KR101596181B1 - 유하 액막 유형의 판형 증발기, 및 하우징 내에 배열되는 이러한 판형 증발기를 갖는 판형 증발기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유하 액막 유형의 판형 증발기 장치는, 증발될 액체를 위한 입구(11)를 갖고 판 사이 공간을 갖는 상태로 실질적으로 수직으로 배열된 열 전달 판(4)의 패키지를 내부에 장착한 하우징 - 2개마다 하나의 판 사이 공간은 상기 액체의 적어도 부분적인 증발을 위한 증발 공간(28)을 형성하고, 다른 판 사이 공간은 열 방출 증기의 적어도 부분적인 응축을 위한 응축 공간(30)을 형성한 - 을 포함하고, 증발 공간(28)을 형성하는 상기 판 사이 공간의 상부 부분에서 분배 챔버(27)를 형성하는 제1 밀봉부(13, 14) - 분배 챔버(27)의 각각은 패키지의 폭을 따라 이격되는 유동로(17, 18)에 의해 적어도 하나의 증발 공간(28)과 액체 유동 연통되고, 열 전달 판(4)은 상부 부분 내에서 판 패키지를 통해 연장되는 통로를 형성하도록 정렬되는 관통 개구(16)를 가짐 - 를 더 포함한다. 긴 파이프가 입구(11)에 연결되고, 통로 내에서 그의 길이를 따라 연장되고, 파이프는 구멍이 파이프의 길이를 따라 분포된 주연 벽을 갖고, 구멍을 통해 입구(11)로부터 분배 챔버로 증발될 액체를 공급하도록 분배 챔버(27)와 유동 연통된다.

Description

유하 액막 유형의 판형 증발기, 및 하우징 내에 배열되는 이러한 판형 증발기를 갖는 판형 증발기 장치 {A PLATE EVAPORATOR OF THE FALLING FILM TYPE, AND A PLATE EVAPORATOR APPARATUS HAVING SUCH A PLATE EVAPORATOR ARRANGED IN A HOUSING}

본 발명은 유하 액막 유형의 판형 증발기, 및 하우징 내에 배열되는 이러한 판형 증발기를 갖는 판형 증발기 장치에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명의 판형 증발기는, 판 사이 공간(plate interspace)을 갖는 상태로 실질적으로 수직으로 배열된 열 전달 판의 패키지 - 2개마다 하나의 판 사이 공간은 액체의 적어도 부분적인 증발을 위한 증발 공간을 형성하고, 다른 판 사이 공간은 열 방출 증기의 적어도 부분적인 응축을 위한 응축 공간을 형성함 - 를 포함하고, 증발 공간을 형성하는 판 사이 공간의 상부 부분에서 분배 챔버를 형성하는 제1 밀봉부 - 분배 챔버의 각각은 패키지의 폭을 따라 이격되는 유동로(flow way)에 의해 적어도 하나의 증발 공간과 비교적 제한되게 액체 유동 연통되고, 열 전달 판은 판 패키지를 통해 연장되는 통로를 형성하도록 정렬되는 관통 개구를 가짐 - 를 더 포함한다.

본 발명은 또한 해수(sea water)의 담수화(desalination)를 위한 이러한 판형 증발기의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 주로 증발 공간 내에서 증발된 액체가 판형 증발기와 관련되지 않은 산업 공정, 예컨대 발전소에서 냉각수로서 또는 인간의 소비를 위해 응축, 수집 및 사용되는 전술된 형태의 판형 증발기에 관한 것이다. 액체는 예컨대 펄프를 보유한 압착 주스(pressed juice) 또는 해수일 수 있다.

제GB 1,299,481호는 상기 유형의 판형 증발기를 개시하고 있다. 증발 액체는 열 전달 판을 통한 통로를 형성하는 정렬된 개구에 의해 부분적으로 형성되는 채널 내부측에서 증발 공간을 향해 유동된다. 분배 챔버의 각각은 제GB 1,299,481호의 도 1b에 도시된 것과 같이 열 전달 판 내에 또는 전술된 밀봉부 내에 형성되는 좁은 유동로/작은 관통 구멍에 의해 적어도 하나의 증발 공간과 제한되게 액체 유동 연통되고, 그에 의해 액체가 유하 액막의 형태로 증발 공간을 형성하는 표면에서 유동된다. 유동로/관통 구멍의 크기를 통해, 대략 동일한 양의 액체가 채널의 전체 길이를 따라 채널로부터 개별의 증발 공간 내로 유동되는 것이 보장될 수 있다.

액체 내에 현탁되는 입자가 전술된 유동로의 폐쇄(clogging)로 이어지고, 그에 의해 액체의 유하 액막에 영향을 미친다는 것이 이러한 판형 증발기와 관련된 문제점이다. 추가로, 개별의 분배 챔버 내에서의 낮은 유동률로 인해, 현탁된 입자의 침전이 또한 분배 챔버 내에서 일어날 수 있다. 단순하게 여전히 유하 액막을 제공하는 크기까지 유동로/관통 구멍의 크기를 증가시키는 것이 폐쇄를 감소시키는 데 바람직할 수 있지만, 더 크게 관통 구멍을 제작하는 것은 비교적 대량의 액체가 입구에 가장 근접하게 위치되는 이들 증발 공간 내로 유동되게 하고, 그에 의해 증발기의 전체적인 효율을 감소시킬 수 있다.

판형 증발기의 상류에 필터를 배열함으로써 폐쇄를 피하려는 시도가 있었다. 그러나, 일부 적용 분야에서, 공간 제한 및/또는 증발될 액체의 특성 때문에, 일부 종류의 필터가 제공되더라도, 폐쇄가 여전히 방지될 수 없다. 하나의 예는 높은 등급의 필터를 위한 이용 가능한 공간이 제한되는 선박 상에서 또는 유사한 위치에서 판형 증발기가 사용되고 증발될 액체가 해수인 담수화 적용 분야이다. 연근해 영역에서, 해수는 5-10 ㎛의 입자 크기를 갖는 실트(silt)를 포함할 수 있고, 해수는 동일한 입자 크기의 조류를 또한 포함할 수 있다. 상당히 미세한 메시의 필터(fine mesh filter)를 통과하는 조류는 응집되는 경향을 갖고, 이러한 응집은 종종 폐쇄의 원인이고, 그에 의해 열 전달 판의 분해 및 세척에 많은 시간 및 비용을 소모할 것을 요구하는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 주 목적은 증발될 액체가 여전히 판 패키지 내의 다양한 증발 공간에 효과적으로 신뢰 가능하게 분배될 수 있고 판형 증발기의 보수 및 세척이 단순화된 초기에 설명된 종류의 판형 증발기 및 판형 증발기 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 공간 제한으로 인해 세척을 위한 패키지의 임의의 분해가 어려울 수 있는 경우에 패키지의 용이한 세척을 가능케 하는 것이다.

위의 목적은, 긴 파이프가 입구에 연결되고, 통로 내에서 그의 길이를 따라 연장되고, 파이프는 구멍이 파이프의 길이를 따라 분포된 주연 벽을 갖고, 구멍을 통해 입구로부터 분배 챔버로 증발될 액체를 공급하도록 분배 챔버와 유동 연통되는 것을 특징으로 하는 초기에 정의된 종류의 판형 증발기 및 판형 증발기 장치에서 달성될 수 있다. 파이프는 또 다른 위치에서 파이프의 세척을 가능케 하도록 통로 내에 제거 가능하게 장착될 수 있고, 구멍은 입구에 연결된 단부로부터 대향 단부를 향해 증가되는 크기로 되어 있을 수 있다. 바람직하게는, 파이프는 구멍이 분배 챔버와 정렬되도록 위치되고, 파이프는 통로의 전체 길이를 따라 연장되고, 파이프는 입구에 연결되는 제1 단부, 및 대향 단부에서 통상적으로 폐쇄된 개방 가능한 유체 유동 포트를 갖는다. 이것은 현장에서 또는 파이프의 제거 후에 또 다른 위치에서 파이프를 플러싱(flushing)함으로써 파이프 내에 침전된 임의의 입자를 플러싱한다.

하나의 실시예에 따르면, 파이프 구멍은 파이프의 상부 절반부 주변 부분에만 형성될 수 있다. 이것은 파이프를 통한 분배 챔버 내로의 유동에 대한 임의의 큰 제한 없이 침전된 입자에 대한 확장된 용량을 제공한다.

제WO91/06818호에 개시된 방식에서, 적어도 2개의 제2 밀봉부가 열 전달 판의 폭을 따라 관찰되는 서로 수평으로 이격되는 각각의 응축 공간의 상부 부분에 배열될 수 있고, 밀봉 수단의 각각은 열 전달 판들 사이에 응축 공간의 다른 부분과의 연결부로부터 폐쇄되는 전달 챔버를 형성하고, 응축 공간은 위로부터 열 방출 증기를 수용하도록 밀봉 수단들 사이에 형성된 간극을 통해 판 패키지의 주위와 연통되고, 열 전달 판은 각각의 전달 챔버에 대해 전달 챔버와 연통되는 관통 구멍 즉 분배 챔버와 전달 챔버를 연결하는 적어도 하나의 제1 구멍, 및 하나의 증발 공간과 전달 챔버를 연결하는 적어도 하나의 제2 구멍을 갖는다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이 장치는 파이프의 상류에, 예컨대 하우징 외부측의 위치에 위치되는 증발될 액체를 위한 필터를 포함한다. 이것은 최소 크기의 입자만이 침전에 의해 파이프 내에 수집되는 것을 보장할 것이다.

파이프가 용이하게 탄성적으로 굽힘 가능할 수 있거나, 일련의 밀봉 가능하게 상호 연결된 더 짧은 파이프 섹션에 의해 형성될 수 있다. 이것은 이 장치가 단부-단부 관계로 이격되어 배열되는 여러 개의 하우징 또는 패키지를 포함할 때에 특히 유리하다. 이러한 방식으로, 예컨대 1-3 m의 길이만큼 연장될 수 있는 파이프는 횡단 방향으로 파이프를 굽힘으로써 또는 파이프를 분해함으로써 인접한 하우징들 또는 패키지들 사이의 공간이 파이프 길이보다 상당히 작을 때에도 그 수용 통로 외부로 길이 방향으로 그리고 패키지가 없는 상태로 인출될 수 있다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 하우징 및 내부에 배열된 판형 열 교환기를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 판형 열 교환기의 상부 부분을 통한 단면도이고, 이러한 단면도는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ 및 도 3의 대응하는 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취해진다.
도 5는 도 2의 판의 부분 확대도이다.
도 6은 판형 열 교환기를 통해 통로 내에 삽입될 파이프의 2개의 세그먼트의 부분 측면도이다.
도 7은 해수로부터의 담수의 생산을 위한 장치의 흐름도이다.

도 1은 단부 벽이 제공되는 원통형 압력 용기로서 성형되는 폐쇄 용기 또는 하우징(1)의 형태로 된 판형 증발기 장치의 구성 요소를 도시하고 있고, 판형 열 교환기가 용기 내에 배열된다. 판형 열 교환기는 2개의 단부 판(2, 3), 및 단부 판들 사이에 종래의 방식으로 클램핑되는 열 전달 판(4)의 패키지를 포함한다. 이 장치 또는 하우징(1)은 대응하는 단부 판이 단부-단부 관계로 개별의 구획부 내에서 이격되어 위치된 상태로 여러 개의 패키지로 구획되어 이들을 수용할 수 있다. 패키지는 예컨대 2 m의 단부 판(2, 3) 사이의 길이, 예컨대 1.5 m의 높이, 및 예컨대 1 m 정도의 도 1의 평면에 수직한 폭을 가질 수 있다. 단부 판(2, 3) 및 열 전달 판(4)은 이들이 수직으로 연장되도록 도면에 도시되지 않은 프레임에 의해 하우징 또는 하우징의 구획부 내에 보유된다. 바람직하게는 종래의 방식으로 열 전달 판 내에서 가압되는 이격 부재가 서로로부터 소정 거리에서 열 전달 판을 보유하고, 그에 의해 열 교환 유체에 의해 관통 유동될 판 사이 공간이 형성된다.

수평 구획부(5)가 판형 열 교환기 주위에서 줄곧 용기(1) 내에서 연장되고, 그에 의해 용기의 내부를 상부 챔버(6) 및 하부 챔버(7)로 분할한다. 상부 챔버(6)는 열 방출 증기를 위한 입구(8)를 갖고, 하부 챔버(7)는 판형 열 교환기 내에서 발생된 증기를 위한 출구(9)를 갖는다. 그의 저부에서, 용기(1)는 판형 열 교환기로 공급되었지만 내부에서 증발되지 않은 액체용으로 의도되는 하부 챔버(7)로부터의 추가의 출구(10)를 갖는다.

용기의 하나의 단부 벽을 통해, 하나의 입구 파이프(11) 및 2개의 출구 파이프(12)가 연장되고, 입구 파이프(11)는 내부에서 증발될 액체를 위한 판형 열 교환기로의 입구를 형성하고, 파이프(12)는 판형 열 교환기 내에 형성되는 응축물을 위한 출구를 형성한다.

열 전달 판(4) 사이에, 상이한 종류의 밀봉 부재가 배열된다. 이들은 도 2 및 3을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

도 2는 열 전달 판의 패키지의 폭 및 높이를 한정하는 폭 및 높이를 갖는 열 전달 판(4)의 하나의 측면을 도시하고 있다. 관찰될 수 있는 것과 같이, 열 전달 판은 긴 직사각형 형태를 갖고, 그 긴 측면이 수직으로 연장되고 그 짧은 측면이 수평으로 연장되도록 용기(1) 내에 배열된다. 구획부(5)는 열 전달 판(4)의 긴 측면의 각각으로부터 용기(1)의 둥근 벽을 향해 수평으로 용기(1) 내 특정 높이에서 연장된다.

도 2에 도시된 그 측면 상에서, 열 전달 판(4)은 판의 하나의 긴 측면에서 구획부(5)의 높이로부터 상향으로 열 전달 판의 모서리를 따라, 그 다음에 판의 상부의 짧은 측면을 따라 그리고 판의 다른 긴 측면을 따라 구획부(5)의 높이까지 재차 하향으로 연장되는 제1 밀봉부 또는 개스킷(13)을 갖는다. 도 2로부터 관찰될 수 있는 것과 같이, 개스킷(13)은 구획부(5)의 각각의 부분까지 수평으로 열 전달 판의 긴 측면에서 연장된다.

제2 밀봉부 또는 개스킷(14)이 개스킷(13)의 수직 부분들 사이에서 열 전달 판(4)의 상부의 짧은 측면과 평행하게 연장되고, 그에 의해 열 전달 판의 상부 부분의 영역(15)이 개스킷(13, 14)에 의해 완전히 포위된다. 개스킷(13, 14)이 도 2에 도시된 판 및 판형 열 교환기 내의 인접한 판에 대해 인접될 때에, 폐쇄, 소위 분배 챔버가 열 전달 판의 전체 폭을 횡단하여 연장되는 영역(15) 내의 판 사이 공간 내에 형성될 것이다.

영역(15) 내에서, 열 전달 판(4)은 - 판형 열 교환기 내의 모든 열 전달 판과 같이 - 관통 개구(16)를 갖는다. 모든 개구(16)는 그 상부 부분 내에서 예컨대 상부 1/5 부분 내에서 열 전달 판(4)의 패키지를 통한 통로(16')를 함께 형성한다. 입구(11)에 연결되고 도 5를 참조하여 아래에 서술되는 플라스틱 재료 파이프 등의 파이프(116)가 2개의 단부 판(2, 3) 사이에서 통로(16')를 따라 연장된다. 파이프(116)는 증발될 액체를 위한 이전에 언급된 입구(11)(도 1) 그리고 분배 챔버의 각각의 양쪽 모두와 연통된다.

개구(16)에 추가하여, 각각의 열 전달 판은 영역(15) 내에 그리고 개스킷(14)에 근접하게 판의 폭을 횡단하여 분포되는 제1 관통 구멍(17)의 형태로 된 4개의 작은 유동로를 갖는다. 개스킷(14)의 대향측 상의 제1 관통 구멍(17)의 각각 아래에서 수직으로, 제2 관통 구멍(18)의 형태로 된 추가의 작은 유동로가 있다. 마지막으로, 큰 개구(16)에 근접하게 그러나 개스킷(14) 아래에서, 제3 관통 구멍(19)의 형태로 된 2개의 작은 유동로가 있다. 유동로는 2-3 ㎜의 영역 내의 직경을 갖는다.

각각의 열 전달 판은 그 하부 코너 내에서 도 2에 도시된 판 측면 상에서 2개의 환형 개스킷(22, 23)에 의해 각각 포위되는 2개의 관통 구멍(20, 21)을 갖는다. 열 전달 판 내의 구멍(20, 21)은 응축된 액체를 위한 판형 열 교환기의 출구(12)와 연통되지만 이들 개스킷이 배열되는 판 사이 공간과의 연결부로부터 개스킷(22, 23)에 의해 각각 폐쇄되는 판 패키지를 통한 2개의 채널을 형성한다.

도 3은 도 2에 따른 열 전달 판(4) 뒤에 위치되도록 의도된 열 전달 판(4)의 하나의 측면을 도시하고 있다. 관찰될 수 있는 것과 같이, 도 3의 판은 그 상부 부분에, 예컨대 판의 상부 1/5 내에 비교적 큰 개구(16) 및 실질적으로 더 작은 제1, 제2, 제3 관통 구멍(17, 18, 19)의 형태로 된 유동로를 갖는다. 또한, 도 3의 판은 그 하부 코너에 관통 구멍(20, 21)을 갖는다. 이들 관점에서, 도 2 및 도 3의 판은 이처럼 유사하다. 그러나, 도 3에 따른 판은 도 2에 따른 판과 상이한 배열의 개스킷을 갖는다.

도 3의 판의 상부 부분에서, 개구(16) 및 2개의 작은 제3 관통 구멍(19)은 제1 개스킷(24)에 의해 포위된다. 나아가, 판의 상부 부분 내에 4개의 수평으로 이격된 개스킷(25)이 있다. 이들의 각각은 하나의 제1 관통 구멍(17) 및 하나의 제2 관통 구멍(18)의 양쪽 모두가 있는 판의 작은 영역을 포위한다.

도 3의 판의 하부 부분에, 개스킷(26)이 판의 하나의 긴 측면에서 구획부(5)의 높이로부터 하향으로 판의 모서리를 따라, 그 다음에 판의 하부의 짧은 측면을 따라 그리고 판의 다른 긴 측면을 따라 구획부(5)의 높이까지 재차 상향으로 연장된다. 관찰될 수 있는 것과 같이, 개스킷(26)은 구획부(5)의 각각의 부분까지 수평으로 구획부(5)의 높이에서 연장된다. 판의 하부 코너에서의 구멍(20, 21)은 개스킷(26) 내부측에, 즉 위에 위치된다.

도 4는 다수개의 열 전달 판의 상부 부분을 통한 단면도이고, 이러한 단면도는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 그리고 도 3의 대응하는 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취해진다.

2개마다 하나의 판 사이 공간 내에서, 개스킷(13)(도 2)의 상부 부분을 통한 단면 그리고 개스킷(14)(도 2)을 통한 단면이 도 4에 도시되어 있다. 개스킷(13, 14) 사이에서, 각각의 이러한 판 사이 공간 내에 열 전달 판(4)의 전체 폭을 횡단하여 연장되는 분배 챔버(27)가 형성된다. 분배 챔버(27)는 판 내의 개구(16)에 의해 형성되는 판 패키지를 통한 통로(16')와 연통된다.

개스킷(14) 아래에서, 이들 판 사이 공간의 각각 내에 액체가 증발될 증발 공간(28)이 형성된다. 각각의 증발 공간(28)은 개스킷(13)(도 2)의 수직 부분에 의해 용기(1) 내의 상부 챔버(6)와의 연결부로부터 폐쇄되지만 - 판의 긴 측면의 하부 부분을 따라 및 판의 하부의 짧은 측면을 따라 - 열 전달 판의 모서리들 사이의 슬롯을 통해 용기(1) 내의 하부 챔버(7)와 연통된다. 이것은 도 2의 화살표에 의해 도시되어 있다.

판 사이 공간의 잔여부의 각각 내에서, 개스킷(25)이 밀봉하는 2개의 열 전달 판과 함께 전달 챔버(29)를 형성하는 개스킷(25)(도 3)을 통한 단면이 도 4에 도시되어 있다. 개스킷(25) 외부측에서, 2개의 열 전달 판 사이의 사이 공간 내에 응축 공간(30)이 형성된다. 응축 공간(30)은 그 상부의 짧은 측면을 따라 및 그 긴 측면의 상부 부분을 따라 2개의 열 전달 판 사이의 슬롯을 통해 용기(1) 내의 상부 챔버(6)와 연통된다. 이것은 도 3의 화살표에 의해 도시되어 있다. 챔버(6) 내의 증기가 이처럼 판 패키지의 2개의 측면으로부터 그리고 인접한 개스킷(25) 사이의 사이 공간을 통해 위로부터의 양쪽 모두로부터 각각의 응축 공간(30) 내로 유동될 수 있다.

각각의 응축 공간(30)은 용기(1) 내의 하부 챔버(7)와의 연결부로부터 개스킷(26)(도 3)에 의해 폐쇄된다.

응축 공간(30) 및 용기(1) 내의 상부 챔버(6)를 형성하는 모든 판 사이 공간은 열 전달 판 내의 개구(16)에 의해 형성되는 판 패키지를 통한 통로(16')와의 연결부로부터 개스킷(24)(도 3)에 의해 폐쇄된다.

도 4의 화살표에 의해 도시된 것과 같이, 각각의 분배 챔버(27)는 2개의 전달 챔버(29)와 2개의 인접한 열 전달 판 내의 양쪽 제1 관통 구멍(17)을 통해 연통된다. 동일한 열 전달 판 내의 양쪽 제2 관통 구멍(18)을 통해, 2개의 전달 챔버(29)가 2개의 열 전달 판 사이에 형성되는 증발 공간(28)과 연통된다. 제2 관통 구멍(18)은 제1 관통 구멍(17)보다 약간 큰 관통-유동 영역을 갖는다.

도 5는 바람직하게는 판의 패키지를 통한 통로(16') 내에 제거 가능하게 수용되는 전술된 긴 파이프(116)를 도시하고 있다. 파이프(116)에는 관통 구멍(117, 118)이 제공되고, 파이프(116)는 패키지의 길이 즉 도 1에 도시된 단부-판(3, 4) 사이의 거리에 기본적으로 대응하는 길이를 갖고, 구멍(117, 118)은 상부 부분 내에, 예컨대 상부 절반부 주변 부분 내에 위치될 수 있고, 그에 의해 상당량의 입자가 침전된 지점까지, 낮은 유동률로 인해 파이프(116) 내에 침전된 입자가 구멍을 폐쇄하지 않을 것이다.

예컨대, 구멍(117, 118)의 각각은 2 ㎜ 정도의 직경을 가질 수 있고, 이때 제1, 제2 관통 구멍(17, 18)의 직경은 구멍(117, 118)의 직경보다 약간 크다.

도 5에는 도시된 실시예에서 통로(16') 내에서 파이프를 지지하는 지지부를 형성하는 돌출 부분(110, 119, 120)을 가질 수 있는 제1 밀봉부(14)의 일부가 또한 도시되어 있다. 돌출 부분은 분배 챔버(27)를 2개의 부분 즉 하나의 세트의 제1, 제2 관통 구멍(17, 18)의 형태로 된 유동로로 액체를 공급하는 상부 부분 및 전용 구멍(118)에 의해 제3 관통 구멍(19)의 형태로 된 다른 유동로로 액체를 공급하는 하부 부분(27')으로 분할하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 분배 챔버(27)를 떠나는 액체의 분배를 제어하도록 제공될 수 있다.

도 6은 밀봉 가능하게 연결되도록 구성되는 2개의 세그먼트를 도시하는 파이프(116)의 하나의 실시예의 측면도이다. 파이프(116)는 바람직하게는 세척 유체로써 파이프의 내부측을 플러싱할 목적으로 튜브가 그에 연결되게 하는 포트(도시되지 않음)가 제공될 수 있는 하나의 단부(150)에서 폐쇄된다. 구멍(117, 118) 사이의 거리 d는 분배 챔버(27) 사이의 거리에 대응하도록 선택될 수 있고, 그에 의해 구멍(117, 118)이 그와 정렬될 수 있다. 추가로, 구멍(117, 118)의 치수가 폐쇄 단부(150)를 향해 증가될 수 있거나, 파이프가 폐쇄 단부(150)를 향해 가늘어질 수 있다.

도 1-6에 따른 장치는 다음의 방식으로 동작되도록 의도된다.

증발될 액체가 판 내의 개구(16)에 의해 형성된 통로(16') 내에 위치되는 열 전달 판의 패키지를 통해 파이프(116) 내로 입구 파이프(11)(도 1)를 통해 예열 상태에서 펌핑된다. 이러한 파이프(116)로부터, 액체가 파이프 벽 내의 구멍(117, 118)을 통해 그리고 추가로 열 전달 판의 전체 폭을 횡단하여 연장되는 상이한 분배 챔버(27)(도 4) 내로 유동된다[도 2의 영역(15) 참조]. 분배 챔버(27)로부터, 액체가 판 내의 제1 관통 구멍(17)을 통해 다양한 전달 챔버(29) 내로 그리고 그 다음에 제2 관통 구멍(18)을 통해 증발 공간(28) 내로 유동된다. 동시에, 액체는 개스킷(24)(도 3)이 개구(16) 및 제3 관통 구멍(19)을 포위하는 판 사이 공간으로부터 제3 관통 구멍(19)을 통해 직접적으로 증발 공간(28) 내로 유동된다. 증발 공간(28) 내에서, 액체가 그 다음에 열 전달 판을 따라 얇은 층 내에서 하향으로 진행되고, 그에 의해 그의 양쪽 표면을 덮는다.

동시에, 도 3에 도시된 것과 같이 열 전달 판의 모서리들 사이의 슬롯을 통해 응축 공간(30) 내로 유동되는 열 방출 증기를 입구(8)를 통해 용기(1) 내의 상부 챔버(6)로 공급한다. 열 방출 증기는 열 전달 판과 접촉되어 열 전달 판으로 열을 방출할 때에 응축 공간(30) 내에서 응축된다. 이러한 열은 증발 공간(28) 내에서의 판의 양쪽 측면을 따라 하향으로 진행되는 액체의 증발을 유발한다. 증발 공간(28) 내에서 형성되는 증기가 떠나서 도 2의 화살표에 의해 도시된 것과 같이 측방 및 하향의 양쪽 모두로 용기(1)의 하부 챔버(7) 내로 유동된다. 발생된 증기는 출구(9)를 통해 챔버(7)를 떠나고, 한편 증발되지 않은 액체가 용기의 저부에서 수집되어 저부 출구(10)(도 1)를 통해 - 연속적으로 또는 단속적으로 - 배출된다.

응축 공간(20) 내에서 열 방출 증기에 의해 형성되는 응축물이 열 전달 판을 따라 하향으로 진행되어 열 전달 판의 하부 부분 내의 구멍(20, 21)에 의해 형성된 2개의 채널을 통해 응축 공간을 떠난다. 이들 채널은 개스킷(22, 23)(도 2)에 의해 증발 공간(28)과의 연통으로부터 폐쇄된다. 열 방출 증기의 응축되지 않은 부분이라도 채널을 통해 응축 공간(30)을 떠나서 출구(12)(도 1)를 통해 응축물과 함께 배출된다.

이전에 언급된 것과 같이, 제2 관통 구멍(18)은 제1 관통 구멍(17)보다 약간 크다. 구멍 크기는 장치의 동작 중에 액체가 제1 관통 구멍(17)을 통과할 때에 증발 액체의 부분 증발이 얻어지도록 선택된다. 제2 관통 구멍(18)은 전달 챔버(29)를 지배하는 증기압이 응축 공간(30) 내의 열 방출 증기를 지배하는 증기압을 초과하지 않을 정도로 충분히 크게 제작된다. 그 목적은 개스킷(25)을 통한 가능한 누출 시에 이러한 누출이 전달 챔버(29) 외부가 아닌 내부로 유도되는 것을 보장하는 것이다. 특히 본 발명에 따른 장치가 예컨대 해수로부터의 담수의 생산에 사용되는 경우에, 해수가 담수 내로 유동되는 경우보다 증기가 해수 내로 유동되는 경우가 더 양호하다.

도 2 및 3에 도시된 열 전달 판(4)의 실시예에서, 각각의 판은 개구(16)의 양쪽 측면(좌측 및 우측의 양쪽 모두) 상에 제1, 제2, 제3 관통 구멍(17-19)을 갖는다. 요망되면, 제1, 제2, 제3 관통 구멍(17-19)은 개구(16)의 하나의 측면 상에서 2개마다 하나의 판에서 그리고 그 개구(16)의 다른 측면 상에서 판의 잔여부에서 제외될 수 있다. 대체예에서, 제1 관통 구멍(17)은 개구(16)의 하나의 측면 상에서 2개마다 하나의 판에서 제외될 수 있고, 제2, 제3 관통 구멍(18, 19)은 개구(16)의 다른 측면 상에서 제외될 수 있고, 한편 판의 잔여부의 각각에서, 제1 관통 구멍(17)은 다른 측면 상에서 제외될 수 있고, 제2, 제3 관통 구멍(18, 19)은 개구(16)의 하나의 측면 상에서 제외될 수 있다. 이들 경우에도, 액체가 증발 공간(28)의 각각 내에서 판의 전체 폭을 횡단하여 분배될 것이다.

열 전달 판들 사이에 배열된 밀봉 부재는 대개 얇은 프레싱 금속 시트의 열 전달 판과 연계하여 사용되는 종류의 탄성 고무 또는 플라스틱 개스킷에 의해 구성되는 것으로 위에서 상정되었다. 물론, 임의의 다른 적절한 종류의 밀봉 부재가 사용될 수 있다. 밀봉 수단으로서 도 2 및 3에서 상이한 개스킷이 연장되는 방법을 도시하는 선을 따른 열 전달 판의 영구적인 상호 연결이 또한 선택될 수 있다. 열 전달 판은 판들 사이의 밀봉 - 아마도 그 상호 연결 - 이 용이해지도록 이들이 각각의 판 사이 공간 내에서 이들 선을 따라 서로에 대해 인접되는 방식으로 가압될 수 있다.

도 7은 설명된 장치가 포함되는 플랜트의 흐름도이다. 플랜트는 해수로부터의 담수의 생산용으로 의도된다. 이와 같이, 도 5는 열 방출 증기를 위한 그 입구(8), 증발될 액체 즉 해수를 위한 그 입구(11), 발생된 증기를 위한 그 출구(9), 응축된 액체 즉 증발되지 않은 해수 소위 염수(brine)를 위한 출구(10) 그리고 응축물, 즉 담수 및 열 방출 증기의 응축되지 않은 부분을 위한 출구(12)를 갖는 용기(1)를 도시하고 있다. 추가의 하우징 또는 용기(1')가 도시된 것과 같이 염수의 순차적인 처리를 제공하도록 전술된 용기(1)와 단부-단부 관계로 배열될 수 있다. 2개의 하우징(1, 1') 사이의 간격 d가 파이프(116)의 길이보다 작은 경우에, 세척을 위한 파이프(116)의 제거가 도 6을 참조하여 논의된 것과 같이 세그먼트로 절곡 가능하거나 분리 가능하게 파이프를 제작함으로써 용이해질 수 있고, 그에 의해 파이프(116)가 하나의 하우징(1)의 패키지로부터 인접한 하우징(1')의 단부 벽을 향해 인출되어 2개의 하우징(1, 1') 사이의 공간으로부터 측방으로 제거될 수 있다. "굽힘 가능한"은 여기에서 외부의 굽힘력이 해제될 때에 파이프(116)가 그 원래의 형상으로 복귀되도록 탄성적으로 굽힘 가능한 것을 의미한다.

동작 시에, 해수가 플랜트 내로 펌프(31)에 의해 펌핑된다. 펌프(31)에 의한 펌핑 후에, 해수가 필터(31')에 통과되고, 그 다음에 도면 부호 32에서 2개의 분기 유동으로 분할된다. 하나는 열 교환기(33)를 통과하고, 다른 하나는 열 교환기(34)를 통과한다. 분기 유동은 그 다음에 도면 부호 35에서 합체되고, 또 다른 열 교환기(36)를 통해 용기(1)의 입구(11)로 펌핑된다. 출구(9)를 통해 용기를 떠나는 발생된 증기는 압축기(37)를 통해 열 방출 증기를 위한 입구(8)로 전달된다. 종래의 고압 팬이 압축기로서 기능할 수 있다.

소위 염수, 즉 용기(1) 내에서 증발되지 않은 해수가 그 저부 출구(10)를 통해 용기(1) 외부로 펌프(38)에 의해 펌핑되고, 도면 부호 39에서 2개의 분기 유동으로 분할된다. 하나의 분기 유동은 증발될 액체를 위한 용기 입구(11)로 복귀되고, 한편 다른 분기 유동은 열 교환기(33)를 통해 그리고 플랜트 외부로 펌프(40)에 의해 펌핑된다. 열 교환기(33) 내에서, 이러한 분기 유동은 유입 해수의 분기 유동들 중 하나로 그 열의 일부를 방출한다.

담수, 즉 입구(8)를 통해 공급된 열 방출 증기로부터의 응축물과 이러한 증기의 응축되지 않은 잔여물의 혼합물이 출구(12)를 통해 용기(1)로부터 제거된다. 분리기(41) 내에서, 혼합물의 가스상 부분이 분리되고, 진공 펌프(42)에 의해 이들이 열 교환기(36)를 통해 플랜트 외부로 흡인된다. 열 교환기(36) 내에서, 이들은 이미 부분적으로 예열된 유입 해수로 그 열의 일부를 방출한다.

담수는 열 교환기(34)를 통해 플랜트 외부로 펌프(42)에 의해 분리기(41)로부터 펌핑된다. 열 교환기(34) 내에서, 담수는 유입 해수의 분기 유동으로 그 열의 일부를 방출한다.

설명된 플랜트에서, 유입 해수는 바람직하게는 판형 열 교환기의 증발 공간을 지배하는 증발 압력에서 거의 그 비등점에 대응하는 온도까지 예열된다. 예컨대, 해수는 용기 입구(11)에서 55℃의 온도를 갖도록 예열될 수 있다. 용기 출구(9)에 발생된 증기는 55℃를 약간만 초과하는 온도, 및 예컨대 0.15 바의 압력을 가질 수 있다. 증기는 그 후에 용기 입구(8) 내에서 그리고 챔버(6) 내에서 약 0.19 바의 압력 및 약 59℃의 온도를 갖는 정도까지 압축될 수 있다.

위의 설명으로부터, 본 발명의 다양한 실시예가 설명 및 예시되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않고, 또한 다음의 특허청구범위 내에 정의된 주제의 범주 내에서 다른 방식으로 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (14)

1. 증발될 액체를 위한 입구(11)를 갖고 판 사이 공간을 갖는 상태로 실질적으로 수직으로 배열된 열 전달 판(4)의 패키지를 내부에 장착한 하우징 - 2개마다 하나의 판 사이 공간은 상기 액체의 적어도 부분적인 증발을 위한 증발 공간(28)을 형성하고, 다른 판 사이 공간은 열 방출 증기의 적어도 부분적인 응축을 위한 응축 공간(30)을 형성함 - 을 포함하고, 증발 공간(28)을 형성하는 상기 판 사이 공간의 상부 부분에서 분배 챔버(27)를 형성하는 제1 밀봉부(13, 14) - 분배 챔버(27)의 각각은 패키지의 폭을 따라 이격되는 제1, 제2 관통 구멍(17, 18)에 의해 적어도 하나의 증발 공간(28)과 액체 유동 연통되고, 열 전달 판(4)은 상부 부분 내에서 판 패키지를 통해 연장되는 통로(16')를 형성하도록 정렬되는 관통 개구(16)를 가짐 - 를 더 포함하는 유하 액막 유형의 판형 증발기 장치이며,
   긴 파이프(116)가 입구(11)에 연결되고, 통로(16') 내에서 그의 길이를 따라 연장되고, 파이프(116)는 구멍(117, 118)이 파이프(116)의 길이를 따라 분포된 주연 벽을 갖고, 구멍(117, 118)을 통해 입구(11)로부터 분배 챔버(27)로 증발될 액체를 공급하도록 분배 챔버(27)와 유동 연통되고, 파이프(116)는 통로(16')의 전체 길이를 따라 연장되고, 상기 파이프(116)는 입구(11)에 연결되는 제1 단부를 갖고, 제2 단부(150)에서 개방 가능한 유체 유동 포트를 갖고, 상기 파이프(116)는 통로(16') 내에 제거 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 판형 증발기 장치.
2. 제1항에 있어서, 관통 개구(16) 내부측에서 파이프(116)를 지지하도록 관통 개구(16)의 주연부를 따라 배열된 지지부(110, 119, 120)를 포함하고, 상기 지지부는 선택적으로 상기 제1 밀봉부(14)와 일체로 형성되는 판형 증발기 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구멍(117, 118)은 상기 파이프(116)의 상부 절반부 주변 부분에만 형성되는 판형 증발기 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 단부-단부 관계로 이격되어 배열된 복수개의 상기 하우징(1, 1') 또는 패키지를 포함하고, 파이프(116)는 밀봉 가능하게 연결된 더 짧은 파이프 섹션에 의해 형성되고/되거나 파이프는 굽힘 가능한 판형 증발기 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파이프(116)의 상류에 위치되는 증발될 상기 액체를 위한 필터(31')를 포함하는 판형 증발기 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입구(11)로 공급되는 해수의 증발에 의한 담수화에 사용되는 것을 특징으로 하는 판형 증발기 장치.
7. 판 사이 공간을 갖는 상태로 실질적으로 수직으로 배열된 열 전달 판(4)의 패키지 - 2개마다 하나의 판 사이 공간은 액체의 적어도 부분적인 증발을 위한 증발 공간(28)을 형성하고, 다른 판 사이 공간은 열 방출 증기의 적어도 부분적인 응축을 위한 응축 공간(30)을 형성함 - 를 포함하고, 증발 공간(28)을 형성하는 상기 판 사이 공간의 상부 부분에서 분배 챔버(27)를 형성하는 제1 밀봉부(13, 14) - 분배 챔버(27)의 각각은 패키지의 폭을 따라 이격되는 제1, 제2 관통 구멍(17, 18)에 의해 적어도 하나의 증발 공간(28)과 액체 유동 연통되고, 열 전달 판(4)은 상부 부분에서 판 패키지를 통해 연장되는 통로(16')를 형성하도록 정렬되는 관통 개구(16)를 가짐 - 를 더 포함하는 유하 액막 유형의 판형 증발기이며,
   긴 파이프(116)가 액체의 공급부(11)에 연결되고, 통로(16') 내에서 그의 길이를 따라 연장되고, 파이프(116)는 구멍(117, 118)이 파이프(116)의 길이를 따라 분포된 주연 벽을 갖고, 구멍(117, 118)을 통해 입구(11)로부터 분배 챔버(27)로 증발될 액체를 공급하도록 분배 챔버(27)와 유동 연통되고, 상기 파이프는 상기 통로(16')의 전체 길이를 따라 연장되고, 상기 입구(11)에 연결되는 제1 단부를 갖고, 제2 단부에서 개방 가능한 포트를 갖고, 상기 파이프(116)는 통로(16') 내에 제거 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 판형 증발기.
8. 제7항에 있어서, 상기 관통 개구(16) 내부측에서 상기 파이프(116)를 지지하도록 상기 관통 개구(16)의 주연부를 따라 배열된 지지부(110, 119, 120)를 포함하고, 상기 지지부는 선택적으로 상기 제1 밀봉부와 일체로 형성되는 판형 증발기.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 구멍(117, 118)은 상기 파이프(116)의 상부 절반부 주변 부분에만 형성되는 판형 증발기.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 적어도 2개의 제2 밀봉부(25)가 열 전달 판(4)을 따라 서로 수평으로 이격된 각각의 응축 공간(30)의 상부 부분에 배열되고, 상기 제2 밀봉부의 각각은 열 전달 판(4) 사이에 응축 공간(30)의 다른 부분과의 연결부로부터 폐쇄된 전달 챔버(29)를 형성하고, 응축 공간(30)은 위로부터 열 방출 증기를 수용하도록 상기 제2 밀봉부(25) 사이에 형성된 간극을 통해 판 패키지의 주위와 연통되고, 열 전달 판(4)은 전달 챔버와의 상기 유동 연통을 제공하는 제1, 제2 관통 구멍(17, 18), 즉 각각의 전달 챔버(29)에 대해 분배 챔버(27)와 전달 챔버(29)를 연결하는 적어도 하나의 제1 관통 구멍(17), 및 증발 공간(28)과 전달 챔버(29)를 연결하는 적어도 하나의 제2 관통 구멍(18)을 갖는 판형 증발기.
11. 제10항에 있어서, 적어도 2개마다 하나의 상기 열 전달 판(4)은 쌍으로 배열되는 상기 제1, 제2 관통 구멍(17, 18), 즉 분배 챔버(27)와 전달 챔버(29)를 연결하는 한 쌍의 구멍인 제1 관통 구멍(17), 및 증발 공간(28)과 동일한 전달 챔버(29)를 연결하는 제2 관통 구멍(18)을 갖는 판형 증발기.
12. 제10항에 있어서, 각각의 열 전달 판(4)은 수직 모서리 부분 및 수평 모서리 부분을 갖고, 분배 챔버(27)의 각각은 열 전달 판의 수직 모서리 부분들 사이에서 수평으로 연장되고, 증발 액체를 위한 입구 통로(16')는 상기 모서리 부분들 사이의 실질적으로 중간에서 판 패키지를 통해 연장되는 판형 증발기.
13. 제10항에 있어서, 각각의 열 전달 판(4)은 수직 모서리 부분 및 수평 모서리 부분을 갖고, 응축 공간(30)은 열 전달 판의 수직 모서리 및 상부 수평 모서리를 따라 판 패키지의 주위와 직접적으로 연통되는 판형 증발기.
14. 제10항에 있어서, 상기 제1 관통 구멍(17)은 상기 제2 관통 구멍(18)보다 작은 판형 증발기.

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