KR102286561B1 - 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각탑에 관한 것으로써, 본 발명의 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 냉각탑에서 배출되는 습공기를 열교환된 외부공기(대기의) 현열을 이용하여 냉각(응축)시키고, 냉각탑 내부에서의 배출공기 냉각(응축)은 온도차에 의한 현열 및 수증기의 응축으로 발생되는 응축열을 같이 이용하므로 효과적으로 배출공기의 온도를 낮추어 백연을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각탑에서 배출되는 습공기를 냉각(응축)함으로써 배출공기에 포함된 수증기(물)를 회수하여 물(수증기)을 절수할 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각탑 내부의 얼음(고드름)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열교환기의 부피를 줄이면서도 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑{Counter Flow type Foced draft cooling tower to reduce plume and ice generation}

본 발명은 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑(Cooling tower)은 물을 냉각하여 냉각수를 재사용하기 위한 것으로 물의 증발에 의한 잠열과 물과 대기의 접촉에 의한 현열 이동으로 열을 대기에 방출하여 냉각수의 온도를 내리는 방법을 사용한다.

대향류형 냉각탑(Counter Flow Cooling tower)은 냉각탑 내부에서 물과 공기의 접촉이 대향류 접촉하는 형식의 냉각탑이다. 종류는 팬(Fan)이 하부에 설치되어 공기를 불어 넣는 압입통풍식 냉각탑(Foced draft cooling tower)과 팬(Fan)이 상부에 설치되어 공기를 흡입하는 유도송풍식 냉각탑(Induced draft cooling tower)이 있다.

백연은 냉각탑 내부에서 냉각수와 열교환한 공기가 온도와 습도가 높은 대기와 섞여 불포화 상태가 되는 하절기에는 발생하지 않으나, 냉각탑에서 배출되는 습공기와 차거운 대기가 접촉되는 과정에서 과포화 상태가 되어 물방울(수증기의 응축)이 생성되는 겨울철 또는 환절기의 습도가 높은 날에는 잘 발생한다.

겨울철 냉각탑 내부의 외부공기 입구쪽과 충진물 밑에 생성되는 얼음과 고드름은 냉각탑에 유입되는 공기 입구를 막아 냉각탑 효율을 저하시키고, 기온 상승 시 고드름이 녹으면서 낙하하여 내부 부품을 파손시키거나 인명 피해를 발생시키는 문제가 있다.

또한 백연은 수증기이므로 유해 물질은 아니나 화재에 의한 연기로 오인되거나, 시야 방해로 민원을 발생시키는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 백연 감소 방법으로 냉각수의 열을 이용하여 충진물에서 열교환된 습공기를 가열하여 배출하는 방법, 냉각수 열을 이용하여 외부공기를 가열하여 가열된 외부공기와 충진물에서 열교환된 습공기를 혼합하여 배출하는 방법 또는 냉각수 열을 이용하지 않고 충진물을 통과한 습공기와 유입되는 외부공기를 열교환시켜, 외부공기는 가열하고 습공기는 응축시켜 냉각탑 내부에서 혼합하여 배출하는 방법 등이 있다.

하지만 이러한 방법은 냉각탑에 유입되는 냉각수의 열을 이용하나 냉각수 온도가 낮으므로 백연 감소 효율이 낮고 열교환기가 커지는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0469630호(2005.02.02.)

본 발명의 목적은 백연의 배출을 줄이면서도 냉각효율이 높은 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각탑몸체; 상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하는 하부유입부; 상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부; 외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬; 상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부; 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재; 상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판; 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 를 포함하는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 하부유입부는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 상기 하부유입부의 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하고, 상기 하부열교환기와 상기 냉각 열교환부는 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 하부유입부는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 상기 하부유입부의 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하고, 상기 하부열교환기와 상기 냉각 열교환부는 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각탑몸체; 상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하되, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하는 하부유입부; 상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부; 외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬; 상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부; 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재; 상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판; 및 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판 상부에 형성하는 가열 열교환부; 를 포함하고, 상기 가열 열교환부는 내부에 냉각수 유입관을 포함하고, 상기 냉각수 유입관은 상기 냉각수공급부에 연결되어 냉각수를 공급하되 상기 하부열교환기에 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각탑몸체; 상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하는 하부유입부; 상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부; 외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬; 상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부; 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재; 상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판; 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판 상부에 형성하는 가열 열교환부; 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 을 포함하고, 상기 가열 열교환부는 내부에 냉각수 유입관을 포함하고, 상기 냉각수 유입관은 상기 냉각수공급부에 연결되어 냉각수를 공급하는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 하부유입부는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 상기 하부유입부의 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하고, 상기 하부열교환기와 상기 냉각 열교환부는 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

또한, 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 및 상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 제공한다.

본 발명의 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 냉각탑에서 배출되는 습공기를 열교환된 외부공기(대기의) 현열을 이용하여 냉각(응축)시키고, 냉각탑 내부에서의 배출공기 냉각(응축)은 온도차에 의한 현열 및 수증기의 응축으로 발생되는 응축열을 같이 이용하므로 효과적으로 배출공기의 온도를 낮추어 백연을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각탑에서 배출되는 습공기를 냉각(응축)함으로써 배출공기에 포함된 수증기(물)를 회수하여 물(수증기)을 절수할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각탑 내부의 얼음(고드름)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 열교환기의 부피를 줄이면서도 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일곱 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 실시예들에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑에 하부열교환기와 하부댐퍼의 설치구조를 나타낸 도면이다.
도 11 내지 12은 본 발명의 실시예들에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 유도송풍식 냉각탑에 하부열교환기와 하부댐퍼의 또 다른 설치구조를 나타낸 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정하여 해석해서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공하는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장하여 표현할 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.

도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하는 하부유입부(200);

상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 하부유입부(200)는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기(210)와, 상기 하부유입부(200)의 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하고, 상기 하부열교환기(210)와 상기 냉각 열교환부(400)는 연결된다.

냉각탑몸체(100)는 냉각이 필요한 냉각수가 유입되어 냉각되는 공간을 형성하며, 냉각수는 냉각탑몸체(100) 내부로 유입되어 낙하하고, 낙하하는 냉각수는 외부로부터 유입된 공기와 열 교환을 통해 냉각이 이루어진다.

하부유입부(200)는 냉각수의 냉각을 위한 냉각수와의 열 교환을 위해 외부로부터 냉각탑몸체(100) 내부로 외부의 공기가 유입되도록 한다. 이때, 하부유입부(200)는 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하는 것이 바람직하다. 냉각탑몸체(100)의 하부에서 한 쪽 측면에만 형성하는 것이다.

배출부(110)는 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출한다.

배출부(110)는 냉각탑몸체(100) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위해 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성한 개방된 공간이다. 하부유입부(200)로 들어온 외부 공기는 냉각탑몸체(100) 내부에서 열교환을 한 뒤 배출부(110)로 빠져나가는 것이다.

송풍팬(300)은 하부유입부(200) 내측에 구비한다. 송풍팬(300)은 다수의 블레이드를 포함할 수 있고, 블레이드의 회전 동작에 따라 에너지를 생성함으로써 공기를 흡입한다. 또한, 블레이드가 아닌 공기 흡입 형식을 가질 수도 있다. 즉, 송풍팬(300)은 공기를 흡입하여 배출할 수 있는 구성이면 제한이 없다.

송풍팬(300)은 외부의 공기를 하부유입부(200)를 통해 냉각탑몸체(100) 하단 내부에서 흡입하여 냉각탑몸체(100) 상부로 밀어올린다. 내부로 유입된 공기는 송풍팬(300)의 풍압에 의해 냉각탑몸체(100) 내부에서 상승되도록 유동하여 냉각탑몸체(100)의 상부에 형성하는 배출부(110)를 통해 외부로 배출된다. 즉, 송풍팬(300)의 하부유입부(200)를 통해 유입한 공기는 낙하하는 냉각수와 열교환되고, 열 교환된 공기는 냉각탑몸체(100)의 상부에 형성되는 배출부(110)를 통해 외부로 배출된다.

송풍팬(300)은 속도조절에 따라 하부유입부(200)를 통해 유입된 후, 배출부(110)를 통해 배출되는 공기의 유량을 제어할 수 있으며, 송풍팬(300)의 제어를 통해 냉각탑몸체(100)의 내부를 유동하는 공기와의 열 교환을 통한 냉각수의 냉각 정도를 제어할 수 있다.

냉각수공급부(140)는 냉각을 위한 냉각수를 냉각탑몸체(100)로 유입시키고, 유입된 냉각수를 분사하여 낙하시킨다. 이때, 냉각수공급부(140)는 계절, 온도 및 습도 등을 고려하여 냉각수의 낙하만을 통해 냉각수의 냉각을 수행하는 프리쿨링를 수행할 수 있고, 하부유입부(200)를 통해 유입되어 배출부(110)를 통해 외부로 배출되는 공기와 열 교환되도록 함으로써, 냉각수의 냉각을 수행할 수 있다.

냉각수공급부(140)는 냉각수를 냉각탑몸체(100)의 내부로 고르게 공급할수 있도록 여러 방향으로 균일하게 분사할 수 있는 노즐식으로 형성하거나, 다공을 가지도록 형성되는 분배수단으로 이루어져 다공을 통해 고르게 냉각수를 낙하시킬수 있는 등 다양한 방식으로 냉각수를 공급하여 낙하시킬 수 있다.

아울러, 냉각탑몸체(100)는 냉각수공급부(140)를 통해 낙하하는 냉각수를 수집하도록 냉각탑몸체(100)의 하단에 형성되는 냉각수저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 냉각탑몸체(100)는 냉각수공급부(140)를 통해 낙하하는 냉각수와 하부유입부(200)를 통해 상승하여 유동하는 공기와의 효율적인 열 교환을 위해, 냉각수공급부(140)의 하측에 충진재(150)를 더 구비할 수 있다. 즉, 충진재(150)는 냉각수와 외부 공기의 접촉면적을 높여 효율적인 열 교환이 가능하게 할 수 있다.

비산방지판(130)은 배출부(110)로 비산하여 날아가는 물방울 또는 수증기화된 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 냉각수공급부(140) 상부에 설치할 수 있습니다. 비산방지판(130)은 외부로 유출되는 냉각수를 막음으로써 냉각수의 양을 유지하여 물 사용량을 줄일 수 있다.

냉각 열교환부(400)는 냉각수공급부(140)와 비산방지판(130)의 사이에 형성하며, 하부유입부(200)에서 유입한 외부 공기는 충진재(150)를 통과하면서 열교환되어 습해진 공기를 냉각한다.

이때, 하부유입부(200)에 유입하는 외부 공기는 하부열교환기(210)를 통과하면서 가열과정을 거친 가열 공기 상태에서 낙하하는 냉각수와 충진재(150)에서 열교환되어 습공기 상태로 변하게 된다. 그리고 습공기는 냉각 열교환부(400)에서 냉각과정을 거치며 응축되어 물방울은 낙하하고 절대습도가 낮은 저온의 습한 공기가 되며, 송풍팬(300)에 의해 밀어올려져 배출부(110)로 배출되면 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 변하므로 백연의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 하부유입부(200)에 설치한 하부열교환기(210)에 의해 외부 공기가 가열된 상태로 냉각탑몸체(100) 내부로 들어오도록 함으로써 동절기에 낮은 외부 공기의 온도로 인해 내부에 발생하는 얼음(고드름)을 방지할 수 있다.

도 1의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 하부열교환기(210)를 통과하며 가열되어 가열 공기(2')의 상태로 된다. 가열 공기(2')는 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(3') 상태(상대습도 100%에 근접)로 되고 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된다. 그러면 습공기(3')는 저온의 습공기(4') 상태(절대습도 낮고 저온 상태)에서 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출된다. 최종적으로 저온의 습공기(4')는 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

그리고, 냉각 열교환부(400)와 하부열교환기(210)는 배관(500)으로 연결되며, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)가 설치된다.

하부유입부(200)는 하부유입부(200)의 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비한다.

열매체 펌프(510)와 하부댐퍼(220)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)는 열고 열매체 펌프(510)는 구동하지 않는다. 백연이 발생하는 동절기에는 하부댐퍼(220) 닫고 열매체 펌프(510)를 구동한다.

이렇듯, 열매체 펌프(510)와 하부댐퍼(220)의 조절을 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

아래에서 기술하는 실시예들에서는 위 첫 번째 실시예에 따른 대향류형 압입송풍식 냉각탑과 동일한 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하는 하부유입부(200);

상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 냉각 열교환부(400)와 연결되고, 상기 냉각탑몸체(100)의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체(100)로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부(600); 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부(600)에 의해 가열된 공기는 상기 배출부(110)로 공급되어 섞인다.

본 발명의 두 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 냉각탑몸체(100) 외부에 별도의 외측열교환부(600)를 구성한다. 이러한 외측열교환부(600)는 냉각탑몸체(100)의 상부 측면에 설치할 수 있으며, 가열된 공기의 공급을 용이하도록 배출부(110) 외측에 배치할 수 있다.

외측열교환부(600)는 외부 공기를 가열하여 냉각탑몸체(100)의 배출부(110) 내부로 공급해준다. 외측열교환부(600)는 공냉식 열교환기와 공냉식 팬(620)으로 구성할 수 있으며, 공냉식 열교환기를 통과하여 가열된 외부 공기는 공냉식 팬에 의해 덕트(630)로 연결된 배출부(110) 내부로 공급된다.

외측열교환부(600)에 의해 가열된 외부 공기는 하부유입부(200)로 유입하여 냉각탑몸체(100)의 내부를 통과하면서 상승한 공기와 섞인상태로 배출부(110) 밖으로 배출된다.

도 2의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 유입하여 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(2') 상태가 된다. 습공기(2')는 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된 습공기(3')가 된다. 절대습도가 낮아진 습공기(3')는 외부 공기(1')가 외측열교환부(600)에 의해 가열된 가열 공기(4')(온도상승, 상대습도 저하)와 혼합하여 혼합 공기(5')가 된다. 이 혼합 공기(5')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출된다. 최종적으로 혼합 공기(5')는 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

그리고, 외측열교환부(600)는 외부 공기를 가열하기 위한 열교환기(610)를 구비하고, 열교환기(610)는 냉각 열교환부(400)와 배관으로 연결되며, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)가 설치된다.

외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)의 구동을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)는 구동하지 않는다. 외측열교환부(600)의 팬(620)을 정지하여 외부 공기를 공급하지 않은다. 백연이 발생하는 동절기에는 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)를 구동한다.

이렇듯, 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)의 구동을 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하는 하부유입부(200); 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 냉각 열교환부(400)와 연결되고, 상기 냉각탑몸체(100)의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체(100)로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부(600); 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부(600)에 의해 가열된 공기는 상기 배출부(110)로 공급되어 섞인다.

그리고, 상기 하부유입부(200)는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기(210)와, 상기 하부유입부(200)의 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하고, 상기 하부열교환기(210)와 상기 냉각 열교환부(400)는 연결된다.

본 발명의 세 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 위 두 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑에서 하부유입부(200)에 하부열교환기(210)를 더 구성하였다.

도 3의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 하부열교환기(210)를 통과하며 가열되어 가열 공기(2')의 상태로 된다. 가열 공기(2')는 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(3') 상태(상대습도 100%에 근접)로 되고 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된다. 절대습도가 낮아진 습공기(4')는 외부 공기(1')가 외측열교환부(600)에 의해 가열된 가열 공기(5')(온도상승, 상대습도 저하)와 혼합하여 혼합 공기(6')가 된다. 이 혼합 공기(6')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출된다. 최종적으로 혼합 공기(6')는 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

냉각 열교환부(400)는 외측열교환부(600) 및 하부열교환기(210)와 배관(500)으로 연결되며, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)만 설치되거나 또는 열매체 펌프(510) 및 유량조절 밸브(520)가 설치된다.

하부유입부(200)에는 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비한다.

열매체 펌프(510), 유량조절 밸브(520), 및 하부댐퍼(220)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)를 열며 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)는 구동하지 않는다. 백연이 발생하는 동절기에는 하부댐퍼(220)는 닫고 유량조절 밸브(520)를 열고 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)를 구동한다.

이렇듯, 외측열교환부(600), 열매체 펌프(510) 및 하부댐퍼(220)의 조절을 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

그리고, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)와 유량조절 밸브(520)를 모두 설치할 수도 있으며, 열매체 펌프(510)만을 설치할 수도 있다. 열매체 펌프(510)만 설치하는 경우에는 열매체 펌프(510)에서 외측열교환부(600)로 통과 후 하부열교환기(210)를 통과하여 냉각 열교환부(400)로 순환하는 한방향 구조로 연결할 수 있다.

도 4는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하되, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기(210)와, 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하는 하부유입부(200); 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 및 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판(130) 상부에 형성하는 가열 열교환부(700); 를 포함하고, 상기 가열 열교환부(700)는 내부에 냉각수 유입관(710)을 포함하고, 상기 냉각수 유입관(710)은 상기 냉각수공급부(140)에 연결되어 냉각수를 공급하되 상기 하부열교환기(210)에 연결된다.

본 발명의 네 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 냉각 열교환부(400)를 포함하지 않으며, 대신에 비산방지판(130) 상부에 가열 열교환부(700)를 구성한다.

또한, 냉각수는 냉각수공급부(140)로 직접 공급되지 않으며 가열 열교환부(700) 내부에 형성한 냉각수 유입관(710)을 통해 냉각수공급부(140)에 공급된다. 그리고, 냉각수 유입관(710)은 냉각수공급부(140)에 연결된다.

도 4의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 하부열교환기(210)를 통과하며 가열되어 가열 공기(2')의 상태로 된다. 가열 공기(2')는 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(3') 상태(상대습도 100%에 근접)로 된다. 습공기(3')는 가열 열교환부(700)에서 가열되어(온도 상승, 상대습도 저하) 가열된 가열공기(4') 상태가된다. 가열된 가열공기(4')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출되고 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

하부유입부(200)에는 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비한다.

하부댐퍼(220) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)를 열며 우회밸브(730)를 닫아 냉각수 유입관(710)으로 공급되는 냉각수가 모두 가열 열교환부(700)를 통과하여 냉각수공급부(140)에서 분사된다. 백연이 발생하는 동절기에는 하부댐퍼(220)는 닫고 우회밸브(730)는 열되 냉각수의 양을 조절한다. 하부열교환기(210)에 열결된 배관은 냉각수공급부(140)를 통해 분사되지 않은 냉각수를 하단의 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 연장되며, 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각수공급부(140)로 가는 냉각수의 양과 냉각수저장부로 가는 냉각수의 양이 조절된다.

이렇듯, 우회밸브(730)를 통해 분사되는 냉각수의 양을 조절할 수 있으며, 하부댐퍼(220)의 개폐를 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은,

냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하는 하부유입부(200); 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판(130) 상부에 형성하는 가열 열교환부(700); 및 기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 을 포함하고, 상기 가열 열교환부(700)는 내부에 냉각수 유입관(710)을 포함하고, 상기 냉각수 유입관(710)은 상기 냉각수공급부(140)에 연결되어 냉각수를 공급한다.

그리고, 상기 하부유입부(200)는, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기(210)와, 상기 하부유입부(200)의 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하고, 상기 하부열교환기(210)와 상기 냉각 열교환부(400)는 연결된다.

본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 가열 열교환부(700)와 함께 냉각 열교환부(400)를 동시에 구성한다.

냉각수는 냉각수공급부(140)로 직접 공급되지 않으며 가열 열교환부(700) 내부에 형성한 냉각수 유입관(710)을 통해 냉각수공급부(140)에 공급된다. 그리고, 냉각수 유입관(710)은 하부유입부(200)를 형성하지 않은 냉각탑몸체(100)의 하부 타측면으로 냉각수 유입관(710)으로 연장하여, 냉각수가 냉각탑몸체(100)의 하단에 형성한 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 한다.

냉각탑몸체(100)의 하부유입부(200)에는 하부열교환기(210)를 구비하여 외부 공기를 가열한 후 내부에 공급한다.

도 5의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 하부열교환기(210)를 통과하며 가열되어 가열 공기(2')의 상태로 된다. 가열 공기(2')는 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(3') 상태(상대습도 100%에 근접)로 되고 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된다. 습공기(3')는 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된 습공기(4')가 된다. 습공기(4')는 비산방지판(130)을 통과하며 물방울이 제거된다. 습공기(4')는 가열 열교환부(700)에서 가열되어(온도 상승, 상대습도 저하) 가열된 가열공기(5') 상태가 된다. 가열된 가열공기(5')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출되고 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

하부유입부(200)에는 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하고, 냉각 열교환부(400)와 하부열교환기(210)는 배관(500)으로 연결되며, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)가 설치된다.

하부댐퍼(220), 열매체 펌프(510) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)는 열고 우회밸브(730)를 닫아 냉각수 유입관(710)으로 공급되는 냉각수가 모두 가열 열교환부(700)를 통과하여 냉각수공급부(140)에서 분사된다. 백연이 발생하는 동절기에는 하부댐퍼(220)는 닫고 열매체 펌프(510)를 구동한다. 우회밸브(730)는 열되 냉각수의 양을 조절한다. 냉각수 유입관(710)은 냉각수공급부(140)를 통해 분사되지 않은 냉각수를 하단의 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 연장되며, 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각수공급부(140)로 가는 냉각수의 양과 냉각수저장부로 가는 냉각수의 양이 조절된다.

이렇듯, 우회밸브(730)를 통해 분사되는 냉각수의 양을 조절할 수 있으며, 열매체 펌프(510)의 운전 및 하부댐퍼(220)의 개폐를 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하는 하부유입부(200); 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판(130) 상부에 형성하는 가열 열교환부(700); 및 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 을 포함하고, 상기 가열 열교환부(700)는 내부에 냉각수 유입관(710)을 포함하고, 상기 냉각수 유입관(710)은 상기 냉각수공급부(140)에 연결되어 냉각수를 공급한다.

상기 냉각 열교환부(400)와 연결되고, 상기 냉각탑몸체(100)의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체(100)로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부(600); 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부(600)에 의해 가열된 공기는 상기 배출부(110)로 공급되어 섞인다.

본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 냉각탑몸체(100) 상부 외측에 별도의 외측열교환부(600)를 구성한다. 가열된 공기의 공급을 용이하도록 배출부(110) 외측에 배치할 수 있다.

외측열교환부(600)는 외부 공기를 가열하여 냉각탑몸체(100)의 배출부(110) 내부로 공급해준다. 외측열교환부(600)는 공냉식 열교환기와 공냉식 팬(620)으로 구성할 수 있으며, 공냉식 열교환기를 통과하여 가열된 외부 공기는 공냉식 팬에 의해 덕트(630)로 연결된 배출부(110) 내부로 공급된다.

외측열교환부(600)에 의해 가열된 외부 공기는 하부유입부(200)로 유입하여 냉각탑몸체(100)의 내부를 통과하면서 상승한 공기와 섞인상태로 배출부(110) 밖으로 배출된다.

그리고, 비산방지판(130) 상부에 가열 열교환부(700)를 추가로 구성하여 상승하는 공기를 한 번 더 가열한다.

또한, 냉각수는 냉각수공급부(140)로 직접 공급되지 않으며 가열 열교환부(700) 내부에 형성한 냉각수 유입관(710)을 통해 냉각수공급부(140)에 공급된다. 그리고, 냉각수 유입관(710)은 하부유입부(200)를 형성하지 않은 냉각탑몸체(100)의 하부 타측면으로 배관으로 연장하여, 냉각수가 냉각탑몸체(100)의 하단에 형성한 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 한다.

그리고, 외측열교환부(600)는 외부 공기를 가열하기 위한 열교환기(610)를 구비하고, 열교환기(610)는 냉각 열교환부(400)와 배관으로 연결되며, 배관(500)에는 열매체 펌프(510)가 설치된다.

도 6의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 유입하여 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(2') 상태가 된다. 습공기(2')는 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된 습공기(3')가 되고 비산방지판(130)을 통과하며 물방울이 제거된다. 습공기(3')는 가열 열교환부(700)에서 가열되어(온도 상승, 상대습도 저하) 가열된 가열공기(4') 상태가 된다. 가열된 가열공기(4')는 외부 공기(1')가 외측열교환부(600)에 의해 가열된 가열 공기(5')(온도상승, 상대습도 저하)와 혼합하여 혼합 공기(6')가 된다. 이 혼합 공기(6')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출된다. 최종적으로 혼합 공기(6')는 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

외측열교환부(600), 열매체 펌프(510) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 우회밸브(730)를 닫고 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)는 구동하지 않는다. 외측열교환부(600)의 팬(620)을 정지하여 외부 공기를 공급하지 않는다. 백연이 발생하는 동절기에는 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)를 구동하고, 우회밸브(730)는 열되 냉각수의 양을 조절한다. 냉각수 유입관(710)은 냉각수공급부(140)를 통해 분사되지 않은 냉각수를 하단의 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 연장되며, 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각수공급부(140)로 가는 냉각수의 양과 냉각수저장부로 가는 냉각수의 양이 조절된다.

이렇듯, 외측열교환부(600), 열매체 펌프(510) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 일곱 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑을 단면도로 나타낸 도면과 이에 대한 습공기 선도를 대략적으로 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일곱 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은, 냉각탑몸체(100); 상기 냉각탑몸체(100)의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100)의 내부로 유입하되, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기(210)와, 일부를 개폐하는 하부댐퍼(220)를 구비하는 하부유입부(200); 상기 냉각탑몸체(100)의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부(110); 외부 공기를 상기 냉각탑몸체(100) 내부로 흡입하여 상기 배출부(110)로 밀어올리도록 상기 하부유입부(200) 내측에 형성하는 송풍팬(300); 상기 냉각탑몸체(100)의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부(200)를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부(140); 낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부(140) 하측에 형성하는 충진재(150); 상기 배출부(110)로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부(140)의 상부에 형성하는 비산방지판(130); 및 상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판(130) 상부에 형성하는 가열 열교환부(700); 를 포함하고, 상기 가열 열교환부(700)는 내부에 냉각수 유입관(710)을 포함하고, 상기 냉각수 유입관(710)은 상기 냉각수공급부(140)에 연결되어 냉각수를 공급하되 상기 하부열교환기(210)에 연결된다.

그리고, 상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부(140)와 상기 비산방지판(130)의 사이에 형성하는 냉각 열교환부(400); 및 상기 냉각 열교환부(400)와 연결되고, 상기 냉각탑몸체(100)의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체(100)로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부(600); 를 더 포함하고, 상기 외측열교환부(600)에 의해 가열된 공기는 상기 배출부(110)로 공급되어 섞인다.

본 발명의 일곱 번째 실시예에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑은 가열 열교환부(700)와 함께 냉각 열교환부(400) 및 외측열교환부(600)를 동시에 구성한다.

냉각수는 냉각수공급부(140)로 직접 공급되지 않으며 가열 열교환부(700) 내부에 형성한 냉각수 유입관(710)을 통해 냉각수공급부(140)에 공급된다. 그리고, 냉각수 유입관(710)은 냉각수공급부(140)와 하부열교환기(210)에 연결된다.

냉각탑몸체(100)의 하부유입부(200)에는 하부열교환기(210)를 구비하여 외부 공기를 가열한 후 내부에 공급한다.

도 7의 습공기 선도를 참조하면, 냉각탑에 유입되는 외부 공기(1')는 하부유입부(200)에서 하부열교환기(210)를 통과하며 가열되어 가열 공기(2')의 상태로 된다. 가열 공기(2')는 충진재(150)을 통과하며 열교환되어 습공기(3') 상태(상대습도 100%에 근접)로 되고, 습공기(3')는 냉각 열교환부(400)을 통과하며 냉각(수증기는 응축되어 물방울로 낙하)된 습공기(4')가 되고 비산방지판(130)을 통과하여 물방울이 제거된다. 습공기(4')는 가열 열교환부(700)에서 가열되어(온도 상승, 상대습도 저하) 가열된 가열공기(5') 상태가 된다. 가열된 가열공기(5')는 외부 공기(1')가 외측열교환부(600)에 의해 가열된 가열 공기(6')(온도상승, 상대습도 저하)와 혼합하여 혼합 공기(7')가 된다. 이 혼합 공기(7')는 하부에서의 송풍팬(300)의 풍압에 의해 배출부(110)에서 대기로 배출된다. 최종적으로 혼합 공기(7')는 대기와 섞이는 과정에서 불포화 상태로 되므로 백연이 발생하지 않는다.

외측열교환부(600), 열매체 펌프(510), 하부댐퍼(220) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 하절기와 동절기의 작동을 구분할 수 있다. 즉, 백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)를 열고 우회밸브(730)를 닫고 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)는 구동하지 않는다. 외측열교환부(600)의 팬(620)을 정지하여 외부 공기를 공급하지 않는다. 백연이 발생하는 동절기에는 하부댐퍼(220)를 닫고 외측열교환부(600)와 열매체 펌프(510)를 구동하고, 우회밸브(730)는 열되 냉각수의 양을 조절한다. 냉각수 유입관(710)은 냉각수공급부(140)를 통해 분사되지 않은 냉각수를 하단의 냉각수저장부(미도시)로 보내도록 연장되며, 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각수공급부(140)로 가는 냉각수의 양과 하부열교환기(210) 및 냉각수저장부로 가는 냉각수의 양이 조절된다.

이렇듯, 외측열교환부(600), 열매체 펌프(510), 하부댐퍼(220) 및 우회밸브(730)의 조절을 통해 냉각탑의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 8 내지 10은 본 발명의 실시예들에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑에 하부열교환기와 하부댐퍼의 설치구조를 나타낸 도면이다.

하부유입부(200)에 설치하는 하부열교환기(210)는 하부유입부(200)를 통해 냉각탑몸체(100) 내부로 유입하는 외부 공기를 가열하는 역할을 한다. 이때, 하부열교환기(210)는 냉각탑몸체(100)에 가열 열교환부(700)를 구성하고 있는 경우에는 가열용 냉각수 열교환기를 설치하고, 가열 열교환부(700)를 구성하고 있지 않는 경우에는 냉각열교환부(400)와 연결되 가열용 하부 열교환기를 설치할 수 있다.

하부유입부(200)에 하부열교환기(210)가 설치됨으로 인하여 유입하는 공기에 저항이 증가하여 냉각탑의 효율을 저하시킬 수 있다. 공기의 저항을 줄이기 위해서 외부 공기가 유입하는 면적을 증가시키기 위해 하부댐퍼(220)를 구성하는 것이다.

하부열교환기(210)와 하부댐퍼(220)의 설치구조는 도 8에 개시한 하부댐퍼(220)를 아래에 설치하고 하부열교환기(210)를 위에 설치(도 8 (a))하거나, 하부댐퍼(220)를 위에 설치하고 하부열교환기(210)를 아래에 설치(도 8 (b))하는 방법, 도 9에 개시한 하부댐퍼(220)와 하부열교환기(210)를 세로방향으로 번갈아 설치하는 방법, 및 도 10에 개시한 하부열교환기(210)를 앞뒤로 간격을 형성하도록 설치하고 사이에 하부댐퍼(220)를 설치하는 방법이 있을 수 있다.

백연이 발생하지 않는 하절기에는 하부댐퍼(220)를 열어 유입하는 외부 공기를 하부댐퍼(220)와 하부열교환기(210)에 동시에 유동시켜 공기의 저항을 줄이고, 백연이 발생하는 동절기에는 유입하는 외부 공기의 양이 줄더라도 냉각탑의 열효율에 큰 문제가 발생하지 않으므로 하부댐퍼(220) 닫아 외부 공기가 하부열교환기(210) 쪽으로만 유입하도록 유동시켜 하부열교환기(210)의 효율을 높여 백연 발생을 줄일 수 있다.

도 11 내지 12은 본 발명의 실시예들에 따른 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 유도송풍식 냉각탑에 하부열교환기와 하부댐퍼의 또 다른 설치구조를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 하부댐퍼(220)는 하부유입부(200)의 상측에서 냉각탑몸체(100)의 외면에 수직하며 지면과 평행하게 설치될 수 있다. 하부열교환기(210)는 하부댐퍼(220)의 끝단에서 하부유입부(200)의 하측으로 경사지게 설치될 수 있다.

도 12를 참조하면, 하부댐퍼(220)는 하부유입부(200)의 하측에서 냉각탑몸체(100)의 외면에 수직하며 지면과 평행하게 설치될 수 있다. 하부열교환기(210)는 하부댐퍼(220)의 끝단에서 하부유입부(200)의 상측으로 경사지게 설치될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해해야 한다.

100 : 냉각탑몸체
110 : 배출부
130 : 비산방지판
140 : 냉각수공급부
150 : 충진재
200 : 하부유입부
210 : 하부열교환기
220 : 하부댐퍼
300 : 송풍팬
400 : 냉각 열교환부
500 : 배관
510 : 열매체 펌프
520 : 유량조절 밸브
600 : 외측열교환부
610 : 열교환기
620 : 팬
630 : 덕트
700 : 가열 열교환부
710 : 냉각수 유입관
730 : 우회밸브

Claims (9)

1. 냉각탑몸체;
   상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하는 하부유입부;
   상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부;
   외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬;
   상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부;
   낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재;
   상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판; 및
   상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 를 포함하고,
   상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고,
   상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부유입부는,
   유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 상기 하부유입부의 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하고,
   상기 하부열교환기와 상기 냉각 열교환부는 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
3. 삭제
4. 삭제
5. 냉각탑몸체;
   상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하되, 유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하는 하부유입부;
   상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부;
   외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬;
   상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부;
   낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재;
   상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판; 및
   상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판 상부에 형성하는 가열 열교환부; 를 포함하고,
   상기 가열 열교환부는 내부에 냉각수 유입관을 포함하고, 상기 냉각수 유입관은 상기 냉각수공급부에 연결되어 냉각수를 공급하되 상기 하부열교환기에 연결되고,
   상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 및
   상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고,
   상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
6. 냉각탑몸체;
   상기 냉각탑몸체의 하부 일측면에 형성하여 외부 공기를 상기 냉각탑몸체의 내부로 유입하는 하부유입부;
   상기 냉각탑몸체의 상측에 형성하여 외부로 공기를 배출하는 배출부;
   외부 공기를 상기 냉각탑몸체 내부로 흡입하여 상기 배출부로 밀어올리도록 상기 하부유입부 내측에 형성하는 송풍팬;
   상기 냉각탑몸체의 내부에서 냉각수를 낙하시켜 상기 하부유입부를 통해 유입한 외부 공기와 열 교환시키는 냉각수공급부;
   낙하하는 냉각수와 유입한 외부 공기의 접촉면적을 높이도록 상기 냉각수공급부 하측에 형성하는 충진재;
   상기 배출부로 비산하여 날아가는 냉각수를 포집하여 낙하시키도록 상기 냉각수공급부의 상부에 형성하는 비산방지판;
   상기 외부 공기를 가열하도록 상기 비산방지판 상부에 형성하는 가열 열교환부; 및
   상기 외부 공기를 냉각하도록 상기 냉각수공급부와 상기 비산방지판의 사이에 형성하는 냉각 열교환부; 을 포함하고,
   상기 가열 열교환부는 내부에 냉각수 유입관을 포함하고, 상기 냉각수 유입관은 상기 냉각수공급부에 연결되어 냉각수를 공급하는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 하부유입부는,
   유입하는 외부 공기를 가열하는 하부열교환기와, 상기 하부유입부의 일부를 개폐하는 하부댐퍼를 구비하고,
   상기 하부열교환기와 상기 냉각 열교환부는 연결된 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 냉각 열교환부와 연결되고, 상기 냉각탑몸체의 상부 외측에 설치되어 상기 냉각탑몸체로 유입전의 외부 공기를 가열하는 외측열교환부; 를 더 포함하고,
   상기 외측열교환부에 의해 가열된 공기는 상기 배출부로 공급되어 섞이는 백연과 얼음 발생을 줄이는 대향류형 압입송풍식 냉각탑.
9. 삭제

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