KR101316776B1

KR101316776B1 - 로터리식 재생 열교환기용 열전달 시트

Info

Publication number: KR101316776B1
Application number: KR1020117022907A
Authority: KR
Inventors: 케빈 제이. 오보일; 제임스 더블유. 버밍엄; 글렌 디. 매티슨; 제임스 디. 제발트
Original assignee: 알스톰 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2013-10-11
Also published as: JP2014178109A; CN102422112A; US20160153726A1; JP5908027B2; CN103994688B; EP2667138B1; US20190154354A1; AU2010245218A1; IL230376A; TWI548856B; MX339981B; SG185973A1; IL215250A; CA2759895A1; EP2427712A1; IL215250A0; BRPI1014805A8; CN102422112B; KR20130059427A; TW201102609A

Abstract

로터리식 재생 열교환기용 열전달 시트(60,160.260,360)는 인접한 열전달 시트(60,160.260,360)들 사이에서 공간을 제공하는 시트 간격유지 구조(59)와, 상기 시트 간격유지 구조(59)들 사이의 섹션내에서 파형표면(68,70)(주름형)들을 포함하도록 형성되어 있다. 상기 파형표면(68,70)들은 일정 간격으로 이격된 로브(64,72)들로서 제작되고, 상기 시트 간격유지 구조(59)들에 대하여 일정 각도로 연장한다. 상기 파형표면(68,70)들은 열전달 시트(60,160.260,360) 사이를 흐르는 공기 또는 연도가스에 난류를 형성시켜서 열전달을 향상시킨다. 상기 열전달 시트(60,160.260,360)들은 그것들의 로브(64,72)들 각도를 달리하는 파형표면들을 포함할 수 있다.

Description

로터리식 재생 열교환기용 열전달 시트{HEAT TRANSFER SHEET FOR ROTARY REGENERATIVE HEAT EXCHANGER}

본 발명의 장치는 로터리식 재생 열교환기에 사용되는 타입의 열전달 시트에 관한 것이다.

로터리식 재생 열교환기는 통상적으로 가열로(a furnace), 스팀 발생기 또는 연도가스 처리장치로부터 배출되는 연도가스로부터 열을 회수하기 위하여 사용되는 장치이다. 종래의 로터리식 재생 열교환기는 가열된 연도가스가 상기 열교환기를 통하여 흐를 수 있도록 하기 위하여 연도가스 유입덕트와 연도가스 배출덕트를 형성하는 하우징의 내부에 로터(a rotor)를 장착하고 있다. 상기 하우징은 또한 다른 세트의 유입덕트와 배출덕트를 형성하여 회수된 열 에너지를 갖는 가스 흐름이 흐르도록 하고 있다. 상기 로터는 방사상으로 형성된 격판 또는 다이아프램들을 구비하여 그 사이에서 다수의 격실을 형성하고, 열전달 시트를 고정시키기 위한 바스켓(a basket) 또는 프레임들을 지지하고 있다.

상기 열전달 시트들은 상기 바스켓 또는 프레임내에 적층되어 있다. 전형적으로, 다수의 시트들이 각각의 바스켓 또는 프레임 내에 적층되어 있다. 상기 시트들은 상기 바스켓 또는 프레임내에서 이격된 상태로 밀접하게 적층되어 상기 시트들 사이에서 가스가 흐르기 위한 통로를 형성하고 있다. 열전달 요소 시트들의 예들이 미국특허 제2,596,642호; 제2,940,736호; 제4,363,222호; 제4,396,058호; 제4,744,410호; 제4,553,458호; 제6,019,160호; 및 제5,836,379호 등에 제공되어 있다.

고온 가스는 상기 열교환기를 통하여 유도되어 열을 상기 시트들에 전달한다. 상기 로터가 회전하면, 상기 회수가스 흐름(공기측 흐름)은 상기 가열된 시트상으로 유도되며, 그에 따라서 회수가스가 가열되도록 한다. 여러 경우에 있어서, 상기 회수가스 흐름은 가열되고, 가열로 또는 스팀 발생기로 제공되는 연소 공기로 이루어진다. 이하에서는, 상기 회수가스 흐름은 연소 공기 또는 공기를 의미하는 것으로 간주한다. 로터리식 재생 열교환기들의 다른 형태에서는, 상기 시트들이 고정식이고, 상기 연도가스와 상기 회수가스 덕트들이 회전된다.

본 발명은 로터리식 재생 열교환기에 사용되는 타입의 열전달 시트를 제공한다.

본 발명의 일 견지(aspect)에서 로터리식 재생 열교환기내에서 사용되는 열전달 시트가 제공된다. 가스 흐름은 상기 열전달 시트를 가로질러서 선단 모서리로부터 후단 모서리까지 수용된다. 상기 열전달 시트는 부분적으로는 리브들(또한 "노치들(notches)"로도 알려짐) 또는 평편부들과 같은 다수의 시트 간격유지 구조들로서 형성되고, 공기 또는 연도가스와 같은 열전달 유체의 흐름 방향에 실질적으로 평행으로 연장한다. 상기 시트 간격유지 구조는 인접한 열전달 시트들 사이에서 간격 유지체(spacers)들을 형성한다. 또한 상기 열전달 시트는 인접한 시트 간격유지 구조사이에서 연장하는 파형 표면들을 포함하며, 각각의 파형 표면들은 로브(lobes)들(또한 "파형 구조" 또는 "주름 구조"로도 알려짐)에 의해서 형성된다. 다른 파형 표면의 로브들은 상기 시트 간격유지 구조에 대해 각도(Au)를 형성하여 연장하고, 상기 각도(Au)는 상기 파형 표면의 적어도 일부분에서 다르며, 그에 따라서 동일한 열전달 시트상에서 다른 형태의 표면 형상을 제공한다. 또한 상기 각도(Au)는 각각의 로브들에 대해서 변경될 수 있어서 연속적으로 변화하는 표면 형상을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면 로터리식 재생 열교환기에 사용되는 열전달 시트가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명란에 기재된 주제는 명세서의 결어부분에 기재된 특허청구범위내에서 특별하게 지적되어 있고, 명확하게 권리화되어 있다. 상기에서 설명된 그리고 그 이외의 특징들과 작용효과들은 첨부 도면을 참조하여 이하에 기재된 상세한 설명으로부터 명확하게 이해될 것이다:
도 1은 종래 기술에 따른 로터리식 재생 열교환기의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 3개의 열전달 시트를 포함하는 바스켓의 상부측 평면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 3개의 열전달 시트의 일부분을 적층된 구조로 도시한 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 열전달 시트를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라서 동일 시트상에 2개의 다른 표면 형상을 갖는 열전달 시트를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 단면 VI-VI을 따라서 절취된 열전달 시트의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 단면 VII-VII을 따라서 절취된 열전달 시트의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 8은 동일 시트상에 2개의 다른 표면 형상들을 갖는 다른 배열을 도시한 열전달 시트의 일 실시 예를 도시한 측면도이다.
도 9는 동일 시트상에 3개 또는 그 이상의 다른 표면 형상들을 갖는 다른 열전달 시트를 도시한 측면도이다.
도 10은 시트 길이 방향으로 연속적으로 변화하는 표면 형상을 도시한 열전달 시트의 또 다른 실시 예를 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 3매의 열전달 시트들이 적층된 상태로 도시된 다른 실시 예의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 12는 3매의 열전달 시트들이 적층된 상태로 도시된 다른 실시 예의 일부분을 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라서 동일 시트상에 2개의 다른 표면 형상들을 갖는 열전달 시트를 도시한 측면도이다.

도 1에 관련하여, 로터리식 재생 열교환기가 일반적인 참조 부호(10)로서 표시되어 있고, 하우징(14) 내에 장착된 로터(12)를 구비하고 있다. 상기 하우징(14)은 연도가스 유입덕트(20)와 연도가스 배출덕트(22)를 형성하여 상기 열교환기(10)를 통과하여 가열된 연도가스 흐름(36)이 흐르는 것을 수용하고 있다. 또한, 상기 하우징(14)은 공기 유입덕트(24)와 공기 배출덕트(26)를 형성하여 상기 열교환기(10)를 통과하여 연소 공기(38)가 흐르는 것을 수용하고 있다. 상기 로터(12)는 방사상 격판(16)들 또는 다이아프램들을 구비하고, 그 사이에서 다수의 격실(17)들을 형성하며, 열전달 시트(또한, "열전달 요소"로도 알려짐)의 바스켓들(프레임들)(40)을 지지하고 있다. 상기 열교환기(10)는 섹터 판(28)들에 의해서 공기 섹터와 연도가스 섹터로 나뉘어지고, 이는 상기 로터(12)의 상부 및 하부면에 인접한 하우징(14)을 가로질러서 연장한다. 도 1은 하나의 공기 흐름(38)을 도시하고 있지만, 다수의 공기 흐름들이 흐를 수 있으며, 예를 들면 3개의 섹터 및 4개의 섹터 구조를 통하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조는 다수의 예열된 공기 흐름을 제공하고, 각각 다른 용도로 유도될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 시트 바스켓(40)(이하, "바스켓(40)"이라 함)의 일례는 프레임(41)을 포함하고, 그 내부에 열전달 시트(42)들이 적층되어 있다. 단지 제한된 수의 열전달 시트(42)들이 도시되어 있지만, 상기 바스켓(40)은 전형적으로 열전달 시트(42)들로 채워져 있을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열전달 시트(42)들은 상기 바스켓(40) 내에 밀집된 상태로 적층되고, 인접한 열전달 시트(42)들 사이에서 통로(44)들을 형성하고 있다. 작동 도중에, 공기 또는 연도가스는 상기 통로(44)들을 통하여 흐른다.

도 1 및 도 2에 관련하여, 상기 가열된 연도가스 흐름(36)은 열교환기(10)의 가스 섹터를 통과하도록 유도되고, 열전달 시트(42) 측으로 열을 전달한다. 그 다음, 상기 열전달 시트(42)들은 축(18)을 중심으로 열교환기(10)의 공기 섹터측으로 회전되며, 그곳에서 연소 공기(38)가 열전달 시트(42) 위로 유도되고, 그에 따라서 가열된다.

도 3 및 도 4에 관련하여, 종래의 열전달 시트(42)들이 적층된 상태로 도시되어 있다. 전형적으로, 열전달 시트(42)들은 철제 평판형 부재들이며, 하나 혹은 그 이상의 리브(50)들(또한 "노치들"로도 알려짐)과, 부분적으로 파형 피크(53)들에 의해서 형성된 파형 표면(52)을 포함하는 형상으로 이루어져 있다. 상기 파형 피크(53)들은 서로 교대하는 형태로 상부 및 하부측으로 연장한다(또한 "주름 구조"로도 알려짐).

또한 상기 열전달 시트(42)들은 다수의 보다 큰 리브(50)들을 포함하며, 그 각각은 일반적으로 동일한 간격으로 떨어져서 위치된 리브 피크(51)들을 포함하고, 이것들은 서로서로 인접하여 적층되면 인접한 열전달 시트(42)들 사이에서 간격을 유지하도록 동작하며, 상호 작용하여 통로(도 2에서 부호 44)의 측면을 형성하게 된다. 이것들은 상기 열전달 시트(42)들 사이에서 공기 또는 연도가스의 흐름을 수용한다. 종래 기술의 열전달 시트(42) 내에서 상기 파형 표면(52)들을 형성하는 상기 파형 피크(53)들은 모두 동일한 높이이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 리브(50)들은 상기 로터(도 1에서 부호(12))를 통한 공기 또는 연도가스 흐름에 대해 사전에 결정된 각도(예를 들면, 0도)로 연장한다.

종래 기술에서 파형 표면(52)들을 형성하는 파형 피크(53)들은 상기 리브들에 대해서 동일한 각도(A_u)로 배열되고, 그에 따라서 "공기 흐름"으로 표시된 화살표들로 나타내어진 공기 또는 연도가스 흐름에 대해 동일 각도로 배열된다. 상기 파형 표면(52)들은 다른 것들 중에서도, 상기 통로(도 2에서 부호(44))를 통과하여 흐르는 공기 또는 연도가스 흐름내에서 난류를 증가시키고, 그에 따라서 상기 열전달 시트(42)들의 표면에 형성된 열경계 층을 붕괴시킨다. 이와 같은 방식으로, 상기 파형 표면(52)들은 열전달 시트(42)와 공기 또는 연도가스 사이에서 열전달을 증가시킨다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 새로운 열전달 시트(60)는 길이(L)을 갖고, 실질적으로 열전달 매체(이하, "공기 또는 연도가스")의 흐름 방향에 평행하며, 선단 모서리(80)로부터 후단 모서리(90)로 연장한다. 상기 용어들 "선단 모서리" 및 "후단 모서리"들은 여기에서 편의상 사용된 것이다. 그것들은 상기 시트(60)를 가로질러서 화살표로 지시되고, "공기 흐름"으로 표시된 고온 공기의 흐름에 관련된 것이다.

상기 열전달 시트(60)는 로터리식 재생 열교환기내에서 종래의 열전달 시트(42)들 대신에 사용될 수 있다. 예를 들면, 열전달 시트(60)들은 로터리식 재생 열교환기내에서 사용되기 위하여 바스켓(40) 내에서 적층되고 삽입될 수 있다.

상기 열전달 시트(60)는 시트 간격유지 구조(59)를 그 상부에 형성하며, 이는 시트(60)들 사이에서 필요한 간격을 유지시키고, 상기 시트(60)들이 바스켓(40)(도 2 참조) 내에 적층되는 때에, 서로 인접한 열전달 시트(60)들 사이에서 흐름 통로(61)를 형성한다. 상기 시트 간격유지 구조(59)는 상기 열전달 시트의 길이(도 5의 L)를 따라서 실질적으로 간격이 유지된 상태로 연장하며, 상기 열교환기의 로터를 통한 공기 또는 연도가스 흐름 방향에 실질적으로 평행으로 유지된다. 각각의 흐름 통로(61)는 상기 시트(60)의 전체 길이(L)를 따라서, 인접한 리브(62)들 사이에서 선단 모서리(80)로부터 후단 모서리(90) 까지 연장한다.

도 6및 도 7에 도시된 실시 예에서, 상기 시트 간격유지 구조(59)는 리브(62)로서 도시되어 있다. 각각의 리브(62)는 제1 로브(64)와 제2 로브(64')로 형성된다. 상기 제1 로브(64)는 피크(정점)(66)을 형성하며, 상기 제2 로브(64')에 의해 형성된 피크(66')로부터 일반적인 반대방향에서 외측으로 향하여 향해 형성된다. 상기 피크(66 및 66')들 사이에서 하나의 리브(62)의 전체 높이는 각각 H_L 이다. 상기 리브(62)들의 피크(66,66')들은 인접한 열전달 시트(60)들에 결합하여 서로 인접한 열전달 시트들 사이에서 간격을 유지시킨다. 상기 열전달 시트(60)들은 하나의 열전달 시트 상의 리브(62)들이 서로 인접한 열전달 시트들 상의 리브(62)들 사이에서 지지를 위하여 대략 중간 부분에 위치하도록 배열된다.

이는 당 업계에서는 현저하게 진보된 기술이며, 그 이유는 종래에는 하나의 시트상에 2가지의 다른 타입의 파형 구조를 어떻게 형성할지를 몰랐었기 때문이다. 본 발명은 파형 섹션 사이에서 죠인트부 또는 용접부에 대한 필요성이 없이도 그와 같이 형성할 수 있다.

또한 상기 시트 간격유지 구조(59)는 다른 형태로서 상기 시트(60)들 사이에서 필요한 간격을 유지하고, 서로 인접한 열전달 시트(60)들 사이에서 흐름 통로(61)들을 형성할 수 있음이 고려될 수 있다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 열전달 시트(60)는 길이방향으로 연장하는 평편 영역(88)의 형태로서, 인접한 열전달 시트의 리브(62)들에 실질적으로 평행하고, 균일하게 간격이 유지되며, 그 위에는 인접한 열전달 시트의 리브(62)들이 놓여지는 시트 간격유지 구조(59)를 포함할 수 있다. 상기 리브(62)들과 같이, 상기 평편 영역(88)들은 상기 열전달 시트(60)의 전체 길이(L)를 따라서 실질적으로 연장한다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 시트(60)는 교대로 형성된 리브(62)들과 평편 영역(88)들을 포함할 수 있으며, 이것들은 인접한 시트(60)의 교대로 형성된 리브(62)들과 평편 영역(88)들 상에 놓여진다. 다르게는, 도 12에 도시된 바와 같이, 하나의 열전달 시트(60)가 모두 길이방향으로 연장하는 평편 영역(88)을 포함하고, 다른 열전달 시트(60)가 모든 리브(62)들을 포함하는 구조로 이루어질 수도 있다.

도 5 내지 도 7을 다시 참조하면, 상기 시트 간격유지 구조(59)들 사이에서 열전달 시트(60) 상에는 몇몇의 파형 표면(68 및 70)들이 배치된다. 각각의 파형 표면(68)은 상기 시트 간격유지 구조(59)들 사이에서 다른 파형 표면(68)들에 실질적으로 평행으로 연장한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 파형 표면(68)은 로브(72,72')(파형 또는 주름형)들에 의해서 형성된다. 각각의 로브(72,72')는 부분적으로 U-형상의 채널을 형성하며, 각각 피크(74,74')와 각각 로브(72,72')를 구비하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 피크(74,74')의 융기부를 따라서 형성된 방향으로 상기 열전달 시트(60)를 따라서 연장한다. 각각의 파형 표면(68)들은 피크 대 피크 높이(H_u1)을 갖는다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 각각의 파형 표면(70)은 상기 시트 간격유지 구조(59)들 사이에서 다른 파형 표면(70)들에 실질적으로 평행으로 연장한다. 각각의 파형 표면(70)은 하나의 로브(파형 또는 주름형)(76)을 포함하며, 이는 다른 로브(파형 또는 주름형)(76')으로부터 반대 방향으로 돌출한다. 각각의 로브(76,76')들은 부분적으로 채널(61)을 형성하여 각각 피크(78,78')들을 갖고, 각각의 로브(76,76')들은 상기 열전달 시트(60)를 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 피크(74,74')의 융기부를 따라서 형성된 방향으로 연장한다. 각각의 파형 표면(70)들은 피크 대 피크 높이(H_u2)을 갖는다.

상기 파형 표면(68)들의 로브(72,72')들은 파형 표면(70)들의 로브(76,76')들과는 다른 각도에서 연장하며, 상기 시트 간격유지 구조(59)에 관련하여, 각각 각도(A_u1)과 각도(A_u2)로 도시되어 있다.

상기 시트 간격유지 구조(59)는 일반적으로 상기 열전달 시트(60)를 가로지르는 공기 또는 연도가스의 주 흐름방향에 평행하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 파형 표면(68)들의 채널들은 상기 시트 간격유지 구조(59)의 방향에 실질적으로 평행으로 연장하며, 상기 파형 표면(70)들의 채널들은 파형 피크(78)와 동일한 방향으로 경사 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 만일 A_u1이 0도라면, 본 실시 예에서 A_u2는 대략 45도이다. 대조적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 열전달 시트(42)들 내에서의 파형 표면(52)들 모두는, 인접한 시트 간격유지 구조(59)에 대해서 동일 각도 A_u로 연장한다.

여기에서 기대된 각도는 단지 예시적인 목적이다. 본 발명은 넓은 범위의 각도를 포함하는 것임을 알아야 한다.

도 5(및 도 8)의 파형 표면(68)들의 길이(L₁)는 열전달 유체 흐름, 필요한 열전달, 황산, 응축 화합물, 및 특정 물질들이 열전달 표면상에 수집되는 영역의 위치, 및 청소를 위하여 필요한 매연 송풍기 통풍과 같은 팩터들을 고려하여 선택될 수 있다. 매연 송풍기들은 열전달 시트들을 소제하기 위해 사용되어 왔다. 이는 고압의 공기 또는 흐름을 상기 적층된 요소들 사이의 통로들(도 2의 부호(44), 도 6,7,11,12의 부호(61))을 통하여 통과시켜서 열전달 시트의 표면으로부터 미립자로 이루어진 부착물을 분리시킨다. 작동 도중에 상기 열전달 표면에 부착할 부착물의 제거를 돕기 위하여, 상기 부착물의 전부 또는 일부가 열교환기의 로터를 통과하는 공기 또는 연도가스의 흐름 방향(도 1에서 부호(36,38))에 실질적으로 평행한 열전달 시트의 단면 상에 위치되도록 하는 거리가 되도록 L₁을 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 바람직하게는 L₁은 열전달 시트(60)의 전체 거리(L)의 1/3보다 작을 수 있으며, 보다 바람직하게는, 열전달 시트(60)의 전체 거리(L)의 1/4보다 작을 수 있다. 이는 충분한 량의 파형 표면(70)을 제공하여 열전달 유체의 난류 흐름을 형성하고, 그리고 상기 난류 흐름이 상기 파형 표면(70)을 가로질러서 연속하게 된다. 파형 표면(70)은 충분히 견고하게 구축되어 작동 조건의 전체 범위를 견딜 수 있고, 열전달 시트(60)를 위한 매연 송풍기의 분사류를 이용하여 소제하는 것을 포함한다.

여기에서 설명된 길이들은 단지 예시적인 목적으로 사용된 것이다. 본 발명은 광범위한 다양한 길이와 길이 비율을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.

일반적으로, 연료중에 황 함유량이 높을 수록, 최적의 성능 발휘를 위하여 보다 L₁(및 L₂, L₃)가 길어야 한다. 또한, 공기 예열장치로부터의 가스 배출온도가 낮을 수록, 최적의 성능 발휘를 위하여 보다 L₁(및 L₂, L₃)가 길어야 한다.

도 6 및 도 7에 관련하여, H_u1 및 H_u2 들이 동일한 것으로 고려된다. 다르게는, H_u1 및 H_u2 들이 다를 수 있다. 예를 들면, H_u1 이 H_u2 보다 작을 수 있고, H_u1 및 H_u2 들 모두는 H_L 보다 작을 수 있다. 대조적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 열전달 시트(42)들 내의 파형 표면(52)들은 모두 동일한 높이들이다.

본 발명의 발명자들에 의해서 이루어진 CFD 모델링은 도 5의 실시 예가 매연 송풍기 분사류가 보다 높은 속도와 높은 운동 에너지를 유지하여 흐름 통로(도 6 및 7의 부호(61)) 내의 보다 깊은 위치에 도달하도록 허용하고, 이는 보다 향상된 청소 효과를 기대할 수 있는 것을 보여주었다.

도 5의 실시 예는 매연 송풍기 분사류에 의한 보다 높은 청소 효과를 얻을 수 있도록 하고, 잠재적으로는 열전달 표면상에 보다 끈적하게 부착된 부착물을 쉽게 청소할 수 있도록 하여주는데, 그 이유는 상기 파형 표면(68)들이 선단 모서리(80)로 향하는 분사류에 보다 양호하게 정렬되어 매연 송풍기 분사류가 흐름 통로(도 6,7의 부호(61))를 따라서 보다 양호하게 침투할 수 있도록 허용하기 때문이라 여겨진다.

뿐만 아니라, 상기 파형 표면(68)의 구조가 열전달 시트(60)들 사이에서 보다 양호한 시선을 제공하는 경우에는, 여기에 기재된 열전달 시트는 적외선(고온 지점) 감지기에 보다 호환적으로 사용된다.

도 5의 실시 예는 매연 송풍 시험에서 보다 떨림이 적은 것으로 판명되었다. 일반적으로, 열전달 시트들의 떨림은 그것이 시트들의 과도한 변형을 초래하고, 서로들에 대해서 마모를 발생시키며, 그에 따라서 시트의 유효 수명을 단축시키기 때문에 바람직하지 못한 것이다. 상기 파형 표면(68)들은 실질적으로 매연 송풍기 분사류(공기 흐름)의 방향에 정렬되어 있기 때문에, 상기 매연 송풍기 분사류의 속도와 운동 에너지는 상기 흐름 채널(도 6,7의 부호(61))을 따라서 깊은 깊이까지 보존된다. 이는 열전달 표면상에서 부착물의 제거에 필요한 보다 많은 에너지를 갖게 된다.

도 8은 열전달 시트(160)의 다른 실시 예를 도시하며, 3가지의 표면 형상을 포함한다. 열전달 시트(60)와 유사한 방식으로, 열전달 시트(160)는 일정 간격으로 이격된 일련의 시트 간격유지 구조(59)를 포함하며, 이는 길이방향으로 연장하고, 열교환기의 로터를 통한 공기 또는 연도가스 흐름의 방향과 실질적으로 평행하다.

열전달 시트(160)는 또한 파형 표면(68,70)들을 포함하며, 파형 표면(68)들은 열전달 시트(160)의 선단 모서리(80)와 후단 모서리(90)상에 위치된다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 파형 표면(68)들의 로브(72)들은 시트 간격유지 구조(59)에 대해 각도(A_u1)으로 표시된 제1 방향으로 연장한다. 여기서 A_u1 은 0도 인데, 그 이유는 시트 간격유지 구조(59)가 로브(72)에 평행하기 때문이다. 파형 표면(70)들의 로브(76)들은 시트 간격유지 구조(59)에 대해 A_u2로 표시된 제2 방향으로 연장한다.

그러나, 본 발명은 이에 제한되지는 않으며, 상기 시트(60)의 후단 모서리(90)에서 파형 표면(68)들은 선단 모서리(80)에서 파형 표면(68)들과는 다르게 경사질 수 있기 때문이다. 상기 파형 표면(68)들의 높이는 또한 상기 파형 표면(70)들의 높이에 대해 다르게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 후단 모서리(90)에서 파형 표면(68)들의 길이(L₃)와, 상기 선단 모서리(80)에서 파형 표면(68)들의 길이(L₂)의 합은 열전달 시트(60)의 길이(L)의 1/2보다 작다. 바람직하게는, 열전달 시트(60)의 전체 길이(L)의 1/3보다 작다. 도 8의 열전달 시트(160)는 예를 들면, 매연 송풍기들이 선단 모서리(80)와 후단 모서리(90) 모두에서 유도되는 경우에 사용될 수 있다.

본 발명의 열전달 시트는 각각의 흐름 통로(61) 길이를 따라서 임의의 다른 수의 표면 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 9는 열전달 시트(260)를 도시하며, 3가지의 다른 표면 형상을 구비하고 있다. 열전달 시트(60,160)와 유사한 방식으로, 열전달 시트(260)는 일정 간격으로 이격된 시트 간격유지 구조(59)를 포함하며, 이는 길이방향으로 연장하고, 열교환기의 로터를 통한 공기 또는 연도가스 흐름의 방향과 평행하며, 인접한 시트(260)들 사이에서 흐름 통로(61)를 형성한다.

또한 열전달 시트(260)는 파형 표면(68,70 및 71)들을 포함하며, 파형 표면(68)들은 선단 모서리(80)상에 위치된다. 도시된 바와 같이, 파형 표면(68)들의 로브(72)들은 각도(A_u1)으로 표시된 제1 방향으로 연장한다(예를 들면, 도시된 바와 같이, 시트 간격유지 구조(59)에 대해 평행으로). 파형 표면(70)들의 로브(76)들은 시트 간격유지 구조(59)에 대해 각도(A_u2)로 표시된 제2 방향으로 상기 열전달 시트(260)를 가로질러서 연장하고, 파형 표면(71)들의 로브(73)들은 시트 간격유지 구조(59)에 대해 각도(A_u3)로 표시된 제3 방향으로 상기 열전달 시트(260)를 가로질러서 연장하며, 이는 각도(A_u2) 및 각도(A_u1)와는 다른 것이다. 예를 들면, 각도(A_u3)는 시트 간격유지 구조(59)에 대해 각도(A_u2)의 음(반사상) 각도일 수 있다. 여기에 개시된 다른 실시 예들과 같이, 파형 표면(68,70 및 71)의 높이(H_u1 및 H_u2)들은 변화될 수 있다.

도시된 바와 같이, 파형 표면(70 및 71)들은 열전달 시트(260)를 따라서 교대로 형성되어 열전달 유체가 흐르는 경우, 증가된 난류를 제공하게 된다. 상기 난류는 상기 열전달 시트(260)들에 보다 오랜 시간 동안 접촉하고, 그에 따라서 열전달을 향상시킨다. 또한 이와 같은 소용돌이 흐름은 흐름 유체들을 혼합하여 보다 균일한 흐름 온도를 제공한다.

이와 같은 난류는 최소한의 압력 강하를 이루면서, 전달되어지는 전체 열량의 현저한 증가를 이루게 되고, 열전달 시트(60)들의 열전달율을 크게 증가시키게 된다.

도 10에 관련하여, 열전달 시트(360)는 다수의 로브(376)들을 따라서 연속적으로 변화하는 표면 형상을 포함한다. 열전달 시트(60,160 및 260)와 유사한 방식으로, 열전달 시트(360)는 일정 간격으로 이격된 시트 간격유지 구조(59)를 포함하며, 이는 길이방향으로 연장하고, 열교환기의 로터를 통한 공기 또는 연도가스 흐름의 방향과 실질적으로 평행하며, 인접한 시트(360)들 사이에서 도 6 및 도 7의 흐름 통로(61)와 같은 흐름 통로를 형성한다.

흐름 통로(도 6,7,11 및 12의 흐름 통로(61)에 유사)들이 파형 표면(368)의 로브(376)들 아래에서 시트 간격유지 구조(59) 사이에 형성된다. 상기 로브(376)들은 시트 간격유지 구조(59)에 관련하여 시트(360)의 길이(L) 위로 선단 모서리(80)로부터 후단 모서리(90) 측으로 점증적으로 경사형성된다. 이와 같은 구조는 매연 송풍기의 분사류가 선단 모서리(80)로부터 상기 흐름 통로들의 내부로 종래 기술의 구조에 비하여 보다 큰 거리만큼 침투하도록 하여준다.

또한 이와 같은 구조는 후단 모서리(90) 근방에서 보다 큰 열전달과 유체 난류를 발생시킨다. 상기 파형 표면(368)들의 점증하는 경사는 다른 각도의 파형 표면들에 비해 급격한 형상천이의 필요성을 회피할 수 있도록 하여주고, 상기 파형 표면들이 더욱 매연 송풍기의 분사류에 정렬되도록 하여 보다 깊은 분사류의 침투와 보다 양호한 청소를 가능하게 한다. 상기 파형 표면(368)들의 높이들도 역시, 상기 열전달 시트(360)의 길이(L)를 따라서 변화될 수 있다.

도 11은 다른 변형 실시예를 도시하며, 여기서는 동일 부호가 부여된 구성품들은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 동일한 기능을 갖고 있다. 이와 같은 실시 예에서, 평편부(88)들은 각각의 시트 간격유지 구조의 좌우측 상에서 흐름 통로(61)들 사이에 보다 효과적인 밀봉 구조를 형성하는 피크(66,66')들과 만난다. 흐름 통로들은 "밀폐형 채널"로서 언급되어진다.

도 12는 본 발명의 또 다른 변형 실시예를 도시하며, 여기서는 동일 부호가 부여된 구성품들은 전술한 도면에서 도시된 바와 같은 동일한 기능을 갖고 있다. 이와 같은 실시 예는 도 11과는 다르며, 여기서 시트 간격유지 구조(59)들은 단지 중앙의 열전달 시트상에만 포함되어 있다.

도 13은 동일한 시트상에 2가지의 다른 표면 형상을 갖는 다른 배열을 도시한 열전달 시트의 평면도이다. 동일 부호가 부여된 구성품들은 전술한 도면에서 도시된 것과 같은 동일한 기능을 수행한다. 이와 같은 실시 예는 도 5의 구조와 유사하다. 이러한 실시 예에서, 인접한 파형 표면(70,79)들은 시트 간격유지 구조(59)들에 관련하여 반대 방향으로 경사 형성된 피크(78,81)들을 갖고 있다. 파형 피크(78)들은 시트 간격유지 구조(59)들에 관련하여 각도(A_u2)를 형성한다. 파형 피크(81)들은 시트 간격유지 구조(59)들에 관련하여 각도(A_u4)를 형성한다.

도 13은 설명을 목적으로 사용되지만, 본 발명은 여러가지 다른 실시 예들을 포함하는 것임을 알아야 하고, 이것들은 인접한 파형 섹션부의 평행한 로브들을 포함하며, 그 각각은 서로 반대로 정렬된 로브들의 각도로서 배치되어 있다.

본 발명은 상기에서 예시적인 실시 예들에 관련하여 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 균등물들이 그 구성 요소들에 대체될 수 있음을 잘 알수 있을 것이다. 또한, 여러가지 변형 구조들이 당업자들에게는 특별한 도구, 상황 또는 재료를 본 발명의 개시 내용에 채택하여 그 본질적인 범위를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음을 잘 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 그것을 구현하기 위한 최선의 모드로서 개시된 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 속한 모든 실시 예들을 포함하고자 하는 것이다.

Claims

로터리식 재생 열교환기용 열전달 시트(60,160,260,360)로서,
상기 열전달 시트(60,160,260,360)를 따라서 연장하고, 가스 흐름 방향에 실질적으로 평행하며, 인접한 열전달 시트(60,160,260,360) 사이에서 흐름 통로의 일부분을 형성하는 다수의 시트 간격유지 구조(59); 및
각각의 인접한 시트 간격유지 구조(59) 쌍 사이에 배치된 다수의 파형표면(68,70)들;을 포함하고,
상기 다수의 파형표면(68,70)들은:
상기 열전달 시트(60,160,260,360)를 따라서 연장하고, 서로에 대해 평행한 로브(74)들에 의해서 형성된 제1 파형표면(68); 및
상기 시트 간격유지 구조(59)들에 대한 제1 각도에서 상기 열전달 시트(60,160,260,360)를 따라서 연장하고, 서로에 대해 평행한 로브(76)들에 의해서 형성된 제2 파형표면(70);을 포함하며,
상기 제1 파형표면(68)의 로브(72)들은 상기 시트 간격유지 구조(59)에 평행하고,
상기 제1 파형표면(68)을 형성하는 로브(72)들은 각각 상부 피크(74)와 하부 피크(74')를 구비하며, 상기 제2 파형표면(70)을 형성하는 로브(76)들은 각각 상부 피크(78)와 하부 피크(78')를 구비하고, 상기 제1 파형표면(70)의 피크(78,78')들 사이의 평균 거리는 상기 제2 파형표면(68)의 피크(74,74')들 사이의 평균 거리와는 실질적으로 다르며,
상기 로브(72,76)들 중의 적어도 하나는 상기 인접한 시트 간격유지 구조들의 각각의 쌍 사이에 위치되는 피크들을 갖는 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260,360).
제1항에 있어서, 상기 제1 파형표면(68)은 상기 제2 파형표면(70)에 연결되고, 상기 파형표면(68,70)들에 의해서 형성된 흐름통로들은 유체적으로 연속 형성되며, 정렬된 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260,360).
제2항에 있어서, 상기 제1 파형표면(68)은 상기 열전달 시트(80)의 모서리에 근접하여 위치된 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260,360).
제2항에 있어서, 상기 다수의 파형표면(68,70)들은 추가적으로:
상기 열전달 시트(160)를 따라서 연장하고, 서로에 대하여 그리고 상기 시트 간격유지 구조(59)들에 대해 평행한 로브(72)들에 의해서 형성된 제3 파형표면(68)을 포함하고, 상기 제3 파형표면(68)은 상기 제1 파형표면(68)으로부터 상기 열전달 시트(160)의 반대편 모서리(90)에 근접하여 위치된 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(160).
삭제
제1항에 있어서, 상기 시트 간격유지 구조는 리브(62) 및 평편부(88)들 중 적어도 하나를 포함하는 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260,360).
삭제
삭제
로터리식 재생 열교환기(10)용 열전달 시트(60)로서,
상기 열전달 시트(60)를 따라서 연장하고, 가스 흐름 방향에 실질적으로 평행하며, 인접한 열전달 시트(60) 사이에서 흐름 통로(61)의 제1 부분을 형성하는 제1 시트 간격유지 구조(59);
상기 열전달 시트(60)를 따라서 연장하고, 상기 제1 시트 간격유지 구조(59)에 실질적으로 평행하며, 상기 흐름 통로(61)의 제2 부분을 형성하는 제2 시트 간격유지 구조(59);
상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들 사이의 열전달 시트(60)상에 배치되고, 상기 흐름 통로의 제3 부분을 형성하며, 상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들에 대한 제1 각도에서 상기 열전달 시트(60)를 따라서 연장하고, 서로에 대해 평행한 로브(76)들에 의해서 형성된 제1 파형표면(70); 및
상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들 사이의 열전달 시트(60)상에 배치되고, 상기 흐름 통로의 제4 부분을 형성하며, 상기 열전달 시트(60)를 따라서 연장하고, 서로에 대해 평행한 로브(72)들에 의해서 형성된 제2 파형표면(68)을 포함하며,
상기 제2 파형표면(68)의 로브(72)들은 상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들에 평행하고,
상기 제1 파형표면(70)을 형성하는 로브(76,76')들의 피크 대 피크 높이는 상기 제2 파형표면(68)을 형성하는 로브(72,72')들의 피크 대 피크 높이와는 다르며,
상기 로브(72,76)들 중의 적어도 하나는 상기 인접한 시트 간격유지 구조들의 각각의 쌍 사이에 위치되는 피크들을 갖는 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60).
제9항에 있어서, 상기 제2 파형표면(68)은 상기 열전달 시트(60)의 모서리(80)에 근접하여 위치된 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60).
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들 사이의 열전달 시트(160)상에 배치되고, 상기 흐름 통로의 제5 부분을 형성한 제3 파형표면(68)을 추가적으로 포함하고, 상기 제3 파형표면(68)은 상기 열전달 시트(160)를 따라서 연장하고, 서로에 대해 그리고 상기 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들에 대하여 평행한 로브(72)들에 의해서 형성되며, 상기 제3 파형표면(68)은 상기 제2 파형표면(68)으로부터 상기 열전달 시트(160)의 반대편 모서리(90)에 근접하여 위치되고, 상기 제1 파형표면(70)은 상기 제2 및 제3 파형표면(68)들 사이에 위치된 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(160).
제9항에 있어서, 상기 열전달 시트(260)는 다수의 서로 교대로 형성된 제1 및 제4 파형표면(70,70')들을 구비하고, 각각은 서로 다른 각도로 배치된 평행한 로브(76,76')들을 구비한 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(260).
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제9항에 있어서, 상기 각각의 제1 및 제2 시트 간격유지 구조(59)들은 리브(62) 및 평편부(88)들 중 적어도 하나를 포함하는 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260).
제9항에 있어서, 상기 시트 간격유지 구조(59)는 밀폐형 채널의 흐름 통로들을 형성하는 평편부(88)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 열전달 시트(60,160,260).
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