KR101363005B1

KR101363005B1 - 냉각탑 수분배 장치

Info

Publication number: KR101363005B1
Application number: KR1020130080925A
Authority: KR
Inventors: 송덕용; 양지석; 지장성
Original assignee: 주식회사 성지공조기술
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2014-02-14

Abstract

본 발명은 냉각수를 균일하게 분배하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각탑 수분배 장치에 관한 것으로, 냉각탑의 내부에 구비된 열교환부의 냉각을 위하여 냉각수를 상기 열교환부 측으로 분사하는 냉각탑의 수분배 장치로서, 상기 냉각탑의 높이 방향을 따라 열교환부의 상측에 배치되며 상기 냉각수가 유입되어 유동하는 유동공간을 구비하고 그 하면에 상기 유동공간으로 유입된 냉각수를 상기 열교환부 측으로 분사할 수 있는 복수의 분사공이 관통 형성된 판상의 타공부재와; 상기 타공부재의 유동공간 측으로 상기 냉각수를 유입시키도록 상기 타공부재과 연통되게 구비되는 냉각수 유입관을 포함함으로써, 냉각탑의 수분배 장치를 파이프 형상에서 플레이트 형상으로 변경함으로써 열교환기를 냉각시키는 냉각 효율을 향상시킴과 동시에 수분배 장치로 균일한 냉각수의 분배가 가능하도록 함으로써 열교환기를 균일하게 냉각시킬 수 있다.

Description

냉각탑 수분배 장치{WATER DISTRIBUTION DEVICE OF COOLING TOWER}

본 발명은 냉각탑 수분배 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉각탑의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각탑 수분배 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화설비 및 냉동, 냉장장치 등에서 운전되는 냉동기나 산업용 열교환기는 제거되어야 하는 폐열을 수반하며, 이 폐열을 제거하기 위해서는 냉각매체를 이용하여 폐열을 대기로 방출하여야 한다.

냉각탑의 냉각방식은 피냉각 유체보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제 대류시켜 현열 냉각을 하는 공랭식 냉각과, 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열을 이용하여 냉각하는 증발식 냉각으로 구분되며, 증발 냉각 방식의 냉각탑은 어떤 다른 냉각장치보다 냉각효과가 크고 경제적이기 때문에 널리 사용되고 있다.

통상의 증발 냉각식 냉각탑은, 공기는 수직상향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 대향류형(counter flow type)냉각탑과, 공기는 수평으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 직교류형(cross flow type) 냉각탑으로 구분되며, 냉각수의 유동 방식은, 냉각수와 공기가 개방된 열교환부(충진재)를 유동하면서 상호 접촉에 의하여 증발 열교환하는 개방식(Open Circuit Type)과, 냉각유체(냉각수 또는 냉매)가 유동하는 밀폐된 냉각코일의 외표면 상에 냉각수와 공기를 접촉시키면서 증발 열교환하는 밀폐식(Close Circuit Type)으로 구분되는 것이 일반적이나, 근래에 들어 냉각탑의 열교환 효율의 향상과, 수적음의 감소, 용수의 절감 등의 목적으로 개방식 열교환부와 밀폐식 열교환부를 혼용 채용한 하이브리드식

(Hybrid Circuit Type) 냉각탑의 개발과 그 수요가 증가되고 있다.

그리고 통풍방식에 있어서는, 냉각탑의 배기구에 설치되어 열교환부(이를 테면, 충진재 또는 전열관)를 통과하면서 열교환을 마친 고온의 공기를 흡입하여 배출하는 흡입통풍식과, 냉각탑의 급기구와 연통하게 설치되어 열교환부를 향해 외부공기를 압입 통풍하여 열교환을 마친 고온의 공기를 배기구로 배출하는 압입통풍식으로 구분된다.

도 1은 종래의 냉각탑의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 냉각탑은, 사다리꼴 모양의 충진재(10)과, 수관(20), 파이프 형상의 물분배관(30) 및 분사노즐(31)를 포함하는 물분배장치로부터 열교환부(40) 상에 분사된 물이 떨어지는 것을 받기 위한 수조(50)를 포함하여 구성된다.

물은 수조(50)으로부터 배출관(51)을 통하여 배출되며, 복수의 안개제거기 배플(60)이 열전달매체(40) 상부에 위치되며, 편의에 따라 물분배관(30)에 지지될 수 있다.

상기 충진재(10)은 송풍기(70)에 의해 추진되어 중간통로(71)를 통해 유입되는 공기와 마주하도록 배치되어 있으며, 중간통로(71)가 점진적으로 확장되도록 형성되어 송풍되는 공기가 퍼지면서 골고루 열교환부(40)를 냉각시키도록 구성된다.

그런데, 이러한 종래의 냉각탑에 있어서는, 상기한 물분배장치를 구성하는 물분배관(30)이 파이프 형상으로 형성되고 물분배관(30)의 경로상에 다수의 분사노즐(31)을 구비하여 분사노즐(31)을 통하여 냉각수를 열교환부(40) 측으로 분사하여 열교환부(40)의 냉각이 이루어지는 구조이므로 냉각수가 물분배장치에서 균일하게 분배되지 않아 열교환부(40)가 균일하게 냉각되지 않을 뿐만 아니라 그로 인하여 냉각 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 냉각탑의 수분배 장치를 파이프 형상에서 플레이트 형상으로 변경함으로써 열교환기를 냉각시키는 냉각 효율을 향상시킴과 동시에 수분배 장치로 균일한 냉각수의 분배가 가능하도록 함으로써 열교환기를 균일하게 냉각시킬 수 있는 냉각탑 수분배 장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 냉각탑의 내부에 구비된 열교환부의 냉각을 위하여 냉각수를 상기 열교환부 측으로 분사하는 냉각탑의 수분배 장치로서, 상기 냉각탑의 높이 방향을 따라 열교환부의 상측에 배치되며 상기 냉각수가 유입되어 유동하는 유동공간을 구비하고 그 하면에 상기 유동공간으로 유입된 냉각수를 상기 열교환부 측으로 분사할 수 있는 복수의 분사공이 관통 형성된 판상의 타공부재와; 상기 타공부재의 유동공간 측으로 상기 냉각수를 유입시키도록 상기 타공부재과 연통되게 구비되는 냉각수 유입관을; 포함한 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치를 제시한다.

여기서, 상기 유동공간은 복수로 구획되어 구비되고, 각각의 상기 유동공간 내부에는 상기 유동공간의 내부 높이를 낮추어 상기 유동공간으로 냉각수가 유입시에 압력을 유지시킬 수 있도록 절곡 형성된 압력유지 보강판이 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉각수 유입관을 통하여 상기 유동공간으로 유입되는 상기 냉각수를 상기 타공부재의 전면적으로 균일하게 분배할 수 있도록 상기 타공부재와 상기 냉각수 유입관 사이에는 냉각수 분배기가 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 냉각수 분배기는 내부에 일정한 분배공간을 구비한 직육면체 형상의 부재로서 일측면에 상기 냉각수 유입관과 연통되는 연통공이 형성되고, 타측 장방면에 상기 타공부재와 연통되어 상기 냉각수가 유출되는 유출공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 연통공 출구측의 상기 냉각수 분배기의 내부에는 상기 냉각수 분배기를 통하여 유입되는 냉각수를 분배하여 상기 타공부재 측으로 유입시키는 'Y'자 형상 또는 '+'자 형상 등의 균등분배구조의 분배플레이트가 설치되며, 상기 분배플레이트는 상기 분배공간을 복수의 분배부로 구획할 수 있다.

아울러, 상기 유동공간의 내부에는 상기 복수의 분배부와 각각 연통되는 별도의 공간을 형성할 수 있도록 상기 유동공간을 구획하는 복수의 격벽이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 복수의 분배부 사이에는 차폐판이 형성될 수 있다.

또한, 상기 분사공은 상기 열교환부를 형성하는 냉각코일의 연직 상부에 상기 냉각코일과 냉각코일 사이의 이격 거리와 동일한 이격 거리만큼 이격되어 복수의 열을 이루도록 배치될 수 있다.

아울러, 상기 냉각수 분배기의 상기 유출공에는 상기 냉각수에 포함된 이물질을 여과시킬 수 있는 거름망이 설치될 수 있다.

본 발명은 냉각탑의 수분배 장치를 파이프 형상에서 플레이트 형상으로 변경함으로써 열교환기를 냉각시키는 냉각 효율을 향상시킴과 동시에 수분배 장치로 균일한 냉각수의 분배가 가능하도록 함으로써 열교환기를 균일하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 냉각탑의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑 수분배 장치가 구비된 냉각탑의 구조를 도시한 단면도이며,
도 3은 도 2의 냉각탑 수분배 장치의 타공부재와 냉각수 분배기의 결합구조를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 2의 냉각수 분배기와 냉각수 유입관의 결합구조를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑 수분배 장치가 구비된 냉각탑의 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 냉각탑 수분배 장치의 타공부재와 냉각수 분배기의 결합구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2의 냉각수 분배기와 냉각수 유입관의 결합구조를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각탑 수분배 장치는, 냉각탑(1)의 내부에 구비된 열교환부(600)의 냉각을 위하여 냉각수를 열교환부(600) 측으로 분사하는 냉각탑의 수분배 장치로서, 냉각탑(1)의 높이 방향을 따라 열교환부(600)의 상측에 배치되며 상기 냉각수가 유입되어 유동하는 유동공간(110)을 구비하고 그 하면에 유동공간(110)으로 유입된 냉각수를 열교환부(600) 측으로 분사할 수 있는 복수의 분사공(120)이 관통 형성된 판상의 타공부재(100)와, 타공부재(100)의 유동공간(110) 측으로 상기 냉각수를 유입시키도록 타공부재(100)과 연통되게 구비되는 냉각수 유입관(200)을 포함하여 구성되어 있다.

도 2를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑 수분배 장치가 구비된 냉각탑의 구조를 살펴보면, 냉각탑은 충진재(400)와, 타공부재(100)와 냉각수 유입관(200)을 포함하는 수분배 장치로부터 열교환부(600) 상에 분사된 물이 떨어지는 것을 받기 위한 수조(700)를 포함하여 구성된다.

물은 수조(700)으로부터 배출관(710)을 통하여 배출되며, 복수의 안개제거기 배플(800)이 열교환부(600) 배후에 위치되며, 편의에 따라 수분배 장치에 지지될 수 있다.

상기 충진재(400)는 송풍기(900)에 의해 추진되어 중간통로(910)를 통해 유입되는 공기와 마주하도록 배치되어 있으며, 중간통로(910)가 점진적으로 확장되도록 형성되어 송풍되는 공기가 퍼지면서 골고루 열교환부(600)를 냉각시키도록 구성된다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 수분배 장치는 열교환부(600)의 상부에 구비되어 열교환부(600) 측으로 냉각수를 분사하여 열교환부(600)를 냉각시키는 역할을 하는 부재로서, 내부에 냉각수가 유입되어 유동하는 유동공간(110)이 형성된 타공부재(100)와, 타공부재(100)의 유동공간(110) 측으로 냉각수가 유입되도록 하는 냉각수 유입관(200)을 포함하여 구성되어 있다.

타공부재(100)는 내부에 유동공간(110)이 형성된 일정 두께를 갖는 판상의 부재로서, 유동공간(110)으로 유입된 냉각수를 열교환부(600)를 형성하는 냉각코일 측으로 분사할 수 있도록 그 하측 판면에는 복수의 분사공(120)이 열과 행을 이루도록 관통 형성되어 있다.

이러한 분사공(120)은 열교환부(600)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 열교환부(600)를 형성하는 냉각코일의 연직 상부에 상기 냉각코일과 냉각코일 사이의 이격 거리와 동일한 이격 거리만큼 이격되어 복수의 열을 이루도록 배치되는 것이 효과적이다.

그리고, 타공부재(100)의 유동공간(110)은 복수로 구획되어 구비되고, 각각의 유동공간(110) 내부에는 유동공간(110)의 내부 높이를 낮추어 유동공간(110)으로 냉각수가 유입시에 압력을 유지시킬 수 있도록 절곡 형성된 압력유지 보강판(140)이 설치되어 있다.

압력유지 보강판(140)은 양측이 절곡 형성되어 대략 'ㄷ'자 형상의 단면을 갖는 부재로서, 양단부가 유동공간(110)의 상면 내측에 고정 결합된다.

타공부재(100)는 그 하측에 배치되는 열교환부(600)의 크기나 혹은 개수에 따라서 가로 방향이 길게 형성된 직사각 단면을 갖도록 형성될 수도 있고, 세로 방향이 길게 형성된 직사각 단면을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다.

이러한 판상의 타공부재(100)에 의하여 냉각탑의 수분배 장치는 그 두께를 종래의 300 mm ~ 400 mm를 개선하여 190 mm까지 줄일 수 있으므로 냉각탑 내부의 공간활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.

냉각수 유입관(200)은 열교환부(600)를 냉각시킬 수 있는 냉각수를 타공부재(100)의 내부로 유입시키는 역할을 하는 부재로서, 타공부재(100)와는 냉각수 분배기(300)에 의하여 연통된다.

즉, 타공부재(100)와 냉각수 유입관(200) 사이에는 냉각수 분배기(300)가 구비되며, 냉각수 분배기(300)에 의하여 냉각수 유입관(200)을 통하여 타공부재(100)의 유동공간(110)으로 유입되는 냉각수를 효과적으로 분배시킴으로써 열교환부(600)에 대한 냉각 효율을 향상시키게 된다.

냉각수 분배기(300)는 내부에 일정한 분배공간(310)을 구비한 직육면체 형상의 부재로서 일측면에 냉각수 유입관(200)과 연통되는 연통공(320)이 형성되고, 타측 장방면에 타공부재(100)와 연통되어 상기 냉각수가 유출되는 유출공(330)이 형성되어 있다.

연통공(320) 출구측의 냉각수 분배기(300)의 내부에는 냉각수 분배기(300)를 통하여 유입되는 냉각수를 분배하여 타공부재(100) 측으로 유입시키는 'Y'자 형상또는 '+'자 형상의 분배플레이트(340)가 설치되어 있다.

분배플레이트(340)가 'Y'자 형상으로 형성된 경우에 분배공간(310)은 세 개의 공간으로 분리되어 냉각수의 분배가 이루어지도록 할 수 있으며, 분배플레이트(340)가 '+'자 형상으로 형성된 경우에는 분배공간(310)이 네 개의 공간으로 분리되어 냉각수의 분배가 이루어지도록 할 수 있다.

즉, 분배공간(310)은 분배플레이트(340)의 형상에 따라 복수의 공간으로 분리될 수 있으며, 그에 따라 냉각수는 상기 복수의 공간으로 분배되도록 하는 것이 효과적이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분배플레이트(340)의 경우에는 'Y'자 형상으로 형성되며, 그에 따라 냉각수 분배기(300) 내부의 분배공간(310)은 각각 제1분배부(311), 제2분배부(312), 제3분배부(313)로 구획되어 냉각수의 분배가 이루어지도록 한다.

즉, 'Y'자 형상의 분배플레이트(340)에 의하여 분배되는 제1분배부(311)는 타공부재(100)의 좌영역에 배치된 유동공간(110)과 연통되고, 제2분배부(312)는 타공부재(100)의 중앙영역에 배치된 유동공간(110)과 연통되며, 제3분배부(313)는 타공부재(100)의 중앙 영역에 배치된 유동공간(110)과 연통됨으로써 냉각수의 분배가 이루어지게 된다.

이를 위하여, 유동공간(310)의 내부에는 제1분배부(311), 제2분배부(312), 제3분배부(313)와 각각 연통되는 별도의 공간을 형성할 수 있도록 유동공간(110)을 구획하는 복수의 격벽(130)이 형성되어 있다.

냉각수 유입관(200)은 제2분배부(312)의 일측면에 연통되고 제2분배부(312)의 양측에는 각각 제1분배부(311)와 제3분배부(313)가 배치되며, 냉각수 유입관(200)과 근접한 위치의 제2분배부(312)에 형성된 유출공(330)과 유출공(330) 사이에는 차폐판(350)이 형성되어 있다.

차폐판(350)은 냉각수 유입관(200)을 통하여 유입되는 냉각수가 냉각수 분배기(300)의 분배공간(310)으로 초기 유입시에 제1분배부(311), 제2분배부(312) 및 제3분배부(313)를 통하여 균일하게 분배되지 않고 제2분배부(312)에 형성된 유출공(330)만을 통하여 한꺼번에 냉각수 분배기(300)의 외부로 유출됨을 방지하여 분배 효율을 높이는 역할을 한다.

그리고, 냉각수 분배기(300)의 유출공(330)에는 상기 냉각수에 포함된 이물질을 여과시킬 수 있는 별도의 거름망(331)이 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑 수분배 장치에 의하여 열교환부가 냉각되는 과정은 다음과 같다.

우선, 냉각탑(1)의 열교환부(600)에서 열교환이 이루어지도록 하기 위하여 냉각수 유입관(200)을 통하여 냉각수가 유입되도록 한다.

그리고, 냉각수 유입관(200)을 통하여 유입된 냉각수는 연통공(320)의 입구 측에 배치된 분배플레이트(340)에 의하여 세 갈래로 갈라져서 각각 냉각수 분배기(300)의 제1분배부(311), 제2분배부(312), 제3분배부(313)에 충진된다.

냉각수의 유입이 진행되면서 제1분배부(311), 제2분배부(312), 제3분배부(313)에 충진된 냉각수는 각각의 유출공(330)을 통하여 냉각수 분배기(300)의 외부로 유출되어 타공부재(100)의 구획된 유동공간(110)으로 각각 균일하게 유입된다.

타공부재(100)의 구획된 유동공간(110)에 충진된 냉각수는 타공부재(100)에 형성된 복수의 분사공(120)을 통하여 열교환부(600)를 형성하는 냉각코일에 균일하게 분사됨으로써 열교환부(600)에서 효율적인 열교환이 이루어지게 되는 것이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 냉각탑 2 : 열교환부
100 : 타공부재 110 : 유동공간
120 : 분사공 130 : 격벽
200 : 냉각수 유입관 300 : 냉각수 분배기
310 : 분배공간 320 : 연통공
330 : 유출공 331 : 거름망
340 : 분배플레이트 350 : 차폐판
400 : 충진재 600 : 열교환부
700 : 수조 710 : 배출관
800 : 안개제거기배플 900 : 송풍기
910 : 중간통로

Claims

냉각탑(1)의 내부에 구비된 열교환부(600)에서 냉각을 위하여 냉각수를 상기 열교환부(600) 측으로 분사하는 냉각탑의 수분배 장치로서,
상기 냉각탑(1)의 높이 방향을 따라 열교환부(600)의 상측에 배치되며 상기 냉각수가 유입되어 유동하는 유동공간(110)을 구비하고 그 하면에 상기 유동공간(110)으로 유입된 냉각수를 상기 열교환부(600) 측으로 분사할 수 있는 복수의 분사공(120)이 관통 형성된 판상의 타공부재(100)와;
상기 타공부재(100)의 유동공간(110) 측으로 상기 냉각수를 유입시키도록 상기 타공부재(100)과 연통되게 구비되는 냉각수 유입관(200)을; 포함하고,
상기 냉각수 유입관(200)을 통하여 상기 유동공간(110)으로 유입되는 상기 냉각수를 상기 타공부재(100)의 전면적으로 균일하게 분배할 수 있도록 상기 타공부재(100)와 상기 냉각수 유입관(200) 사이에는 내부에 복수의 분배공간(310)을 구비한 직육면체 형상의 부재로서 일측면에 상기 냉각수 유입관(200)과 연통되는 연통공(320)이 형성되고 타측 장방면에 상기 타공부재(100)와 연통되어 상기 냉각수가 유출되는 유출공(330)이 형성된 냉각수 분배기(300)가 설치되며,
상기 연통공(320) 출구측의 상기 냉각수 분배기(300)의 내부에는 상기 냉각수 분배기(300)를 통하여 유입되는 냉각수를 분배하여 상기 타공부재(100) 측으로 유입시키는 분배플레이트(340)가 설치되고, 상기 분배플레이트(340)는 상기 분배공간(310)을 복수의 분배부(311, 312, 313)로 구획하는 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
제1항에 있어서,
상기 유동공간(110)은 복수로 구획되어 구비되고, 각각의 상기 유동공간(110) 내부에는 상기 유동공간(110)의 내부 높이를 낮추어 상기 유동공간(110)으로 냉각수가 유입시에 압력을 유지시킬 수 있도록 절곡 형성된 압력유지 보강판(140)이 설치된 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
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제1항에 있어서,
상기 분배플레이트(340)는 균등분배 구조를 갖도록 'Y'자 형상 또는 '+'자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
제5항에 있어서,
상기 유동공간(110)의 내부에는 상기 복수의 분배부(311, 312, 313)와 각각 연통되는 별도의 공간을 형성할 수 있도록 상기 유동공간(110)을 구획하는 복수의 격벽(130)이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
제5항에 있어서,
상기 복수의 분배부(311, 312, 313) 사이에는 차폐판(350)이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
제1항, 제2항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분사공(120)은 상기 열교환부(600)를 형성하는 냉각코일의 연직 상부에 상기 냉각코일과 냉각코일 사이의 이격 거리와 동일한 이격 거리만큼 이격되어 복수의 열을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.
제8항에 있어서,
상기 냉각수 분배기(300)의 상기 유출공(330)에는 상기 냉각수에 포함된 이물질을 여과시킬 수 있는 거름망(331)이 설치된 것을 특징으로 하는 냉각탑 수분배 장치.