KR101469124B1 - 곡관부를 구비한 열회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡관부를 구비한 열회수장치에 관한 것으로서, 곡관부로 이루어진 열풍유입부와, 이 열풍유입부를 통해 유입된 열풍을 냉기와 열교환하도록 관다발로 이루어진 열회수부와, 열풍유입부와 열회수부 사이에 설치되어 열풍유입부의 곡관부를 통해 편향하게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분배하는 열풍분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 곡관부를 통해서 편향되게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분산시켜 열교환함으로써, 열풍과의 접촉면적을 증가시켜 열풍의 열교환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

곡관부를 구비한 열회수장치{Apparatus for recovering heat comprising curved pipe member}

본 발명은 곡관부를 구비한 열회수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 곡관부를 통해서 편향되게 유입되는 열풍에 의해 열교환하는 곡관부를 구비한 열회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 열회수장치는 덕트를 통해 유입된 열풍의 유속이 빠르기 때문에 디퓨저를 통해 확산시켜 유속을 낮추고 균등화시킨 후, 열교환기의 관다발로 유입되게 하여 저온측 매체와 열교환이 이루어지므로, 열교환면적을 최대로 활용하여 열교환 효율을 높이는 기술이 열교환기에서 매우 중요한 부분이다.

종래의 열회수장치는 열교환기 파이프 전단에 디퓨저 등을 설치하여 열풍을 최대한 확산시켜서 타공판 등의 분배수단을 설치하여 열풍의 유속을 균등화하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 유속균등화 장치는 일정한 크기의 면적을 가진 타공이 일정한 간격으로 배치되는 형태의 장치로서, 얇은 판을 경사지게 다수로 배치하여 빗살무늬 형상으로 배치된 형태의 장치가 사용되었다.

이러한 장치들이 사용된 조건은 유입되는 덕트와 열회수장치가 일직선 상에 위치하여 균일한 간격, 균일한 가스통과면적을 가진 타공판으로도 당초 목표를 달성하였다.

또한, 유입된 열풍의 온도가 비교적 낮아 열회수장치 본체와 유속 균등화장치의 열팽창에 의한 변형율이 같거나 차이가 작아 큰 문제가 없이 사용되었다. 그러나 650℃ 이상의 고온 배가스 및 시설부지의 제약 등으로 열회수장치 입구부의 고온열풍이 일정한 각도를 가진 곡관부 등을 통해 유입되는 등의 조건에서는 기존의 장치를 적용하기가 곤란하다는 문제가 있다.

즉, 열교환기 입구가 곡관의 형태가 되면 유입되는 열풍유동의 편향이 심해져 기존의 디퓨저 및 기존 타공판으로는 균일하게 유입시키기에 불충분하며 이는 곧 열전달 효율이 감소되는 문제가 있다.

또한, 열교환기의 내부에 650℃ 이상의 고온에서 대부분 캐스타블 등의 내화재를 적용하기 때문에 구조물의 온도가 100℃ 미만이므로 고온 열풍의 내부에 설치된 타공판과 온도차이가 크게 된다. 따라서 타공판의 열팽창에 의한 변형율이 다르기 때문에 열교환기의 열교환 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 열풍과의 접촉면적을 증가시켜 열풍의 열교환 효율을 향상시키며, 곡관부에 의해 편향된 열풍의 유속을 균등하게 하는 동시에 열풍의 분배성을 향상시키고 제작비용을 절감할 수 있고, 고온의 열풍에 의해 타공판의 변형을 완충하는 동시에 열응력이 후단의 열회수부로 전달되는 것을 방지할 수 있고, 열교환기의 관다발과 열풍과의 접촉성능을 향상시켜 열교환효율을 향상시킬 수 있는 곡관부를 구비한 열회수장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 곡관부로 이루어진 열풍유입부; 상기 열풍유입부를 통해 유입된 열풍을 냉기와 열교환하도록 관다발로 이루어진 열회수부; 및 상기 열풍유입부와 상기 열회수부 사이에 설치되어, 상기 열풍유입부의 곡관부를 통해 편향하게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분배하는 열풍분배부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 열풍분배부는, 타공이 서로 다른 배치패턴으로 천공형성된 타공판으로 이루어져 있다. 본 발명의 상기 타공판은, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴이 편향되지 않은 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴 보다 더 넓게 천공되어 있다.

본 발명의 상기 타공판은, 상기 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 일단부에 형성된 타공 배치패턴이 상기 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴 보다 더 넓게 천공되어 있다. 본 발명의 상기 타공판의 가장자리에는, 열풍에 의한 변형을 완충하도록 절곡형성된 변형방지턱이 형성되어 있다.

본 발명의 상기 열회수부는, 상기 열풍분배부의 하류에 복수개의 열교환기가 순차적으로 연결되어 있다. 본 발명의 상기 복수개의 열교환기는, 상기 열풍분배부의 하류에 연결된 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기의 하류에 연결된 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기의 하류에 연결된 제3 열교환기; 및 상기 제3 열교환기의 하류에 연결된 제4 열교환기;로 이루어져 있다.

본 발명의 상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기와의 사이에는, 상기 제2 열교환기에서 분산된 열풍을 상기 제3 열교환기로 집중시키도록 집중연결편이 설치되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 곡관부를 통해서 편향되게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분산시켜 열교환함으로써, 열풍과의 접촉면적을 증가시켜 열풍의 열교환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

열풍분배부가 타공의 배치패턴이 서로 다른 타공판으로 이루어짐으로써, 곡관부에 의해 편향된 열풍의 유속을 균등하게 하는 동시에 열풍의 분배성을 향상시키고 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

타공판의 가장자리에 변형방지턱을 형성함으로써, 고온의 열풍에 의해 타공판의 변형을 완충하는 동시에 열응력이 후단의 열회수부로 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.

열회수부에 복수의 열교환기를 순차적으로 연결하고 중간부위에 집중연결편을 설치함으로써, 열교환기의 관다발과 열풍과의 접촉성능을 향상시켜 열교환효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치의 열풍분배부를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치의 열풍분배부를 나타내는 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치를 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치의 열풍분배부를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치의 열풍분배부를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 곡관부를 구비한 열회수장치는, 열풍유입부(10), 열회수부(20), 열풍분배부(30)를 포함하여 이루어져, 곡관부를 통해서 편향되게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분배시키게 된다.

즉, 본 실시예의 곡관부를 구비한 열회수장치는, 열회수장치 내에 유입되는 덕트의 형상이 대략 90°로 절곡된 곡관부의 형태로 이루어진 열풍유입부(10)를 통해 유입되므로, 열풍 가스가 절곡부위의 외향으로 편향되어 흐르는 경향을 갖는 문제를 해결하기 위해, 유입되는 열풍의 유속에 따라 열풍분배부(30)의 타공 위치를 재조정하여 열회수부(20)의 최전단부 관다발에 열풍 유속이 일정하게 유입되도록 하는 열회수장치이다.

열풍유입부(10)는, 일방에서 타방으로 대략 수직하게 만곡형성된 곡관부로 이루어져, 곡관부를 통해서 유입되는 열풍이 곡관부의 만곡부위의 외향으로 편향지게 유입된다.

열회수부(20)는, 열풍유입부(10)의 하류에 설치되며 열풍유입부(10)의 곡관부를 통해 유입된 열풍을 냉기와 열교환하도록 관다발로 이루어진 열회수수단으로서, 열풍분배부(30)의 하류에 복수개의 열교환기가 순차적으로 연결되어 있다.

이러한 복수개의 열교환기는, 제1 열교환기(21), 제2 열교환기(22), 제3 열교환기(23), 제4 열교환기(24)로 이루어져 있다.

제1 열교환기(21)는, 열풍유입부(10)의 하류에 즉, 열풍유입부(10)의 하류에 설치된 열풍분배부(30)의 하류에 연결되어, 열풍유입부(10)를 통해서 유입된 열풍을 관다발(21a)과 접촉시켜 냉기와 1차적으로 열교환하게 된다.

제2 열교환기(22)는, 제1 열교환기(21)의 하류에 연결되어, 제1 열교환기(21)를 통과해서 유입되는 열풍을 관다발(22a)과 접촉시켜 냉기와 2차적으로 열교환하게 된다.

제3 열교환기(23)는, 제2 열교환기(22)의 하류에 연결되어, 제2 열교환기(22)를 통과해서 유입되는 열풍을 관다발(23a)과 접촉시켜 냉기와 3차적으로 열교환하게 된다.

제4 열교환기(24)는, 제3 열교환기(23)의 하류에 연결되어, 제3 열교환기(23)를 통과해서 유입되는 열풍을 관다발(24a)과 접촉시켜 냉기와 4차적으로 열교환하게 된다.

또한, 제2 열교환기(22)와 제3 열교환기(23)와의 사이에는, 제2 열교환기(22)에서 분산된 열풍을 제3 열교환기(23)로 집중시키도록 집중연결편(25)이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 열회수부(20)는 650℃ 이상의 고온의 조건에서 운전됨에 따라 열회수부(20)의 내부에 내화재가 설치되어, 열회수부(20)의 구조물이 고온열풍에 의한 영향을 최소화하는 구조로 설치되는 것이 바람직하다.

열풍분배부(30)는, 열풍유입부(10)와 열회수부(20)와의 사이에 설치되어, 열풍유입부(10)의 곡관부를 통해 편향하게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분배하는 열풍분배수단이다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 이러한 열풍분배부(30)는, 열풍유입부(10)와 열회수부(20) 사이의 경계부위에 결합되어 고정설치되는 지지판(31)과, 이 지지판의 내부 둘레에 하류방향으로 돌출되도록 절곡형성된 변형방지턱(32)과, 이 변형방지턱(32)의 중앙부위에 형성되며 복수개의 타공이 서로 다른 배치패턴으로 천공형성된 타공판(33)으로 이루어져 있다.

지지판(31)은, 열풍유입부(10)와 열회수부(20) 사이의 경계부위에 결합되어 고정설치되도록 복수의 체결고정홀이 형성되어, 여기에 볼트나 피스 등과 같은 체결고정부재가 결합고정되어 열풍분배부(30)를 설치하게 된다.

변형방지턱(32)은, 타공판(33)의 가장자리에, 즉 타공판(33)의 둘레에 절곡형성되어, 열풍유입부(10)를 통해서 유입되는 고온의 열풍에 의한 타공판(33)의 변형을 완충하게 된다.

즉, 타공판(33)에서 발생한 열팽창을 변형방지턱(32)에서 흡수되는 구조로서, 변형방지턱(32)의 길이는 운전온도에 따라 변경되므로, 열풍분배부(30)의 자체적인 내부구조에 의해 열팽창을 흡수하여 열응력이 열회수부(20)로 전달되지 않는 구조이다.

타공판(33)은, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33a)의 배치패턴(S1)이 편향되지 않은 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33b)의 배치패턴(S2) 보다 더 넓게 천공되어 있다.

즉, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33a) 사이의 간격(d1)은, 편향되지 않은 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33b) 사이의 간격(d2) 보다 더 길게 천공되어 있다.

또한, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33a)의 배치패턴(S1)과, 편향되지 않은 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33b)의 배치패턴(S2)은, 타공판(33)의 양쪽 절반을 상하방향으로 분할하는 기준선(L)에 의해 구획되어 있다.

또한, 이러한 타공판(33)은, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 일단부에 형성된 타공(33c)의 배치패턴(S3)이 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공(33a)의 배치패턴(S1) 보다 더 넓게 천공되어 있다.

즉, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 일단부에 형성된 타공(33c)의 배치패턴(S3)은 본 실시예에서 4개의 타공(33c)만 천공형성되어, 타공판(33)의 벽면을 따라 고온의 열풍이 분배되어 열회수부(20)의 관다발에 접촉하지 못하는 경우를 방지하기 위한 역할을 하게 된다.

따라서, 이러한 열풍분배부(30)에 의해서 열회수부(20)의 최전단부 관다발에 열풍 유속이 일정하게 유입됨으로써, 전열면적을 최대로 활용할 수 있게 된다. 또한, 기존에 설계된 압력 강하를 초래하지 않도록 열회수부(20)의 관다발을 통과하는 단면적과, 열풍분배부(30)에 천공된 타공(33a, 33b, 33c)의 전체 유로 단면적을 동일하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 타공판(33)의 타공 배치패턴(S1, S2)을 크게 두개의 부분으로 기준선(L)에 의해 분할하므로, 타공판(33)의 제작 및 설치가 용이하게 되며, 편향된 열풍이 접촉하는 부위의 타공 배치패턴(S1)은 일부를 조정하고, 편향된 열풍이 접촉하지 않는 부위의 타공 배치패턴(S2)은 모두 동일한 간격으로 유지하여 타공판(33)의 제작비용을 최소화하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 곡관부를 통해서 편향되게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분산시켜 열교환함으로써, 열풍과의 접촉면적을 증가시켜 열풍의 열교환 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 열풍분배부가 타공의 배치패턴이 서로 다른 타공판으로 이루어짐으로써, 곡관부에 의해 편향된 열풍의 유속을 균등하게 하는 동시에 열풍의 분배성을 향상시키고 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 타공판의 가장자리에 변형방지턱을 형성함으로써, 고온의 열풍에 의해 타공판의 변형을 완충하는 동시에 열응력이 후단의 열회수부로 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 열회수부에 복수의 열교환기를 순차적으로 연결하고 중간부위에 집중연결편을 설치함으로써, 열교환기의 관다발과 열풍과의 접촉성능을 향상시켜 열교환효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 열풍유입부 20: 열회수부
30: 열풍분배부

Claims (8)

1. 곡관부로 이루어진 열풍유입부;
   상기 열풍유입부를 통해 유입된 열풍을 냉기와 열교환하도록 관다발로 이루어진 열회수부; 및
   상기 열풍유입부와 상기 열회수부 사이에 설치되어, 상기 열풍유입부의 곡관부를 통해 편향하게 유입되는 열풍의 유속을 균등하게 분배하는 열풍분배부;를 포함하고,
   상기 열회수부는, 상기 열풍분배부의 하류에 복수개의 열교환기가 순차적으로 연결되어 있고,
   상기 복수개의 열교환기는,
   상기 열풍분배부의 하류에 연결된 제1 열교환기;
   상기 제1 열교환기의 하류에 연결된 제2 열교환기;
   상기 제2 열교환기의 하류에 연결된 제3 열교환기; 및
   상기 제3 열교환기의 하류에 연결된 제4 열교환기;로 이루어져 있고,
   상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기와의 사이에는, 상기 제2 열교환기에서 분산된 열풍을 상기 제3 열교환기로 집중시키도록 집중연결편이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 곡관부를 구비한 열회수장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열풍분배부는, 타공이 서로 다른 배치패턴으로 천공형성된 타공판으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 곡관부를 구비한 열회수장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 타공판은, 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴이 편향되지 않은 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴 보다 더 넓게 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 곡관부를 구비한 열회수장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 타공판은, 상기 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 일단부에 형성된 타공 배치패턴이 상기 편향된 열풍과 접촉하는 부위의 타공 배치패턴 보다 더 넓게 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 곡관부를 구비한 열회수장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 타공판의 가장자리에는, 열풍에 의한 변형을 완충하도록 절곡형성된 변형방지턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 곡관부를 구비한 열회수장치.
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