KR102239693B1 - 냉각탑용 백연 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 기술은 냉각탑용 백연 저감 장치에 관한 것이다. 본 기술의 냉각탑용 백연 저감 장치는 저온 건조한 외기와 고온 다습한 내기를 혼합하여 외부로 배출하는 냉각탑용 백연 저감 장치로서, 측부로 진입하여 상부로 배출되는 제1 공기와 하부로 진입하여 상부로 배출되는 제2 공기를 분배하는 스플리터 모듈;을 포함하되, 상기 스플리터 모듈은, 상기 제1 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제1 공기의 흐름을 측부로부터 상부로 변경하는 다수의 제1 채널들과, 상기 제2 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제2 공기의 흐름을 하부로부터 상부로 유지시키는 다수의 제2 채널들을 포함한다. 본 기술에 따르면, 믹싱효율을 높여 백연 저감을 달성함과 동시에 냉각탑의 냉각능력을 확보할 수 있다.

Description

냉각탑용 백연 저감 장치{Plume reduction device for cooling tower}

본 발명은 냉각탑용 백연 저감 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 습식 냉각탑에 적용되는 백연 저감 장치에 관한 것이다.

냉각탑은 냉동기의 응축기에 사용하는 냉각수를 재차 사용하기 위하여 실외 공기와 직접 접속시켜 냉각하는 열교환 장치이다.

냉각탑에서 냉각수와 열교환이 된 공기는 고온 다습해서 거의 포화에 가까운 상태로 냉각탑에서 토출된다.

이러한 고온 다습한 공기는 외부의 차가운 공기와 만나 혼합되는 과정에서 백연을 발생시킨다. 특히 겨울철에 백연 현상이 두드러진다.

백연은 유해물질을 포함하지는 않는다. 그러나 화재연기로 오인되는 경우가 많다. 시각적 공해이다. 최근 미세먼지에 민감해지는 시대의 흐름도 더해져 냉각탑에 백연 저감 장치를 장착하는 것이 요구된다. 실제로 일반 냉각탑 대비 백연 저감 장치가 장착된 냉각탑의 경우, 백연량이 90% 감소되는 것으로 보고된다. 하지만, 청정 환경을 위해 100%에 가까운 백연 저감에 관한 연구가 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1763629호(발명명칭: 수증기 저감용 공기혼합기)는 백연 저감 장치를 보여준다. 상세하게, 수평방향으로 이송되는 복수개의 수평이송통로가 연장되게 형성된 외부공기유입부와, 수직방향으로 이송되게 2개이상의 수직이송통로가 연장되게 통기공간부가 서로 교차되게 설치되고, 상기 외부공기유입부의 공기유입방식이 종방향으로 다수개가 분할되고 수평으로 연장된 독립된 수평이송통로가 형성되게 하고 수평이송통로의 높이는 하부에서 상부로 갈수록 그 높이가 작아지게 되고, 상기 수평이송통로를 통하여 냉각탑내의 혼합공간의 내부로 고르게 이송된 중온 건조한 공기가 직각방향으로 이송되는 고온 다습한 공기와 와류를 형성하면서 고르게 혼합될 수 있다.

그러나, 상기 선행특허의 경우 공기혼합기의 혼합에만 너무 치중하여 믹싱저항이 매우 크다. 백연저감을 위한 혼합 효율은 극대화 될지 모르나, 공기 이동 진로 방해에 따른 풍량 감소, 팬 동력 상승 등으로 인해 냉각 능력이 급감하는 문제가 수반된다.

믹싱효율을 높임과 동시에 냉각탑의 냉각능력 또한 확보할 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 실시예는 믹싱효율을 높임과 동시에 냉각탑의 냉각능력을 확보할 수 있는 백연 저감 장치를 제공한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 저온 건조한 외기와 고온 다습한 내기를 혼합하여 외부로 배출하는 냉각탑용 백연 저감 장치로서, 측부로 진입하여 상부로 배출되는 제1 공기와 하부로 진입하여 상부로 배출되는 제2 공기를 분배하는 스플리터 모듈;을 포함하되, 상기 스플리터 모듈은, 상기 제1 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제1 공기의 흐름을 측부로부터 상부로 변경하는 다수의 제1 채널들과, 상기 제2 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제2 공기의 흐름을 하부로부터 상부로 유지시키는 다수의 제2 채널들을 포함할 수 있다.

상기 제1 채널은, 상기 제1 공기의 진입을 위한 측부 개구부와, 상기 제1 공기의 배출을 위한 상부 개구부와, 상기 제1 공기의 이송 경로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부를 포함할 수 있다.

상기 제1 채널은, 양쪽 벽부들을 더 포함하되, 상기 제2 채널은, 상기 벽부들에 의해 정의되어 상기 제1 채널들과 번갈아 배치될 수 있다.

상기 제2 채널은, 상기 제1 공기의 진입을 막기 위한 측부 폐쇄부를 포함하며, 상기 제1 채널의 측부 개구부와 상기 제2 채널의 측부 폐쇄부는 인접하여 배치될 수 있다.

상기 경사진 가이드부는 상기 제1 채널의 내부에 배치되는 제1 서브 가이드부와 상기 제2 공기의 진입을 막기 위한 제2 서브 가이드부를 포함할 수 있다.

상기 제1 서브 가이드부와 상기 제2 서브 가이드부는 평행하게 배치될 수 있다.

상기 제2 서브 가이드부는 상기 스플리터 모듈의 전체 길이를 결정하는 방향으로의 동일한 투영 길이를 갖고, 상기 제1 서브 가이드부는 상기 제2 서브 가이드부의 길이의 절반 이하에 해당하는 길이를 가질 수 있다.

상기 제1 서브 가이드부는 복수 개로 구비될 수 있다.

상기 제1 서브 가이드부와 상기 제2 서브 가이드부에는 회동 구조가 적용되어, 제1 위치로부터 회전한 제2 위치에서 상기 이송 경로 변경을 가이드할 수 있다.

상기 스플리터 모듈의 하부에 배치되는 가이드 플레이트;를 더 포함하며, 상기 가이드 플레이트는 상기 경사진 가이드부에 대해 반대 방향의 경사를 갖고서 상기 제2 공기의 흐름을 내측으로 유도할 수 있다.

상기 스플리터 모듈의 일측에는 건식 열교환부가 배치되고, 상기 스플리터 모듈의 하측에는 습식 열교환부가 배치되도, 상기 제1 공기는 상기 건식 열교환부를 통해 상기 스플리터 모듈로 진입하고, 상기 제2 공기는 상기 습식 열교환부를 통해 상기 스플리터 모듈로 진입할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 저온 건조한 외기와 고온 다습한 내기를 혼합하여 외부로 배출하는 냉각탑용 백연 저감 장치로서, 측부로 진입하여 상부로 배출되는 제1 공기와 하부로 진입하여 상부로 배출되는 제2 공기를 분배하는 스플리터 모듈;을 포함하되, 상기 스플리터 모듈은, 상기 제1 공기의 배출 방향을 상기 제2 공기의 배출 방향과 일치시키도록 유로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부를 포함할 수 있다.

본 기술은 믹싱효율을 높여 백연 저감을 달성함과 동시에 냉각탑의 냉각능력을 확보할 수 있는 백연 저감 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각탑용 백연 저감 장치가 장착된 냉각탑의 내부 모식도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스플리터 모듈의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 가이드 플레이트의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백연 저감 장치를 냉각탑에 적용하였을 때에 백연 저감 효과를 보여주기 위한 CFD 결과를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 경사진 가이드부의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각탑용 백연 저감 장치가 장착된 냉각탑의 내부 모식도를 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉각탑(10)은 냉각수(미도시)와 열교환을 위한 여러 요소들을 포함한다. 배출부(EX), 혼합부(MI), 조절부(DA), 건식 열교환부(HE1), 분배부(SP) 및 습식 열교환부(HE2)를 포함할 수 있다.

분배부(SP)에는 스플리터 모듈(100) 및 가이드 플레이트(200)가 마련될 수 있다.

냉각탑용 백연 저감 장치(이하, 간단히 '백연 저감 장치'라 함)는 스플리터 모듈(100) 및 가이드 플레이트(200)를 포함한다. 또한 상기 조절부(DA)와 건식 열교환부(HE1)까지 포함하는 개념일 수도 있다. 또한 상기 혼합부(MI)까지 포함하는 개념일 수도 있다. 다만 본 발명에서는 백연 저감 장치가 스플리터 모듈, 조절부 및 건식 열교환부를 포함하는 실시예를 중심으로 설명한다.

백연 저감 장치의 역할을 설명하기 위해 먼저 냉각탑 내외부로 이루어지는 공기의 흐름을 살펴본다.

겨울철을 기준으로 저온 건조한 외기(a1)(이하, 간단히, '외기'라 함)가 냉각탑의 측부로 유입된다. 유입되는 방향은 도면상 제1 방향(I)에 상응한다. 냉각탑 내부에서는 냉각수와 열교환을 마친 고온 다습한 내기(a2)(이하, 간단히 '내기'라 함)가 발생한다. 그리고, 외기(a1)와 내기(a2)가 혼합된 공기(a3)가 상부로 배출된다. 배출되는 방향은 도면상 제3 방향(III)에 상응한다.

이 과정에서 백연 저감 장치는 측부로부터 유입되는 외기(a1)와 하부로부터 유입되는 내기(a2)가 골고루 잘 섞일 수 있도록 하는 역할을 한다. 그에 따라 백연이 저감된다. 공기는 서로 다른 성향을 가질수록 잘 섞이지 않는데, 섞이지 않을수록 본연의 성향을 그대로 갖고 있어 백연도 그만큼 많이 발생하게 되므로, 백연 저감 장치는 외기와 내기가 잘 혼합될 수 있도록 한다.

외기는 조절부(DA)를 통해 냉각탑 내부로 유입된다. 조절부는 외부 공기의 흡입량을 조절하는 댐퍼일 수 있다. 도면에서는 조절부만을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며, 외기를 능동적으로 냉각탑 내부로 유입시키기 위한 별도의 흡입 장치가 더 설치될 수도 있다.

외기는 냉각탑 내부로 들어오면서, 건식 열교환부(HE1)를 통해 냉각수와 열교환을 한다. 건식 열교환부는 코일 형태일 수 있다. 고온의 냉각수가 코일을 타고 흐르면서 외기와 열교환을 함으로써, 냉각수는 열을 잃고, 외기는 열을 얻는다. 따라서 외기는 건식 열교환부를 거치면서 중온 건조한 공기(A1, 도 2)가 될 수 있다.

내기는 습식 열교환부(HE2)를 통해 냉각수와 열교환을 한다. 습식 열교환부는 충진재 형태일 수 있다. 건식 열교환부를 지나온 중온의 냉각수가 스프레이(미도시)를 통해 충진재로 뿌려질 수 있다. 그러면, 중온의 냉각수가 충진재를 타고 흐르면서 내기와 열교환을 함으로써, 냉각수는 다시 한번 열을 잃고, 내기는 열을 얻는다. 따라서 내기는 습식 열교환부를 거치면서 고온 다습한 공기(A2)가 될 수 있다.

분배부의 측부로부터는 외기가 유입되고, 그 하부로부터는 내기가 유입된다. 분배부를 통과하면서 중온 건조한 공기와 고온 다습한 공기가 분배된다. 보다 상세하게는 스플리터 모듈의 측부로부터는 중온 건조한 공기(A1)이 유입되고, 그 하부로부터는 고온 다습한 공기(A2)가 유입되며, 이들 공기는 각각 스플리터 모듈을 통과하면서 여러 갈래로 분배된다. 고온 다습한 공기(A2)는 스플리터 모듈로 진입하기 전에 가이드 플레이트(200)를 거칠 수 있다. 스프리터 모듈과 가이드 플레이트에 대해서는 후술한다.

분배부를 지난 여러 갈래로 된 공기(A1)와 여러 갈래로 된 공기(A2)는 혼합부(MI)에서 혼합된 후 송풍기에 의해 배출부(EX)를 통해 배출된다.

공기(A1)와 공기(A2)가 골고루 잘 섞일수록(믹싱효율이 높을수록) 백연 저감에 유리하다. 한편으로는, 냉각탑 상부의 송풍기에 의해 냉각탑 내부의 공기(A1)와 공기(A2)가 끌어올려져 외부로 배출되므로, 공기(A1)와 공기(A2)는 믹싱저항이 최소일수록 유리하다. 믹싱저항은 냉각탑의 냉각 능력과 직결되기 때문이다. 이를 위해서는 분배부의 역할이 중요하다. 본 발명의 실시예에 따른 분배부에 마련되는 스플리터 모듈은 믹싱효율 및 믹싱저항 모두를 만족시킨다.

이하 도 2 내지 도 8을 참조하여, 스플리터 모듈과 가이드 플레이트의 구조를 보다 상세히 설명한다.

이하에서는 스플리터 모듈이 1개인 실시예를 중심으로 설명하나, 본 발명이 개수에 한정되지 않으며, 필요에 따라 더 많은 수의 스플리터 모듈들이 벽을 마주하여 나란히 설치될 수도 있다. 그러한 1개 이상의 스플리터 모듈들에 대해 하부에는 가이드 플레이트가 설치될 수 있다. 가이드 플레이트는 일종의 가림판 역할을 하는 바, 복수 개가 아닌 단일의 구조일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스플리터 모듈의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 스플리터 모듈(100)은 측부로 진입하여 상부로 배출되는 공기(A1)와 하부로 진입하여 상부로 배출되는 공기(A2)를 분배한다.

측부는 조절부와 건식 열교환부가 설치되는 쪽이다. 냉각탑의 측부와 상응한다. 상부는 혼합부와 배출부가 배치되는 쪽이다. 냉각탑의 상부와 상응한다. 이하 공기(A1)를 제1 공기로, 공기(A2)를 제2 공기로 참조할 수 있다.

이를 위해 스플리터 모듈은 공기(A1)를 여러 갈래로 분배하며, 공기(A1)의 흐름을 측부로부터 상부로 변경하는 다수의 제1 채널(CH1)들과, 공기(A2)를 여러 갈래로 분배하며, 공기(A2)의 흐름을 하부로부터 상부로 유지시키는 다수의 제2 채널(CH2)들을 포함한다.

도면에서는 제1 채널이 6개, 제2 채널이 5개로 도시된다. 필요에 따라 더 많거나 더 적은 수의 채널들이 배치될 수도 있다.

제1 채널(CH1)과 제2 채널(CH2)은 서로 번갈아가며 배치된다.

스플리터 모듈은 전체적으로 역삼각형의 형상을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 제1 채널(CH1)은 측부로 진입하여 상부로 배출되는 제1 공기의 유로를 형성한다.

구체적으로, 제1 채널(CH1)은 내부 공간을 정의하는 양쪽 벽부들(110, 120), 공기(A1)의 진입을 위한 측부 개구부(O1)와, 공기(A1)의 배출을 위한 상부 개구부(O2)와, 공기(A1)의 이송 경로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부(130, 140)를 포함한다. 경사진 가이드부는 도면부호 G(도 1)로 참조될 수 있다. 경사진 가이드부는 양쪽 벽부들과 함께 제1 채널의 내부 공간을 정의할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제2 채널(CH2)은 하부로 진입하여 상부로 배출되는 공기(A2)의 유로를 형성한다.

제2 채널은 제1 채널과 번갈아 배치되는 바, 인접하는 제1 채널들의 벽부들에 의해 정의될 수 있다.

제2 채널에도 공기(A2)가 진출입하는 곳에 개구들이 형성된다. 다만, 제2 채널은 그러한 유로를 형성하기 위해 인접하는 제1 채널들에 의해 정의되면 충분하므로, 별도의 구성요소를 필요로 하지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 채널도 내부 공간을 정의하는 양쪽 벽부들(미도시)을 포함할 수도 있으나, 제1 채널의 벽부들과 공유하는 것이 설계상 및 제조 단가상 유리하다.

제2 채널로는 공기(A1)가 유입되지 않도록 스플리터 모듈은 측부 폐쇄부(150)를 더 포함할 수 있다. 분배부(SP) 내에서는 공기(A1)와 공기(A2)가 섞이지 않도록 한다.

측부 폐쇄부(150)는 제1 채널들의 벽부들과 함께 제2 채널의 내부 공간을 정의할 수도 있다. 측부 폐쇄부는 제1 채널의 측부 개구부와 인접한다. 측부 폐쇄부(150)와 측부 개구부(O1)는 도면상 제2 방향(II)을 따라 번갈아 가며 배치된다. 마찬가지로 상부쪽에서도 상부 개구부(O2)와 제2 채널의 상부 개구가 제2 방향을 따라 번갈아 가며 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 경사진 가이드부(130, 140)는 제1 서브 가이드부(130)와 제2 서브 가이드부(140)를 포함한다.

제1 서브 가이드부(130)는 제1 채널 내부에 배치되어 공기(A1)의 이송 경로 변경을 가이드한다. 제1 서브 가이드부에 의해 공기(A1)의 이송 경로는 상하로 2개가 된다. 제1 서브 가이드부는 공기(A1)가 벽쪽으로(즉, 측부쪽으로) 치우치지 않도록 한다.

제2 서브 가이드부(140)는 제1 채널 외곽에 배치되어 공기(A1)의 이송 경로 변경을 가이드한다. 제2 서브 가이드부는 양쪽 벽부들(110, 120)과 함께 제1 채널의 내부 공간을 정의하는 요소이기도 하다. 제2 서브 가이드부는 공기(A2)가 제1 채널로 유입되지 않도록 하는 역할을 할 수도 있다. 분배부(SP) 내에서는 공기(A1)와 공기(A2)가 섞이지 않도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 분배부에 믹싱효율 확보를 위한 최소한의 요소들만을 배치함으로써 압력손실이 크게 줄어든다. 제1 및 제2 채널들의 교차 배치로 믹싱효율을 높임과 동시에 외기의 이송 경로 변경에 따라 압력손실을 최소화한다. 이는 송풍기에 걸리는 부하를 최소화한다. 이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 외기의 이송 경로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부의 구성을 보다 상세히 살펴본다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.

그리고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부의 단면도를 도시한다.

먼저, 도 3을 참조하면, 제2 서브 가이드부(140)는 분배부(SP) 내에 경사지도록 놓여지되, 분배부(SP)의 제1 방향(I)으로의 깊이(d)만큼 연장 형성되는 깊이(d1)를 갖는다. 제1 방향으로의 투영 길이가 서로 동일할 수 있다. 또한 분배부(SP)의 제3 방향(III)으로의 높이(h)만큼 연장 형성되는 높이(h1)를 갖는다. 제3 방향으로의 투영 길이가 서로 동일할 수 있다.

분배부 내부를 꽉 채워서 공기(A1)의 이송 경로 변경을 원활히 가이드하기 위함이다.

제1 서브 가이드부(130)는 분배부(SP) 내에 경사지도록 놓여지되, 분배부(SP)의 제1 방향(I)으로의 깊이(d)의 절반에 해당하는 깊이(d2)를 갖는다. 제1 방향으로의 투영 길이가 절반일 수 있다. 또한 분배부(SP)의 제3 방향(III)으로의 높이(h)의 절반에 해당하는 높이(h2)를 갖는다. 제3 방향으로의 투영 길이가 절반일 수 있다.

한편, 도 3에서는 제1 서브 가이드부가 제2 서브 가이드부의 절반에 해당하는 길이로 형성된 실시예가 도시되었지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 서브 가이드부가 제2 서브 가이드부의 절반 미만에 해당하는 길이로 형성된 실시예도 가능하다. 이는 제1 서브 가이드부에 의해 나뉘어진 위쪽 경로와 아래쪽 경로의 유출량을 대등하게 맞추기 위함이다. 도 4에서 제1 서브 가이드부의 깊이(d2')와 높이(h2')가 도 3의 경우보다 더 짧아졌음을 주목한다. 즉, 위쪽 경로의 유입구가 아래쪽 경로의 유입구보다 면적이 작아짐으로써 압력 손실을 상대적으로 증가시킬 수 있고, 이에 두 경로간의 공기(A1) 유출량을 대등하게 조절할 수 있다.

보다 상세하게, 제1 서브 가이드부(130)에 의해 공기(A1)의 이동 경로는 상하 2개로 나누어지게 되는데, 위쪽 경로는 아래쪽 경로보다 비거리가 짧다. 상대적으로 비거리가 짧은 위쪽 경로의 경우 그만큼 유입되는 공기(A1)가 보다 빠르게 빠져나가므로, 위쪽 경로의 면적을 좁혀 아래쪽 경로와의 유출량을 대등하게 하기 위함이다.

계속하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 서브 가이드부와 제2 서브 가이드부는 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다. 공기역학적으로 소음 및 압력 손실 이 가장 적은 구조를 채택한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각탑의 스케일 또는 용량에 따라서 제1 서브 가이드부는 복수 개로 마련될 수도 있다. 상부 제1 서브 가이드부(132)와 하부 제1 서브 가이드부(134)를 포함할 수 있다. 이 경우, 공기(A1)의 이동 경로가 상 중 하 3개로 나누어지게 된다. 상술한 바와 같은 비거리에 따른 각 경로별 유출량을 대등하게 하기 위해, 위쪽으로 갈수록 그 길이를 짧게 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제2 서브 가이드부(140)의 제3 방향으로의 투영 길이(h1)의 절반에 해당하는 길이를 갖도록 하부 제1 서브 가이드부(134)의 제3 방향으로의 투영 길이(h2)를 설정할 수 있다. 하부 제1 서브 가이드부(134)의 제3 방향으로의 투영 길이(h2) 절반 미만에 해당하는 길이를 갖도록 상부 제1 서브 가이드부(132)의 제3 방향으로의 투영 길이(h3)를 설정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 믹싱효율을 높이기 위한 가이드 플레이트가 더욱 설치될 수 있다. 이하 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분배부 내에 배치된 가이드 플레이트의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 백연 저감 장치는 스플리터 모듈(100) 및 가이드 플레이트(200)를 포함할 수 있다.

가이드 플레이트(200)도 스플리터 모듈과 함께 분배부(SP) 내에 구비된다.

가이드 플레이트는 분배부 내에서 제2 공기의 흐름을 내부로 유도한다. 지나치게 벽쪽(도면상 분배부의 우측 벽쪽)으로 몰리지 않도록 제2 공기의 흐름을 안쪽으로 유도한다.

이를 위해 가이드 플레이트는 상술한 스플리터 모듈의 경사진 가이드부(G)에 대해 반대의 경사를 갖는다. 경사진 가이드부에 대해 교차하는 방향으로의 경사를 갖는다. 다만 그 기울기는 더 가파를 수 있다.

그러한 경사를 갖되, 가이드 플레이트는 스플리터 모듈과 제2 방향(II, 도 2)으로의 동일한 크기를 가질 수 있다. 다만, 높이와 길이는 상대적으로 작게 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 분배부(SP)의 제1 방향(I, 도 2)으로의 깊이(d) 보다 상대적으로 상당히 작은 깊이(d4)를 갖는다. 분배부(SP)의 제3 방향(III, 도 2)으로의 높이(h)의 절반보다 작은 높이(h4)를 가질 수 있다.

가이드 플레이트의 최대 높이(h4)는 분배부의 높이(h)의 절반보다 낮은 것이 바람직하다. 절반 이상인 경우 올라오는 공기가 지나치게 안쪽으로 몰려 스플리터 모듈의 벽쪽 공간 활용도가 떨어질 우려가 있다. 가이드 플레이트의 최대 깊이(d4)는 분배부의 깊이(d)의 1/4보다 짧은 것이 바람직하다. 마찬가지로 1/4 이상인 이상인 경우 올라오는 공기가 지나치게 안쪽으로 몰려 스플리터 모듈의 벽쪽 공간 활용도가 떨어질 우려가 있다.

스플리터 모듈이 제1 채널들 및 제2 채널들이 서로 번갈아 배치되는 구조를 가짐에 비해, 가이드 플레이트는 단일한 플레이트 형상을 갖는다. 분배부 내에서 일종의 가림판 역할을 한다.

이러한 가이드 플레이트를 통해 믹싱효율이 증대된다. 상기 도 3 내지 도 5에서 상술한 압력손실을 최소화하는 구성과 함께 제1 공기와 제2 공기의 믹싱효율이 증대됨으로써 믹싱효율 증대와 압력손실 최소화라는 두 가지 효과를 최적화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백연 저감 장치를 냉각탑에 적용하였을 때에 백연 저감 효과를 보여주기 위한 CFD 결과를 도시한다.

도 7a는 냉각탑에서 분배부, 혼합부 및 배출부를 중심으로 한 혼합된 공기(a3, 도 1 참조)에 대한 온도에 관한 contour 이미지를, 도 7b는 stream-line 이미지를 각각 도시하고, 도 7c는 냉각탑에서 배출부를 중심으로 한 혼합된 공기에 대한 온도에 관한 contour 이미지를 도시한다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 저온 건조한 공기(a1, 도 1)와 고온 다습한 공기(a2, 도1)는 분배부를 거치면서 고르게 혼합됨을 확인할 수 있다(도 7a). 또한 분배부를 거치는 과정에서 공기 이동 진로 방해가 거의 발생하지 않아 전 구간에서 대체로 고른 공기 흐름을 가짐을 확인할 수 있다(도 7b). 또한, 배출부의 전체 영역에서도 일부 영역(도면상 맨 좌측에서 일부 혼합이 덜 된 부분 및 도면상 좌측에서 저온 건조한 공기의 공기 흐름이 다소 빠른 부분)을 제외하고는 대체로 고른 온도 분포를 가짐을 확인할 수 있다.

이는 믹싱효율을 높임과 동시에 소음 및 압력손실을 줄여 공기 흐름을 원활하게 함으로써 냉각탑 자체의 냉각능력도 확보할 수 있음을 의미한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 경사진 가이드부의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 경사진 가이드부(130, 140)는 회동 구조를 가질 수 있다.

이러한 회동 구조는 내기의 외부 배출을 보다 원활함으로써 여름철 냉각탑의 냉각 효율을 높인다. 제1 채널들에서 이송 경로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부들을 모두 개방시킴으로써, 제1 채널들이 제2 채널들과 같은 역할을 할 수 있도록 한다.

이를 위해, 제1 서브 가이드부(130)는 그 길이 방향을 따라 놓인 가운데의 회전축(R1)을 따라 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제2 서브 가이드부(140)는 그 길이 방향을 따라 놓인 일측의 회전축(R2)을 따라 회동 가능하게 구비될 수 있다. 즉, 개폐가 가능하도록 구비될 수 있다.

각 서브 가이드부들에서 회전축이 놓이는 위치는 설계에 따라 다양할 수 있지만, 본 발명에서는 R1과 같이 회전축이 가운데에 놓이는 회동 구조(제1 회동 구조)가 제1 서브 가이드부에 구비되고, R2와 같이 회전축이 일측에 놓이는 회동 구조(제2 회동 구조)가 제2 서브 가이드부에 구비되는 실시예를 중심으로 살펴본다. 제1 및 제2 서브 가이드부들 모두에 제1 회동 구조만이 적용되거나, 또는 제2 회동 구조만이 적용되는 실시예도 가능하지만, 어느 경우나, 하나의 서브 가이드부에는 하나의 회동 구조만이 적용되는 것이 설계 및 비용상 바람직하다.

제1 채널들마다 구비된 복수의 제1 서브 가이드부들의 일괄 회전을 위해 링크부(L)가 연결될 수 있다. 또한 구동부(M)가 연결될 수 있다. 구동부는 모터, 체인 등을 포함할 수 있다.

제1 채널들마다 구비된 복수의 제2 서브 가이드부들도 일괄 회전을 위한 구조를 가질 수 있다. 다만, 회전축의 위치를 고려하여, 구동부(M)가 복수의 제2 서브 가이드부들마다 연결되어 이들의 동작을 제어할 수도 있다.

서브 가이드부가 완전히 폐쇄되도록 회동한 상태를 제1 위치, 완전히 개방되도록 회동한 상태를 제2 위치로 보면, 겨울철에는 상기 도 1 내지 도 6에서 상술한 바와 같이, 제1 위치를 유지함으로써 백연 저감을 할 수 있도록 하고, 반대로 여름철에는 제2 위치를 유지함으로써 냉각 효율을 최대화 할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 채널들의 교차 배치로 믹싱효율을 높임과 동시에 경사진 가이드부를 통한 이송 경로 변경에 따라 압력손실을 최소화한다. 이는 한정된 용량의 송풍기를 통해 최대한 많은 냉각탑 내부의 혼합 공기를 외부로 배출하도록 함으로써, 냉각탑용 백연 저감 장치가 본연의 백연 저감 효과 뿐만 아니라 냉각탑 자체의 냉각 효율을 높일 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 냉각탑
100 : 스플리터 모듈
110, 120 : 벽부들
130 : 제1 서브 가이드부
132, 134 : 상부 및 하부 제1 서브 가이드부들
140 : 제2 서브 가이드부
150 : 측부 폐쇄부
200 : 가이드 플레이트
G : 경사진 가이드부
EX : 배출부
MI : 혼합부
DA : 조절부
HE1 : 건식 열교환부
HE2 : 습식 열교환부
SP : 분배부
R1, R2 : 회전축
L : 연결부
M : 구동부

Claims (12)

1. 저온 건조한 외기와 고온 다습한 내기를 혼합하여 외부로 배출하는 냉각탑용 백연 저감 장치로서,
   측부로 진입하여 상부로 배출되는 제1 공기와 하부로 진입하여 상부로 배출되는 제2 공기를 분배하는 스플리터 모듈;을 포함하되,
   상기 스플리터 모듈은,
   상기 제1 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제1 공기의 흐름을 측부로부터 상부로 변경하는 다수의 제1 채널들과,
   상기 제2 공기를 여러 갈래로 분배하며, 상기 제2 공기의 흐름을 하부로부터 상부로 유지시키는 다수의 제2 채널들을 포함하고,
   상기 제1 채널은, 상기 제1 공기의 진입을 위한 측부 개구부와, 상기 제1 공기의 배출을 위한 상부 개구부와, 상기 제1 공기의 이송 경로 변경을 가이드하는 경사진 가이드부를 포함하고,
   상기 경사진 가이드부는 상기 제1 채널의 내부에 배치되는 제1 서브 가이드부와 상기 제1 채널의 외곽에 배치되는 제2 서브 가이드부를 포함하며,
   상기 경사진 가이드부는 상기 측부 개구부로부터 그 반대편까지 연장하는 길이를 갖되, 상기 측부 개구부로부터 멀어질수록 상향하는 기울기의 경사를 가지고, 상기 제1 서브 가이드부는 상기 제2 서브 가이드부의 길이의 절반 이하로 형성되며, 상기 경사진 가이드부는 상기 측부로부터 유입되는 상기 제1 공기 전체의 이송 경로 변경을 직접 가이드하여 상기 제1 공기의 배출 방향을 상기 제2 공기의 배출 방향과 일치시키는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 채널은, 양쪽 벽부들을 더 포함하되,
   상기 제2 채널은, 상기 벽부들에 의해 정의되어 상기 제1 채널들과 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 채널은, 상기 제1 공기의 진입을 막기 위한 측부 폐쇄부를 포함하며,
   상기 제1 채널의 측부 개구부와 상기 제2 채널의 측부 폐쇄부는 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 서브 가이드부는 상기 제2 공기의 진입을 막는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 서브 가이드부와 상기 제2 서브 가이드부는 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제2 서브 가이드부는 상기 스플리터 모듈의 전체 길이를 결정하는 방향으로의 동일한 투영 길이를 갖고,
   상기 제1 서브 가이드부는 상기 제2 서브 가이드부의 길이의 절반 이하에 해당하는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 서브 가이드부는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제1 서브 가이드부와 상기 제2 서브 가이드부에는 회동 구조가 적용되어, 제1 위치로부터 회전한 제2 위치에서 상기 이송 경로 변경을 가이드하는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 스플리터 모듈의 하부에 배치되는 가이드 플레이트;를 더 포함하며,
    상기 가이드 플레이트는 상기 경사진 가이드부에 대해 반대 방향의 경사를 갖고서 상기 제2 공기의 흐름을 내측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 스플리터 모듈의 일측에는 건식 열교환부가 배치되고, 상기 스플리터 모듈의 하측에는 습식 열교환부가 배치되되,
    상기 제1 공기는 상기 건식 열교환부를 통해 상기 스플리터 모듈로 진입하고, 상기 제2 공기는 상기 습식 열교환부를 통해 상기 스플리터 모듈로 진입하는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 백연 저감 장치.
12. 삭제

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