에 나노입자가 코팅된 상태를 보인 개략도.

도 4는 본 발명에 인터쿨러를 통한 열전도율의 변화를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 인터쿨러 3, 3' : 압축기

5 : 가스입구 7 : 가스출구

9 : 냉각수입구 11 : 냉각수출구

13 : 튜브 17 : 기존 냉각수의 열전도율

19 : 나노입자가 희석된 냉각수의 열전도율

본 발명은 압축기를 통과한 고온의 가스를 냉각하기 위해 사용되는 인터쿨러의 튜브 표면에 나노입자를 코팅하거나, 가스를 냉각시키는 냉각수에 나노입자를 희석시켜줌으로써, 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러에 관한 것이다.

압축기는 제철공정 중, 제강공정이나 냉연공정 등 다양한 공정에서 필요로 하는 가스 즉, 산소, 질소, 아르곤가스를 생산하는데 필요한 장비 중의 하나이다.

상기와 같은 가스를 제조하는 공정은 1에 도시된 바와 같이, 외부공기를 흡입하여 분진과 같은 입자를 여과시켜주는 공기흡입탑(100)과 여과된 공기를 압축하여 가능한 많은 질량유량으로 통과시키는 압축기(110) 및 수세냉각탑(120), 정제열교환기(130), 공기분리조(140)를 통하여 최종 제품인 가스(150)가 생산되는 것이다.

이때, 압축기(110)를 통과하는 공기는 압축비만큼 고압으로 변하게 되고, 고압의 공기는 온도가 급상승하게 되며, 온도가 상승된 공기는 단위체적당 공기질량유량이 작아져서 가스 생산량이 줄어들게 되므로, 인터쿨러를 통해 압축공기를 냉각시켜 단위체적당 공기질량유량을 높여주게 된다.

하지만, 상기와 같은 인터쿨러는 냉각수와 압축공기에 의해 부식되거나 지나친 압력손실로 인하여 냉각 기능이 현저히 저하되면서 가스의 생산량이 줄어들게 되었으며, 가스의 생산량을 늘리기 위해서는 더 많은 량의 동력이 필요하여 전력 낭비가 심화되었고, 이를 해결하기 위해서는 인터쿨러의 정비주기를 짧게 하거나 자주 교체해줘야 하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인터쿨러의 내부로 설치된 튜브의 표면을 나노입자로 코팅 처리함으로써, 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러를 제공하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 인터쿨러에 유입된 가스를 냉각시키는 냉각수에 나노입자를 희석시켜 줌으로써, 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터쿨러를 제공하는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다.

본 발명의 열전도성 및 냉각기능이 향상된 인터콜러는, 상기 인터쿨러 내부에 설치되고 압축공기를 냉각시키는 냉각수가 유입되는 튜브의 표면으로 열전도성이 우수한 나노입자가 코팅되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 튜브에 유입되어 순환하는 냉각수에 나노입자가 희석되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 나노입자는 열전도성이 우수한 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명에 따른 인터쿨러의 설치위치를 설명하기 위한 구성도로써, 본 발명의 인터쿨러(1)는 제1압축기(3)와 제2압축기(3')의 사이에 설치된다.

도 2b는 인터쿨러의 내부구조를 보인 개요도이며, 압축기(3)에서 압축된 공기가 유입되는 가스입구(5)와 냉각된 공기가 유출되는 가스출구(7) 및 상기 공기를 냉각시키는 냉각수가 유입되는 냉각수입구(9)와 냉각수가 유출되는 냉각수출구(11) 로 이루어지며, 상기 인터쿨러(1)에 유입된 냉각수는 튜브(13)의 내부를 순환하여 인터쿨러 외부로 유출되는 것이다.

따라서, 압축기(3)를 통하여 압축된 공기는 가스입구(5)를 통하여 인터쿨러에 유입되고, 상기 압축된 공기를 냉각시키기 위한 냉각수가 냉각수입구(9)로 유입되어 튜브(13)의 내부를 순환하면서 압축된 공기와 상호 열교환을 하게 되는 것이다.

도 3은 인터쿨러의 내부에 설치되는 튜브에 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가 코팅된 상태를 보인 도면으로써, 냉각수가 순환하는 튜브(13)의 내부 또는 외부 표면으로 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가(15)가 코팅처리되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 열전도성이 우수한 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가 튜브의 표면에 코팅처리됨으로써, 관벽을 통한 대류열 전달계수의 증가를 가져오게 되어 인터쿨러의 열전도성을 높여주고 냉각기능을 향상시켜주게 된다.

반면, 상기 튜브를 순환하는 냉각수에 나노입자를 희석시켜줌으로써, 나노입자들이 희석되면서 나타나는 비표면적 증가로 인한 열전도도 증가 및 열용량 증가에 의해 냉각기능을 보다 향상시켜줄 수 있는 것이다.

또한, 도 4는 본 발명에 인터쿨러를 통한 열전도율의 변화를 나타낸 그래프로써, 그래프에서 하단부에 실선으로 표시된 부분은 기존 냉각수의 열전도율(17)을 나타낸 것이며, 상단부에 실선으로 표시된 부부은 기존의 냉각수에 나노입자를 희 석시켰을 때의 열전도율(19)을 나타낸 것으로써, 냉각수에 나노입자를 희석시켰을 때 열전도율이 높은 것을 알 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 인터쿨러의 내부에 설치되는 튜브의 표면으로 열전도성이 우수한 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가 코팅됨으로써, 관벽을 통한 대류열 전달계수의 증가를 가져오게 되고, 냉각수에 이산화티타늄(TiO₂)의 나노입자가 희석되면서 나타나는 비표면적 증가로 인한 열전도도 증가 및 열용량 증가로 인하여 인터쿨러의 열전도성 및 냉각기능을 향상시켜주게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 제1압축기와 제2압축기 사이에 설치되는 내부에 튜브가 구비되는 인터쿨러로써,

   상기 인터쿨러는 상기 제1, 2 압축기에서 공급된 공기가 유입되는 가스입구와 냉각된 공기가 유출되는 가스출구를 가지고, 상기 유입된 공기를 냉각시키는 냉각수가 유입되는 냉각수입구 그리고 냉각수가 유출되는 냉각수출구로 이루어지며,

   상기 냉각수는 상기 튜브를 순환하도록 하도록 하되, 이 냉각수에 이산화티타늄 나노입자가 희석되고, 상기 튜브의 내부 및 외부에 이산화티타늄의 나노입자가 코팅처리된 것을 특징으로 하는 냉각 기능이 향상된 인터쿨러.
2. 삭제

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