KR20000020738U - 복수기의 신축이음 대체용 다이아프램 - Google Patents

Abstract

본 고안은 복수기의 신축이음 대체용 다이아프램에 관한 것으로, 고안의 목적은 종래의 신축이음 대신에 복수기 동체의 구성요소인 관판(Tube sheet) 둘레의 동체 자체에 신축성을 부여하는 방법으로 동체 두께를 복수실(Hot well) 두께보다 작은 두께로 사용하여 종래와 같이 별도의 장치(신축이음)를 부착하지 않고도 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 다이아프램(Diaphragm)장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 구성은 내부에 냉각수가 흐르는 전열관(1)이 관통하고, 양단은 관판(2)에 막히고, 동체프랜지에 의해 동체가 관판과 조립되는 복수기에 있어서,

상기 각각의 관판(Tube sheet, 2) 둘레의 동체자체를 신축성을 부여하도록 동체 두께를 복수실(Hot well, 3) 두께보다 작은 두께로 사용한 다이아프램(4)을 으로 구성하여 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 하되, 다이아프램(4)에 발생되는 응력이 다이아프램의 허용 응력보다 작도록 각 부품의 치수를 결정하기 위하여 다이아프램에 발생되는 응력(S)식을 이용하여 다이아프램을 설치한다.

Description

복수기의 신축이음 대체용 다이아프램{Condenser diaphragm substituted for expansion joint}

본 고안은 복수기의 신축이음 대체용 다이아프램에 관한 것으로, 특히 화력발전소에 사용되는 복수기(Condenser)의 전열관측(Tube side)과 동체측(Shell side)간의 열팽창계수 차에 의한 열변형을 흡수하도록 두 부품 사이의 열팽창 차이를 흡수하여 완충함으로써 운전중에 발생할 수 있는 열변형에 의한 전열관에 손상이나 관판(Tube sheet)과 전열관(Tube)의 접합부 균열을 방지하는 역할을 하는 다이아프램(Diaphragm)을 사용한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 복수기(Condenser)는 동체측(Shell side)으로 들어오는 높은 온도의 증기의 열이 내부에 냉각수가 흐르는 전열관측(Tube side)에 전달되는 과정에서 복수기 동체와 전열관의 열팽창 차에 의한 열변형이 필연적으로 발생하기 때문에 동체와 전열관 사이에 이러한 열변형을 완충해 주는 장치가 필요하다.

종래에는 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 전열관측 유체(냉각수)의 출구와 입구쪽에 있는 플랜지와 동체사이에 도2와 같은 신축이음 장치를 설치하여 열팽창에 의한 변형을 흡수하도록 설계되었다.

그런데 신축이음 장치는 그 복잡한 구조 때문에 설계비와 자재비 및 제작비가 많이 소요되며. 제작기간도 길어서 경제적이지 못하다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 종래의 신축이음 대신에 복수기 동체의 구성요소인 관판(Tube sheet) 둘레의 동체 자체에 신축성을 부여하는 방법으로 동체 두께를 복수실(Hot well) 두께보다 작은 두께로 사용하여 종래와 같이 별도의 장치(신축이음)를 부착하지 않고도 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있는 다이아프램(Diaphragm)장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 고안의 다이아프램(Diaphragm)을 사용한 실시예,

도 2 는 종래의 신축이음을 사용한 실시예이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

(1) : 전열관 (2) : 관판

(3) : 복수실 (4) : 다이아프램

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 다이아프램(Diaphragm)을 사용한 실시예를 도시하고 있는데, 내부에 냉각수가 흐르는 전열관(1)이 관통하고, 양단은 관판(2)에 막히고, 동체프랜지에 의해 동체가 관판과 조립되는 복수기에 있어서,

상기 각각의 관판(Tube sheet, 2) 둘레의 동체자체를 신축성을 부여하도록 동체 두께를 복수실(Hot well, 3) 두께보다 작은 두께로 사용한 다이아프램(4)으로 구성하여 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 본 고안의 다이아프램은 다음의 계산식에 따라 적합한 강도를 갖도록 설계할 수 있다.

즉, 다이아프램에 발생되는 응력이 다이아프램의 허용 응력보다 작도록 각 부품의 치수를 결정한다.

다이아프램에 발생되는 응력(S)

Tdp : 다이아프램 두께(mm)

Ldp : 다이아프램 폭(mm)

E : 다이아프램 탄성계수(kg_f/mm²)

W : 동체의 외압(kg_f/mm²)

Sa : 다이아프램의 허용응력(kg_f/mm²)

Sy : 다이아프램의 항복강도(kg_f/mm²)

ΔL : 총 변형량(mm) = (ΔLs - ΔLt)/2

ΔLs : 열팽창에 의한 동체의 변형(mm) = Ctes × (Ts-Ta) × Ls

ΔLt : 열팽창에 의한 전열관의 변형(mm) = Ctet ×(Tt-Ta) × Lt

Ctes : 온도 Ts에서의 동체 재질의 열팽창 계수(mm/mm, ℃)

Ctet : 온도 Tt에서의 전열관 재질의 열팽창 계수(mm/mm, ℃)

Ts : 동체의 설계온도(℃)

Tt : 전열관의 설계온도(℃)

Ta : 상온(℃)

Lt : 전열관의 총길이(mm)

Ls : 동체의 총길이(mm)

이러한 식에 따라 도 2에 도시된 복수기를 제조하되, 전열관이 통과하는 공간의 주위에 다이아프램을 상기 식에 의해서 구해진 두께(Tdp) 및 폭(Ldp)을 상기 식에서 구해진 값으로 결정하는데, 복수기 동체의 구성요소인 관판(Tube sheet) 둘레의 동체 자체에 신축성을 부여하는 방법으로 동체 두께를 복수실(Hot well) 두께보다 작은 두께로 사용하여 신축이음 장치를 부착하지 않고도 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있게 된다.

이 다이아프램(Diaphragm)은 종래의 기술보다 구조적으로 간단하여 동체의 역할을 함과 동시에 열팽창에 따른 변형을 흡수하는 이중의 역할을 하므로 종래의 복잡한 장치(신축이음)가 불필요하게 되어 복수기 제작비용을 절감할 수 있다.

Claims (2)

1. 내부에 냉각수가 흐르는 전열관(1)이 관통하고, 양단은 관판(2)에 막히고, 동체프랜지에 의해 동체가 관판과 조립되는 복수기에 있어서,

   상기 각각의 관판(Tube sheet, 2) 둘레의 동체자체를 신축성을 부여하도록 동체 두께를 복수실(Hot well, 3) 두께보다 작은 두께로 사용한 다이아프램(4)을 으로 구성하여 열팽창에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 하되, 다이아프램(4)에 발생되는 응력이 다이아프램의 허용 응력보다 작도록 각 부품의 치수를 결정하기 위하여 다이아프램에 발생되는 응력(S)식을 이용하여 다이아프램을 설치한 것을 특징으로 하는 복수기의 신축이음 대체용 다이아프램.
2. 제 1항에 있어서, 상기 다이아프램에 발생되는 응력(S)식은

   Tdp : 다이아프램 두께(mm)

   Ldp : 다이아프램 폭(mm)

   E : 다이아프램 탄성계수(kg_f/mm²)

   W : 동체의 외압(kg_f/mm²)

   Sa : 다이아프램의 허용응력(kg_f/mm²)

   Sy : 다이아프램의 항복강도(kg_f/mm²)

   ΔL : 총 변형량(mm) = (ΔLs - ΔLt)/2

   ΔLs : 열팽창에 의한 동체의 변형(mm) = Ctes × (Ts-Ta) × Ls

   ΔLt : 열팽창에 의한 전열관의 변형(mm) = Ctet ×(Tt-Ta) × Lt

   Ctes : 온도 Ts에서의 동체 재질의 열팽창 계수(mm/mm, ℃)

   Ctet : 온도 Tt에서의 전열관 재질의 열팽창 계수(mm/mm, ℃)

   Ts : 동체의 설계온도(℃)

   Tt : 전열관의 설계온도(℃)

   Ta : 상온(℃)

   Lt : 전열관의 총길이(mm)

   Ls : 동체의 총길이(mm)

   로 계산되는 것을 특징으로 하는 복수기의 신축이음 대체용 다이아프램.