KR101732893B1 - 냉각탑용 백연저감 응축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 평행하게 배치되는 한 쌍의 열교환 패널을 포함하고, 상기 한 쌍의 열교환 패널의 이격 공간으로는 상하로 함습 공기가 유동하며, 상기 열교환 패널의 공기 유동면의 반대면으로는 외부에서 유입된 공기가 유동하는 단위 열교환부를 복수로 구비하는 냉각탑용 응축기로서, 상기 열교환 패널은, 그 단면상에 '<'형태의 절곡부가 복수로 형성되되, 상기 절곡부의 절곡 방향은 상부에서 하부로 교번하며 서로 반대 방향을 향하는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공한다.
본 발명은 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널을 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되어 열교환 면적이 확장되어 열교환 효율이 향상되고, 함습기체의 유동 경로 면적 확보를 하는 효과가 있다.

Description

냉각탑용 백연저감 응축기{PLUME ABATEMENT CONDENSER FOR COOLING TOWER}

본 발명은 냉각탑용 백연저감 응축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각탑에서 사용되는 응축기의 열교환 패널의 단면 형태를 지그재그 형태로 형성하여 동일 체적 상태에서 열교환 면적을 증가시켜 열교환 효율이 향상되도록 하여 백연이 감소되도록 하는 냉각탑용 백연저감 응축기에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 냉난방을 위해 규모가 작은 건물에서는 소형 냉동기나 에어컨을 주로 사용한다. 반면에, 상대적으로 규모가 큰 건물에서는 냉각탑을 이용한 중, 대형 냉동기를 사용한다.

냉각탑은 건물의 옥상에 설치되어 냉동기로부터 배출되는 고온의 냉각수를 식혀준 후 다시 냉동기로 투입한다.

냉각탑은 내부에는 열교환용 충진재가 배치되어 있어, 냉각수를 충진재로 분사하면, 냉각수는 충진재에서 공기와 접촉하여 열교환하며 냉각된다.

이때, 충진재를 통과한 공기는 고온다습한 상태가 되며 공기토출부로 배출된다. 배출된 고온다습한 공기는 저온의 외기와 접촉 시 온도차에 의하여 응축이 이뤄지며, 응축으로 발생된 작은 물방울이 연기처럼 보이는 현상을 백연이라고 한다.

백연은 비오는 날처럼 외기습도가 높은 경우 및 겨울철과 같이 냉각탑의 토출 공기와 외기의 온도차가 클 경우에 발생량이 증가한다.

종래 냉각탑의 백연을 줄이기 위한 방법으로 열교환기를 이용한 병렬 히팅 코일 방식 및 응축기 방식으로 분류할 수 있다.

병렬 히팅 코일 방식은 공기를 유입하는 루바 외에 냉각탑 토출부 하단에 외기유입부를 별도로 설치하며, 외기유입부에 가열코일을 설치하는 방식이다.

병렬 히팅 코일 방식은 충진재를 통과한 고온다습한 공기와 외기유입부를 통하여 유입되면서 가열코일로 가열된 외기를 냉각탑 내부에서 섞어서 토출하는 방식이다. 이때 혼합된 공기는 기존 토출되는 공기에 비하여 저온 건조한 상태가 되어 토출 후 백연량이 줄어드는 효과를 가진다.

응축기방식은 병렬히팅코일 방식과 토출부 하단에 외기유입부를 별도로 설치하며, 외기유입부 후면에 응축기를 설치하는 방식이다.

응축기 방식은 충진재를 통과한 고온다습한 공기와, 외기유입부를 통하여 유입되는 저온의 공기를 응축기영역에서 열교환을 시킨다. 이때 외부유입부를 통하여 유입된 저온의 외기는 가열과정을 거치며, 충진재를 통과한 고온다습한 공기는 냉각과정을 거친다.

이때 고온다습한 공기가 냉각과정을 거치면서 응축이 발생되며, 냉각과정을 거쳐 저온포화상태의 공기가 된다. 외부유입부를 통하여 유입된 공기는 가열과정을 거쳐 외기상태보다 상대적으로 고온건조한 상태가 된다.

냉각탑 토출부 하단에서 저온포화상태의 공기와 고온건조한 상태의 공기가 섞여서 기존 토출되는 공기에 비하여 저온 건조한 상태가 되어 토출 후 백연량이 줄어드는 효과를 가진다.

선행기술로서, 등록특허 10-1204758호가 개시되었다.

상기한 기술을 살펴보면, 반원형의 단면 형태를 갖는 관로부요소가 형성된 열교환 패널을 주요 구성 요소로 함을 알 수 있다.

상기한 기술은 열교환 패널의 이격 공간으로는 응축공기가 유동하고, 그 외부 공간으로는 함습 공기가 유동하며, 서로 열교환하여, 함습기체가 응축기체에 의해 냉각되므로, 함습기체에 포함된 수증기가 응축된다. 이에 따라, 냉각탑(30) 상부로 배출되는 공기는 온도와 습도가 낮은 상태가 되어 수증기 응축으로 인한 백연 발생이 제거 내지는 저감되고, 증발된 수증기를 응축기에 의해 응축회수하여 버려지는 물을 절감할 수 있게 된다.

그러나, 상기 기술의 구성을 보다 상세히 살펴보면, 응축기의 열교환 패널에 의해 형성되는 응축 기체 유로는 관형태가 되어, 판형태의 열교환 패널에 의해 형성되는 응축 기체 유로보다 단면적이 상대적으로 좁게 형성되어 유입되는 공기량이 적어지게 되어 응축성능이 낮아지고, 냉각탑 내부의 저항이 크게 발생된다는 문제점이 있다.

또한, 관로부(116)와 관로부(116) 사이에 형성되는 함습 기체 유로는 높이 위치에 따라 단면적이 변화되고, 이에 따라 관로부(116)와 관로부(116)의 이격 간격이 가장 좁은 부위의 단면적이 함습 기체 유로의 유효 면적이 되는데, 유효면적의 한계에 따라 높은 정압을 발생시켜 냉각탑의 성능이 크게 저하된다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널의 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되어 응축공기와 함습 공기간의 열교환 면적이 확장되는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 응축공기의 유동 경로를 확보할 수 있고 이에 따라 응축 성능의 저하를 방지하는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널간의 이격 거리가 일정하게 유지되도록 하여 함습 공기의 유동 경로를 확보할 수 있고 이에 따라 응축 성능의 저하를 방지하는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널의 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 함습 공기가 유동하는 과정에서 물방울의 제거가 용이하게 이루어질 수 있는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 재질로서 PVC를 포함하도록 하여 응축기의 제조 원가가 절감되는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상부에 엘리미네이터가 배치되는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 평행하게 배치되는 한 쌍의 열교환 패널을 포함하고, 상기 한 쌍의 열교환 패널의 이격 공간으로는 상하로 함습 공기가 유동하며, 상기 열교환 패널의 공기 유동면의 반대면으로는 외부에서 유입된 공기가 유동하는 단위 열교환부를 복수로 구비하는 냉각탑용 응축기로서, 상기 열교환 패널은, 그 단면상에 '<'형태의 절곡부가 복수로 형성되되, 상기 절곡부의 절곡 방향은 상부에서 하부로 교번하며 서로 반대 방향을 향하는 냉각탑용 백연저감 응축기를 제공한다.

상기 절곡부는 상기 함습 공기의 흐름과 직교할 수 있다.

상기 절곡부의 크기는 모두 동일할 수 있다.

상기 열교환 패널은 PVC 를 포함할 수 있다.

상기 열교환 패널의 두께는 0.3 내지 0.5mm 일 수 있다.

상기 열교환 패널 간의 간격과 상기 단위 열교환부의 간격의 비율은 1.5 내지 2.5 대 1 일 수 있다.

상기 열교환 패널의 이격 거리는 상기 절곡부의 첨부의 높이 보다 작을 수 있다.

상기 열교환 패널의 표면에는 요철 형상이 형성될 수 있다.

상기 응축기의 상부에는 엘리미네이터가 배치될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 단면 형태가 수직하게 지그재그 형태로 형성되며, 상기 열교환 패널의 단면 형태가 응축공기의 유입 부위부터 토출 부위까지 수평방향으로 일정하게 유지되는 형태로 형성되고, 상기 응축공기의 유입 부위부터 토출 부위까지 단면 형태가 일정하게 유지됨으로 인해 상기 응축공기의 유입 부위에서 균일하게 유입된 응축공기가 수평방향으로 상기 냉각탑의 중심부를 향해 유동하면서 상단으로 편향되는 것을 방지하여 열교환 효율이 향상되도록 함으로써 백연이 감소되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널간의 이격 거리가 일정하게 유지되도록 하여 함습 공기의 유동 경로를 확보할 수 있고 이에 따라 응축 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널의 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 함습 공기가 유동하는 과정에서 물방울의 제거가 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 재질로서 PVC를 포함하도록 하여 응축기의 제조 원가가 절감될 수 있다.

또한, 본 발명은 응축기의 상부에 엘리미네이터가 배치되어 백연 제거 효과가 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기의 구성의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기를 사용하는 냉각탑의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 구성을 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기의 구성의 일 예를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 응축기(100)는 한 쌍의 열교환 패널(110)을 포함하는 단위 열교환부(120)를 복수로 포함한다.

응축기(100)는 복수의 단위 열교환부(120)를 포함한다. 그리고, 단위 열교환부(120)는 한 쌍의 열교환 패널(110)을 포함한다.

열교환 패널(110)의 재질은 알루미늄 또는 PVC를 포함한다. PVC는 알루미늄보다 열전도율이 낮지만, 그 두께가 얇다면 동일 면적에서의 열전달률은 서로 유사해질 수 있다. 따라서, 열교환 패널(110)의 재질은 알루미늄을 포함할 수도 있지만, 열전달률과 제작 비용을 고려하여 PVC를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 열교환 패널(110)은 열교환 패널(110)을 통한 열교환 효율을 향상시키기 위해 두께는 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 열교환 패널(110)의 두께는 0.3 내지 0.5mm 인 것이 바람직하다.

열교환 패널(110)은 동일한 간격으로 평행하게 배치되어, 응축기(100)를 구성할 수 있다.

여기서, 열교환 패널(110)은 그 단면 상에 절곡부가 연속적으로 형성된다. 절곡부는 '<'형태로 형성될 수 있다. 그리고, 열교환 패널(110)의 상부에서 하부로 진행하며 절곡부의 절곡 방향은 교번하며 서로 반대 방향을 향하도록 형성되어, 상기 절곡부의 단면 형태가 수직 방향으로 지그재그 형태로 형성된다. 또한, 절곡부는 모두 동일한 크기인 것이 바람직하다.

따라서, 열교환 패널(110)은 수평으로 주름진 형태일 수 있다. 상기와 같은 열교환 패널(110)의 형상에 의해 함습 공기는 응축공기와의 열교환 면적이 향상되고, 응축공기가 상기 함습공기의 유동방향과 수직방향으로 유동하여 응축기의 토출 부위를 통해 토출될 수 있도록 한다. 응축기에서 상기 응축공기의 유입 부위는 냉각탑 본체의 측면에 위치하고, 상기 유입 부위로 외부의 상기 응축공기가 유입되고, 상기 응축공기의 토출 부위는 냉각탑 본체의 중심부를 향해 위치하고, 상기 토출 부위로 상기 응축공기가 토출된다. 응축공기의 유로로 모든 면적을 사용하므로 종래의 관형태의 응축기에 비하여 응축공기의 공기저항을 최소화할 수 있다.

또한, 열교환 패널(110)의 표면으로는 요철(112) 형상이 형성되어 열교환 면적을 증가시킬 수 있도록 한다. 도 1에 의하면, 요철(112)은 절곡부의 형태와 동일하게 형성되어 있으나, 열교환 면적을 증가시킬 수 있다면 그 형태는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

열교환 패널(110)은 복수개로 배치된다. 이때, 열교환 패널(110)은 2개씩 짝을 이루어 단위 열교환부(120)를 구성할 수 있다. 이때, 2개의 열교환 패널(110)은 소정의 이격 간격을 갖는다. 열교환 패널(110)의 이격 간격은 서로 균일한 것이 바람직하다.

그리고, 열교환 패널(110) 간의 이격 간격은 절곡부의 높이보다 작게 설정하여, 함습 공기가 유동할 때, 하부에서 상부로 유동 경로가 직선이 아닌 지그재그 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 함습공기의 유로는 유로에 따라 단면적 변화가 없으며 공기유로로 모든 면적을 사용할 수 있게 함으로써 함습공기의 유동저항을 최소화시켜 정압손실을 감소시킴으로써 냉각탑의 성능을 향상시킨다는 장점을 가진다.

또한, 함습공기유로를 지그재그 형태로 형성하여 공기방향을 꺽어줌으로써 공기보다 무거운 물방울이 원심력에 의하여 면에 충돌시키고, 또한 함습공기의 열교환시간 및 면적을 최대로 하여 응축된 물방울을 응축기면에 용이하게 포집할 수 있도록 한다.

상기 열교환 패널(110) 간의 이격 간격은 단위 열교환부(120) 간의 이격간격과 1.5 내지 2.5 대 1 의 비율인 것이 바람직하고, 2대 1인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 열교환 패널(110) 간의 이격 간격은 단위 열교환부(120) 간의 이격간격의 비율이 커질수록 백연 제거의 효과가 커지지만, 냉각탑의 효율이 저하될 수 있으므로, 사용자는 백연 제거 효과와 냉각탑의 효율을 고려하여 이격 간격의 비율을 조절하는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 응축기를 사용하는 냉각탑의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.

우선, 냉각탑(200)의 구성에 대해 살펴보기로 한다.

냉각탑(200)은 건물의 외부에 설치되어, 냉방기에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시킨다. 여기서, 냉각탑(200)이 설치되는 위치는 건물의 옥상이 일반적이다.

냉각탑(200)은 냉각탑 구성 요소들이 내측에 배치되는 냉각탑 본체(10), 냉동기에서 배출되는 고온의 냉각수를 미세 물줄기 형태로 분사하는 분사 노즐(30), 분사 노즐(30)에 의해 분사된 냉각수와 외부의 공기가 서로 열교환이 이루어지는 열교환부(20) 및 분사 노즐(30)을 통해 분사되는 냉각수에 대하여 외부의 공기가 공급되도록 하는 송풍팬(50)을 포함한다.

따라서, 분사 노즐(30)을 통해 배출되는 냉각수가 열교환부(20)로 공급된 후, 송풍팬(50)에 의해 공급되는 외부의 공기에 의해 열교환되며 온도가 저하된 후, 다시 냉동기로 공급되어 냉방에 사용될 수 있다. 송풍팬(50)은 본체(10)의 상부에 배치되어 본체(10) 내부의 공기를 외부에 배출하는 방식으로 열교환부(20)에 공기가 공급되도록 할 수 있지만, 본체(10)의 측면에 배치되어 열교환부(20)에 직접 공기를 공급할 수도 있다.

송풍팬(50)은 별도의 설치된 모터(미도시)의 동작에 의해 회전될 수 있다.

열교환부(20)의 상부측으로는 응축기(100)가 배치될 수 있다. 응축기(100)의 작용은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

응축기(100)의 상부에는 엘리미네이터(eliminator)(130)가 배치된다. 여기서, 엘리미네이터(130)는 응축기(100)와 일체로 제작되거나, 사용자의 필요에 따라 분리가능하게 배치될 수도 있다.

응축기(100) 상부에 배치된 엘리미네이터(eliminator)는 응축기(100)의 상부로 배출되는 응축공기가 하부로 유입된다. 유입된 응축공기는 엘리미네이터(130)를 통과하면 수분이 감소되어 엘리미네이터(130)에서 배출된다. 이후, 엘리미네이터(130)에서 배출된 공기는 송풍팬(50)을 통하여 외부로 배출된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되어 응축공기의 열교환 면적이 확장되어 열교환 효율이 향상되도록 하여 백연이 감소될 수 있고, 냉각탑의 응축기에서 응축공기의 유동 경로를 확보할 수 있고 이에 따라 응축 성능의 저하를 방지할 수 있으며, 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널간의 이격 거리가 일정하게 유지되도록 하여 함습 공기의 유동 경로를 확보할 수 있고 이에 따라 응축 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑의 응축기에서 열교환 패널의 단면 형태가 지그재그 형태로 형성되도록 하여, 함습 공기가 유동하는 과정에서 물방울의 제거가 이루어질 수 있고, 냉각탑 응축기의 열교환 패널의 단면이 지그재그 형태가 되어, 응축 공기의 토출 시 응축 공기가 상부로 편향되는 것이 방지되며, 냉각탑의 응축기에서 사용하는 열교환 패널의 재질로서 PVC를 포함하도록 하여 응축기의 제조 원가가 절감될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 응축기
110: 열교환 패널
120: 단위 열교환부
200: 냉각탑

Claims (9)

1. 평행하게 배치되는 한 쌍의 열교환 패널을 포함하며, 상기 한 쌍의 열교환 패널의 이격 공간으로는 하부에서 상부로 함습공기가 유동하며, 상기 열교환 패널의 공기 유동면의 반대면으로는 상기 함습공기의 유동방향과 수직방향으로 외부에서 유입된 응축공기가 유동하는 단위 열교환부를 복수로 구비하는 냉각탑용 백연저감 응축기로서,
   엘리미네이터가 상기 냉각탑용 백연저감 응축기의 상부에 배치되며,
   상기 냉각탑용 백연저감 응축기의 상기 응축공기의 유입 부위는 냉각탑 본체의 측면에 위치하여, 상기 유입 부위로 외부의 상기 응축공기가 유입되고,
   상기 냉각탑용 백연저감 응축기의 상기 응축공기의 토출 부위는 상기 냉각탑 본체의 중심부를 향해 위치하여, 상기 토출 부위로 상기 응축공기가 토출되며,
   상기 열교환 패널은,
   그 단면상에 '<'형태의 절곡부가 복수로 형성되되,
   상기 절곡부의 절곡 방향은 상부에서 하부로 진행하면서 연속적으로 교번하며 서로 반대 방향을 향하여, 상기 절곡부의 단면 형태가 수직방향으로 지그재그 형태로 형성되고,
   상기 열교환 패널의 단면 형태가 상기 응축공기의 유입 부위부터 토출 부위까지 수평방향으로 일정하게 유지되는 형태로 형성되고,
   상기 응축공기의 유입 부위부터 토출 부위까지 단면형태가 일정하게 유지됨으로 인해 상기 응축공기의 유입 부위에서 균일하게 유입된 상기 응축공기가 수평방향으로 상기 냉각탑의 중심부를 향해 유동하면서 상단 방향으로 편향되어 유동되는 것을 방지하고,
   상기 열교환 패널의 이격 거리는 상기 절곡부의 첨부의 높이 보다 작고,
   상기 열교환 패널 간의 간격과 상기 단위 열교환부의 간격의 비율은 1.5 내지 2.5 대 1 인 냉각탑용 백연저감 응축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부는 상기 함습 공기의 흐름과 직교하는 냉각탑용 백연저감 응축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 절곡부의 크기는 모두 동일한 냉각탑용 백연저감 응축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 패널은 PVC 를 포함하는 냉각탑용 백연저감 응축기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 열교환 패널의 두께는 0.3 내지 0.5mm 인 냉각탑용 백연저감 응축기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 패널의 표면에는 요철 형상이 형성되는 냉각탑용 백연저감 응축기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 응축기의 상부에는 엘리미네이터가 배치되는 냉각탑용 백연저감 응축기.

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