KR101886704B1 - Heating element for enhancing performance of a gas-gas heater - Google Patents

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정동진
이진구
최형천
최창성
조형희
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정희윤
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한국남동발전 주식회사
연세대학교 산학협력단
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Abstract

A heat element in which performance of a gas reheater according to the present invention is formed by alternately repeatingly arranging a first plate member and a wavy profile second plate member, and flows into and flows between the first plate member and the wavy profile second plate member. The wavy profile second plate member has a partial short-circuit structure in which a plurality of short holes are formed along the gas flow direction and a part of the wavy profile second plate member is formed by being formed at regular intervals.

Description

가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자{Heating element for enhancing performance of a gas-gas heater}[0001] The present invention relates to a heating element for enhancing the performance of a gas reheater,

본 발명은 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자에 관한 것으로 보다 상세하게는 탈황설비의 가스 재열기 내에 설치되는 열소자의 차압 저감 및 열교환 성능을 향상시켜 가스 재열기 시스템 성능을 향상시키는 열소자에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal element in which the performance of a gas reheater is improved, and more particularly, to a heat element that improves the performance of a gas reheater system, .

화력발전소의 보일러에서 발생되는 연소가스에는 황산화물이 포함되고, 이 황산화물이 연돌(stack)로 배출되기 전에 탈황설비를 이용하여 제거하게 된다. 화력발전소에서 탈황설비는 연소가스에 포함된 황산화물을 석회석 슬러지에 흡수, 반응시켜 제거하게 되는데, 이러한 탈황설비에는 가스 재열기(Gas Gas Heater, GGH)가 구비된다. Combustion gases from boilers in thermal power plants contain sulfur oxides and are removed using desulfurization equipment before the sulfur oxides are discharged to the stack. In a thermal power plant, the desulfurization facility absorbs and reacts sulfur oxides contained in the combustion gas with limestone sludge, and the desulfurization equipment is provided with a gas gas heater (GGH).

도1 및 도2는 등록실용신안 제20-0325875호(2003.09.06. 공고) “탈황설비 내 가스-가스 재열기의 분리형 열 소자”에 개시된 연소가스의 흐름 및 가스 재열기를 도시한 것으로 가스 재열기(14)는 흡수탑(15)에서 탈황된 저온 배가스와, 보일러(10)에서 배출되어 전기집진기(12)를 거친 고온의 연소가스를 열교환시켜 탈황이 안된 고온가스는 온도를 낮추고 탈황된 저온가스는 온도를 높여주는 장치로서, 이 가스 재열기(14)에 의해 탈황된 저온가스의 온도를 상승시켜 통풍력을 향상시키고, 연돌(18) 출구에서의 백연현상을 방지하고 탈황효율개선의 역할을 수행한다. Figures 1 and 2 illustrate the flow and regeneration of combustion gases disclosed in the "Regenerative Utility Model No. 20-0325875 (Sep. 2003, Jun. 2003)" Separate Type Thermal Element for Gas-Gas Reheater in Desulfurization Facility " The reheater 14 exchanges heat between the low temperature flue gas desulfurized in the absorption tower 15 and the high temperature flue gas discharged from the boiler 10 through the electrostatic precipitator 12 to lower the temperature of the desulfurized high temperature gas, The low-temperature gas is a device for raising the temperature. The temperature of the low-temperature gas desulfurized by the gas reheater 14 is raised to improve the ventilation force, to prevent the white smoke at the exit of the stack 18, .

도2는 융그스트롬 형식의 가스 재열기(14)를 도시한 것으로 융그스트롬 형식의 가스 재열기(14)는 축을 중심으로 많은 금속판으로 이루어진 열소자(20)가 동심원을 따라 배열되고, 탈황 전 연소가스 통로(22)와 탈황 후 연소가스 통로(24)는 서로 분리되어 고정된다. 이러한 가스 재열기(14)는 축을 중심으로 회전하면서 한쪽에서는 미처리된 배기가스에 의해 가열되고 다른 쪽에서는 냉각되는 방식으로, 가스 재열기(14)의 열소자(20)는 약 1 내지 3rpm으로 회전하고 따라서 열소자(20)는 보일러 배기가스(약 130℃)로부터 열을 전달받아 탈황 후 연소 가스(약 55℃)로 열을 전달하여 주게 된다. FIG. 2 shows a gas reheater 14 of the Jungstrom type. The gas reheater 14 of the Jungstrom type has a plurality of metal elements 20 arranged concentrically around the shaft, The gas passage 22 and the combustion gas passage 24 after the desulfurization are fixed separately from each other. The gas reheater 14 is rotated about 1 to 3 rpm in such a manner that the gas reheater 14 is rotated about its axis while being heated by the untreated exhaust gas on one side and cooled on the other side, The heat element 20 receives heat from the boiler exhaust gas (about 130 ° C.) and transfers the heat to the combustion gas (about 55 ° C.) after desulfurization.

도3 내지 도5는 이러한 가스 재열기(14)를 구성하는 열소자(20)의 사시도, 일부상세도 및 단면도로서 도시된 바와 같이 열소자(20)는 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)이 반복 배치되어 이루어진다. 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)의 재질은 모두 금속판재이다.3 to 5 show a perspective view, partial detail and cross-sectional view of the thermal element 20 constituting the gas reheater 14, wherein the thermal element 20 has a corrugated plate 25 and a wavy profile 26 ) Are repeatedly arranged. The materials of the corrugated plate 25 and the corrugated profile 26 are both metal plates.

이와 같이 가스 재열기(14)는 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)로 구성된 열소자(20)들을 통해 열교환 성능을 높임과 동시에 열소자(20)들이 가스 재열기(14) 축을 중심으로 회전을 하여 열전달 성능을 향상시키게 되는데, 구체적으로 탈황설비인 흡수탑(15)에 들어가는 연소기 출구단의 고온 가스들은 가스 재열기(14)로 들어와 열소자(20)의 빈 공간으로 흐르게 되고 열소자(20)의 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)과 접촉하면서 열전달이 일어나 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)에 에너지가 저장된다. 이 후 가스 재열기(14)의 축을 중심으로 에너지가 저장된 열소자(20)가 회전하여 탈황 후 연소가스 통로(24)쪽으로 이동하게 되면 열소자(20)에 저장된 에너지는 탈황 흡수탑(15)을 통과하면서 저온이 된 가스에 전달하게 된다. 열소자(20)에서 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)의 형상으로부터 전열면적을 확보하게 되며, 주름과 물결의 반복 배열을 통해 요철효과를 얻어 효과적인 열전달이 이루어지도록 하고 있다. 또한 주름진 판(25)의 경우 주름진 골(25a)의 방향이 주 유동의 방향과 사선으로 배치하여 이차적인 와류를 발생시켜 열전달을 향상시키고 있다. As such, the gas reheater 14 enhances the heat exchange performance through the heat elements 20 comprised of the corrugated plate 25 and the wavy profile 26, while the heat elements 20 are positioned around the gas reheater 14 axis Specifically, the hot gases at the outlet of the combustor entering the absorption tower 15, which is a desulfurization facility, enter the gas reheater 14 and flow into the empty space of the thermal element 20, Energy is stored in the corrugated plate 25 and the corrugated profile 26 due to heat transfer while contacting the corrugated plate 25 and the corrugated profile 26 of the corrugated plate 20. The energy stored in the thermal element 20 is transferred to the desulfurization absorption tower 15 when the thermal element 20 storing the energy around the axis of the gas reheater 14 rotates and moves toward the combustion gas passage 24 after desulfurization. To the low-temperature gas. The heat transfer area is secured from the shape of the corrugated plate 25 and the corrugated profile 26 in the thermal element 20 and the corrugated effect is obtained through the repeated arrangement of corrugation and corrugation to achieve effective heat transfer. Further, in the case of the corrugated plate 25, the direction of the corrugated trough 25a is arranged diagonally to the direction of the main flow to generate a secondary vortex to improve the heat transfer.

그러나, 주름진 판(25)과 물결 프로파일(26)이 유동과 수직방향으로 배열됨에 따라 이차 와류의 효과가 약하게 나타나는 경향이 있다. 따라서, 요철의 효과와 넓은 면적의 장점을 가지면서 추가적인 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 열소자가 필요한 실정이다.However, as the corrugated plate 25 and the wavy profile 26 are arranged in a direction perpendicular to the flow, the effect of the secondary vortex tends to be weak. Therefore, there is a need for a thermal element capable of improving the heat transfer performance while having the advantages of the unevenness and the large area.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 가스 재열기의 성능을 향상시킬 수 있는 열소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a thermal element capable of improving the performance of gas reheating.

본 발명에 따른 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자는 제1판부재와 물결 프로파일 제2판부재가 교대로 반복 배치되어 이루어지고, 가스가 상기 제1판부재와 물결 프로파일 제2판부재 사이로 유입되어 유동하며, 상기 물결 프로파일 제2판부재는 가스 유동 방향에 대하여 물결 프로파일 제2판부재의 일부가 제거되어 형성되는 다수의 단락공이 일정 간격을 따라 형성되어 부분 단락구조를 가져 상기 물결 프로파일 제2판부재의 상,하측으로 가스가 유동하면서 유동방향으로의 열 경계층 성장을 억제하고 난류 발생을 촉진시켜 열전달 성능이 향상되고 유동방향으로 차압이 감소되는 것을 특징으로 한다.A heat element in which the performance of the gas reheater according to the present invention is improved is characterized in that a first plate member and a wavy profile second plate member are alternately and repeatedly arranged and a gas is supplied between the first plate member and the wavy profile second plate member And a plurality of short holes formed by removing a part of the wave profile second plate member with respect to the gas flow direction are formed along a predetermined interval to form a partial short circuit structure, The gas flows to the upper and lower sides of the two plate members to suppress the growth of the thermal boundary layer in the flow direction and to promote the turbulence generation, thereby improving the heat transfer performance and reducing the differential pressure in the flow direction.

또한, 상기 제1판부재는 골이 일정 간격으로 형성되는 주름진 판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the first plate member is characterized in that the corrugated plate is formed with the valleys at regular intervals.

또한, 상기 물결 프로파일 제2판부재는 물결 파형을 이루는 굴곡부와, 굴곡부 사이에 평면을 이루는 평면부가 반복 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.The wavy profile second plate member is characterized in that the bending part forming the wave pattern and the planar part forming the plane between the bending part are repeatedly arranged.

또한, 상기 단락공은 상기 물결 프로파일 제2판부재의 굴곡부와 평면부 각각에 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, the shorting hole is formed in each of the bent portion and the flat portion of the wavy profile second plate member.

또한, 바람직하게는 상기 제1판부재 및 상기 물결 프로파일 제2판부재는 금속판으로 이루어진다.Preferably, the first plate member and the wavy profile second plate member are made of a metal plate.

본 발명의 열소자에 따르면 물결 프로파일에서 유동방향에 대해 부분 단락구조를 가짐으로써 유동방향으로의 열 경계층 발달을 저해하고 난류 발생을 촉진시켜 유로에서의 열전달 성능이 향상되게 된다. According to the thermal element of the present invention, by having a partial short-circuit structure in the flow direction in the wave profile, the thermal boundary layer development in the flow direction is inhibited and turbulence generation is promoted, thereby improving the heat transfer performance in the flow path.

또한, 유동의 단면적을 넓혀 원활한 유동 흐름을 일으켜 유로 표면에 이물질이 쌓이는 현상을 예방할 수 있게 된다. In addition, it is possible to prevent the phenomenon of foreign matter accumulating on the flow path surface by causing a smooth flow flow by widening the sectional area of the flow.

도1은 화력발전소에서 보일러에서 생성된 연소가스의 흐름을 보여주는 도면이고,
도2는 도1에서 탈황설비에 부착되는 가스 재열기를 보여주는 도면이며,
도3은 도2의 가스 재열기의 열소자를 보여주는 사시도이고,
도4는 도3의 열소자에서 사각형으로 표시된 부분의 상세도이며,
도5는 도3의 열소자의 단면도이고,
도6은 본 발명에 따른 가스 재열기의 열소자를 보여주는 사시도이고,
도7은 도6의 열소자에서 사각형으로 표시된 부분의 상세도이며,
도8은 도6의 열소자의 단면도이고,
도9는 종래 열소자와 본 발명의 열소자의 유동실험에 이용된 유동채널모델을 보여주는 도면이며,
도10은 종래 기술과 본 발명의 열소자에서 채널 유동의 압력분포를 보여주는 도면이고,
도11은 종래 기술과 본 발명의 열소자에서 채널 유동의 유속분포를 보여주는 도면이며,
도12는 종래 기술과 본 발명의 열소자에서 물결 프로파일 표면에서의 열전달 계수분포를 보여주는 도면이고,
도13은 종래 기술과 본 발명의 열소자에서 열 성능 비교도이다.FIG. 1 is a view showing a flow of a combustion gas generated in a boiler in a thermal power plant,
FIG. 2 is a view showing the gas reheater attached to the desulfurization equipment in FIG. 1,
3 is a perspective view showing a thermal element of the gas reheater of FIG. 2,
4 is a detailed view of a portion indicated by a rectangle in the thermal element of Fig. 3,
Figure 5 is a cross-sectional view of the thermal element of Figure 3,
6 is a perspective view showing a thermal element of a gas reheater according to the present invention,
Fig. 7 is a detailed view of a portion indicated by a rectangle in the thermal element of Fig. 6,
Figure 8 is a cross-sectional view of the thermal element of Figure 6,
9 is a view showing a flow channel model used in a flow experiment of a conventional thermal element and a thermal element of the present invention,
10 is a view showing a pressure distribution of a channel flow in a heat element according to the prior art and the present invention,
11 is a view showing a flow velocity distribution of a channel flow in a heat element according to the prior art and the present invention,
FIG. 12 is a view showing a heat transfer coefficient distribution on the surface of a wavy profile in a heat element according to the prior art and the present invention,
Figure 13 is a comparison of thermal performance in the prior art and thermal elements of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a thermal element in which the performance of the gas reheater according to the preferred embodiment of the present invention is improved will be described in detail with reference to the drawings.

도6은 본 발명에 따른 가스 재열기의 열소자를 보여주는 사시도이고, 도7은 도6의 열소자에서 사각형으로 표시된 부분의 상세도이며, 도8은 도6의 열소자의 단면도이다.FIG. 6 is a perspective view showing a thermal element of the gas reheater according to the present invention, FIG. 7 is a detailed view of a portion indicated by a rectangle in the thermal element of FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view of the thermal element of FIG.

본 발명에 따른 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자(30)는 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)가 반복 배치되어 이루어지며, 상기 물결 프로파일 제2판부재(32)는 가스 유동방향을 따라 형성되는 다수의 단락공(33)이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat element 30 in which the performance of the gas reheater according to the present invention is improved is formed by repeatedly arranging the first plate member 31 and the wavy profile second plate member 32, 32 are characterized in that a plurality of short holes 33 formed along the gas flow direction are formed.

도6 내지 도8을 참조하여 본 발명에 따른 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자(30)의 구성을 설명하면 본 발명의 열소자(30)는 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)가 교대로 반복 배치되어 이루어진다. 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)는 각각 금속판으로 이루어진다.6 to 8, the thermal element 30 of the present invention has a corrugated first plate member 31 and a corrugated profile 30, And the second plate member 32 are alternately repeatedly arranged. The corrugated first plate member 31 and the corrugated profile second plate member 32 are each made of a metal plate.

가스 재열기의 열소자(30)는 이와 같이 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)가 교대로 반복 배치되어 이루어짐으로써 가스 유동시에 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32) 요철의 경계층 박리와 재부착 현상이 발생하게 되고 이에 의해 열 경계층 발달을 저해하는 효과가 있기 때문에 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)의 반복적 설치로부터 난류 발생을 유도하고 난류 강도를 증가하여 주 유동과의 혼합을 통해 전반적인 열전달이 상승하게 된다.The heat element 30 of the gas reheater 30 is formed by alternately and repeatedly arranging the corrugated first plate member 31 and the corrugated profile second plate member 32 so that the corrugated first plate member 31 The corrugated first plate member 31 and the corrugated profile second plate member 32 have the effect of deteriorating the development of the thermal boundary layer due to the peeling and reattaching phenomenon of the boundary layer of the corrugated iron ) Induces turbulence from the repetitive installation and increases the turbulence intensity and increases the overall heat transfer through mixing with the main flow.

열소자(30)의 상기 주름진 제1판부재(31)는 주름진 골(31a)이 측면으로 반복되어 이루어지고, 주름진 골(31a)의 방향은 가스의 주 유동방향과 일정 각도를 이루도록 사선으로 배치된다. 이와 같이 주름진 제1판부재(31)에서 주름진 골(31a) 방향이 주 유동방향과 사선으로 배치됨으로써 가스 유동시 이차적인 와류를 발생시켜 열전달을 향상시키게 된다.The corrugated first plate member 31 of the thermal element 30 has corrugated corrugations 31a repeatedly side by side and the corrugated corrugations 31a are arranged diagonally so as to form an angle with the main flow direction of the gas do. The corrugated trough 31a of the corrugated first plate member 31 is disposed diagonally to the main flow direction, thereby generating a secondary vortex when the gas flows, thereby improving the heat transfer.

상기 물결 프로파일 제2판부재(32)는 주름진 제1판부재(31)의 사이에 배치되고 도시된 바와 같이 한 사이클의 물결 파형을 이루는 굴곡부(32a)와, 굴곡부(32a) 사이에 평면을 이루는 평면부(32b)가 유동의 수직방향으로 반복 배치되어 이루어진다. The wavy profile second plate member 32 includes a bent portion 32a disposed between the corrugated first plate members 31 and forming a wave pattern of one cycle as shown in the figure, And the planar portion 32b is repeatedly arranged in the vertical direction of the flow.

특히 본 발명에서는 물결 프로파일 제2판부재(32)는 가스 유동 방향에 대하여 물결 프로파일 제2판부재(32)의 일부를 제거하는 방식으로 다수의 단락공(33)이 일정 간격을 따라 형성되어 부분 단락구조를 가진다. 각 단락공(33)은 도시된 바와 같이 유동 방향으로 길게 연장되어 장공의 형태로 이루어지고, 물결 프로파일 제2판부재(32)의 굴곡부(32a)와 평면부(32b)에 각각 형성된다. In particular, in the present invention, the wave-profile second plate member 32 is formed with a plurality of short holes 33 at regular intervals in such a manner as to remove a part of the wave-profile second plate member 32 with respect to the gas flow direction, Short-circuit structure. Each shorting hole 33 is elongated in the flow direction as shown in the form of a long hole and is formed in each of the bent portion 32a and the flat portion 32b of the wavy profile second plate member 32, respectively.

본 발명에서는 이와 같이 물결 프로파일 제2판부재(32)에서 유동방향에 대해 부분 단락구조를 가짐으로써 유동방향으로의 열 경계층 발달을 저해하고 난류 발생을 촉진시켜 유로에서의 열전달 성능이 향상되게 된다. 또한, 유동의 단면적을 넓혀 원활한 유동 흐름을 일으켜 차압을 줄이고, 주름진 제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)의 표면에 이물질이 쌓이는 현상을 예방할 수 있게 된다. In the present invention, by having the partial short-circuit structure in the flow direction in the wave profile second plate member 32, the thermal boundary layer development in the flow direction is inhibited and turbulence generation is promoted, thereby improving the heat transfer performance in the flow path. In addition, it is possible to increase the cross-sectional area of the flow to cause a smooth flow flow to reduce the differential pressure and to prevent foreign matters from accumulating on the surfaces of the corrugated first plate member 31 and the corrugated profile second plate member 32.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 가스 재열기의 열소자(30)와 도 3 내지 도 5에 도시된 종래 열소자의 성능을 비교하기 위해 유동모사실험을 수행하였다. In order to compare the performance of the heat element 30 of the gas reheater of the present invention having the above-described structure with the conventional heat element shown in FIGS. 3 to 5, a flow simulation test was performed.

도 9는 종래 열소자와 본 발명의 열소자의 유동실험에 이용된 유동채널모델을 보여주는 도면이고, 도 10 내지 도 13은 종래 열소자와 본 발명의 열소자의 유동실험 결과를 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing a flow channel model used in a flow experiment of a conventional thermal element and a thermal element of the present invention, and FIGS. 10 to 13 show results of flow experiments of a conventional thermal element and a thermal element of the present invention.

도 10은 종래 열소자와 본 발명의 열소자에서 채널 유동의 압력분포를 보여주는 도면으로, 두 경우에 대하여 유동은 도면에서 상부로부터 일정하게 들어온다. 도 10에서 (a)종래 열소자와 (b)본 발명을 비교해 볼 때 양자 모두 유동이 진행됨에 따라 표면에서 발생하는 전단 응력으로 인해 압력이 감소하는 분포를 보인다. 플레인(plane)1,2,3은 도9에 도시된 바와 같이 빨강, 파랑, 초록으로 구분된 유동면을 나타내고 플레인1과 플레인2의 경우 종래 열소자에서 압력이 덜 감소하였으나, 플레인3에서는 종래보다 본 발명에서 단락 이후에 압력이 덜 감소하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 10 is a view showing a pressure distribution of a channel flow in a conventional thermal element and a thermal element of the present invention. In both cases, the flow constantly comes in from the upper part in the drawing. In FIG. 10, (a) the conventional thermal element and (b) the present invention show a distribution in which the pressure decreases due to the shear stress occurring on the surface as the flow progresses. As shown in FIG. 9, the planes 1, 2, and 3 represent the flow surfaces divided into red, blue, and green. In the case of the plane 1 and the plane 2, It can be seen from the present invention that the pressure is reduced less after the short circuit.

도11은 (a)종래 열소자와 (b)본 발명의 열소자에서 채널 유동의 유속분포를 나타낸 도면이다. 도11에서도 유동면인 플레인1,2,3에 따른 유속을 도시하였고, 전반적으로 종래보다 본 발명에서 유속이 큰 것을 알 수 있으며, 특히 단락이 있는 플레인3에서는 유로가 좁아짐에 따라 일부 노즐 효과를 얻어 유속이 지엽적으로 상승하는 것으로 나타났다.11 is a diagram showing the flow velocity distribution of channel flow in (a) conventional thermal element and (b) thermal element of the present invention. 11 also shows the flow velocity along the planes 1, 2, and 3 which are flow surfaces, and it can be seen that the flow velocity in the present invention is larger than that of the prior art in general. Particularly, in the short- It was found that the flow rate was increased locally.

그리고, 도12는 (a)종래 열소자와 (b)본 발명의 열소자에서 물결 프로파일 표면에서의 열전달 계수분포를 나타낸 도면으로, 전술한 바와 같이 종래보다 본 발명에서 유속이 더 빠르고 단락을 통해 열 경계층의 발달을 막아서 도12에서 (a)종래의 열전달계수 분포에 비해 (b)본 발명에서 단락 주위에 열전달계수가 향상된 분포를 보여준다. 또한, 본 발명에서는 유동 면적이 넓어지는 효과와 더불어 빠른 유속을 가지게 됨에 따라 차압이 감소되고 열소자 표면에 이물질이 쌓이는 현상을 줄일 수 있다.12 is a diagram showing the heat transfer coefficient distribution on the surface of a wave profile in (a) a conventional thermal element and (b) a thermal element of the present invention. As described above, in the present invention, By preventing the development of the thermal boundary layer, Fig. 12 (a) shows a distribution with improved heat transfer coefficient around the short-circuit in the present invention compared to the conventional heat transfer coefficient distribution. In addition, according to the present invention, since the flow area is widened and the flow velocity is increased, the differential pressure is reduced and the accumulation of foreign matter on the surface of the heat element can be reduced.

도13은 종래 열소자와 본 발명의 전반적인 열 성능을 비교한 것으로, 양자에서의 평균 열전달계수, 마찰계수, 성능계수를 비교하여 그래프로 나타내었다. 종래를 기준으로 비교하였을 때 본 발명에서 차압(delP/delP0)이 종래 대비 약 7% 감소하였고, 온도변화량(delT/delT0)은 약 2.5% 감소하였다. 따라서 온도변화량은 크게 변화가 없으면서 차압이 크게 개선되어 가스 재열기 운영에 효과적일 것으로 판단된다. 또한, 면적 평균 열전달계수(h/h0)는 약 3% 상승하였고 마찰계수(f/f0)는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 발명의 열소자의 채널 성능계수(PF, performance factor)는 3.1%가 상승한 것으로 나타났고, 여기서 채널 성능계수는 아래와 같이 정의된다.FIG. 13 is a graph comparing the heat transfer coefficient, the friction coefficient, and the coefficient of performance of the conventional thermal element with the overall thermal performance of the present invention. Compared with the prior art, the differential pressure (delP / delPO) of the present invention was reduced by about 7% and the temperature variation (delT / delT0) was reduced by about 2.5%. Therefore, it is considered that the temperature difference is not greatly changed and the pressure difference is greatly improved, which is effective for gas reheating operation. Also, the area average heat transfer coefficient (h / h0) was increased by about 3% and the coefficient of friction (f / f0) was not significantly changed. As a result, the PF of the thermal element of the present invention has risen by 3.1%, and the channel performance coefficient is defined as follows.

PF(채널성능계수(performance factor)) = (h/h0) / (f/f0)1/3 PF (channel performance factor) = (h / h0) / (f / f0) 1/3

이상, 본 발명에 대해 바람직한 실시예로서 L-type 열소자를 참조로 하여 설명하였으나, 이외에도 UNF-type(제2판부재(32)가 주름진 판형), NF-type(제1판부재(31)가 평면형) 등 여러 타입의 열소자에 적용가능하고, 채널의 길이와 조건에 따라 단락의 수와 길이를 조절하여 최적화할 수 있으며, 또한, 본 발명은 가스 재열기 외에도 에어프리히터나 리큐퍼레이터 등의 열교환소자에 적용이 가능하다.In the above description, the UNF-type (the second plate member 32 is a corrugated plate type), the NF-type (the first plate member 31, The present invention can be applied to various types of thermal elements such as an air preheater or a recuperator, and the like. In addition, And the like.

30 : 열소자 31 : 주름진 제1판부재
32 : 물결 프로파일 제2판부재 32a : 굴곡부
32b : 평면부 33 : 단락공30: thermal element 31: corrugated first plate member
32: wave profile second plate member 32a:
32b: flat portion 33: shorting ball

Claims (5)

제1판부재(31)와 물결 프로파일 제2판부재(32)가 교대로 반복 적층되어 이루어지고, 가스가 상기 제1판부재(31)와 상기 물결 프로파일 제2판부재(32) 사이로 유입되어 유동하면서 상기 제1,2판부재(31, 32)와 열교환하며,
상기 물결 프로파일 제2판부재(32)는 가스 유동 방향에 대하여 물결 프로파일 제2판부재(32)의 일부가 제거되어 형성되는 다수의 단락공(33)이 일정 간격을 따라 형성되어 부분 단락구조를 가지고, 상기 단락공(33)은 가스 유동 방향을 따라 연장되는 장공의 형태로 이루어져서 상기 물결 프로파일 제2판부재(32)의 상,하측으로 가스가 유동하면서 유동방향으로의 열 경계층 성장을 억제하고 난류 발생을 촉진시켜 열전달 성능이 향상되고 유동방향으로 차압이 감소되며,
상기 제1판부재(31)는 골(31a)이 일정 간격으로 형성되는 주름진 판으로 이루어지고, 상기 골(31a)의 방향은 가스 유동방향과 사선으로 배치되며,
상기 물결 프로파일 제2판부재(32)는 물결 파형을 이루는 굴곡부(32a)와, 굴곡부(32a) 사이에 평면을 이루는 평면부(32b)가 반복 배치되어 이루어지고,
상기 단락공(33)은 상기 물결 프로파일 제2판부재(32)의 굴곡부(32a)와 평면부(32b) 각각에 형성되는 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자.The first plate member 31 and the wavy profile second plate member 32 are alternately repeatedly laminated and the gas flows between the first plate member 31 and the wavy profile second plate member 32 Exchanges heat with the first and second plate members (31, 32) while flowing,
A plurality of short holes (33) formed by removing a part of the wave profile second plate member (32) with respect to the gas flow direction are formed along the gas flow direction at predetermined intervals, The shorting hole 33 is in the form of a slot extending along the gas flow direction so that the gas flows to the upper and lower sides of the wavy profile second plate member 32 while suppressing thermal boundary layer growth in the flow direction The turbulence generation is promoted, the heat transfer performance is improved, the differential pressure in the flow direction is reduced,
The first plate member 31 is formed of a corrugated plate having troughs 31a formed at regular intervals. The troughs 31a are arranged diagonally to the gas flow direction,
The wavy profile second plate member 32 is formed by repeatedly arranging a bent portion 32a forming a wave pattern and a flat portion 32b forming a plane between the bent portion 32a,
Wherein the shorting hole (33) improves the performance of the gas reheater formed in each of the bent portion (32a) and the flat surface portion (32b) of the wavy profile second plate member (32). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1판부재(31) 및 상기 물결 프로파일 제2판부재(32)는 금속판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 재열기의 성능이 향상되는 열소자.The method according to claim 1,
Wherein the first plate member (31) and the wavy profile second plate member (32) are made of a metal plate.
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