KR200218059Y1 - 스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기(1)에서 고온 유체관(2)의 벽면고온과 고온 유체관 외부의 저온 유체가 접촉함으로써 열교환이 이루어 지는데 이때 고온 유체관(2) 내부의유체는 스크류(1-1) 모양을 포함한 엘러먼트(element, 비틀림판)(4)로 인하여 유체관내 벽면에 가까이 있는 열을 빼앗긴 유체와 유체관내 벽면에서 멀리 있는 열을 안빼앗긴 유체가 신속히 교반 혼합됨으로써 고온 유체관(2)의 벽에서 열교환이 보다더 효과적으로 이루어진다.

Description

스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기{Multi tube heat exchanger using static mixer and it's element}

종래의 열교환기의 열교환 방식은 유체관 내부와 외부에 교반에 의한 접촉효과를 증대시키는 설비가 없이 단순 유체유동에 의해 열교환을 시켰기 때문에 열효율이 낮아서 비경제적이었다

본 고안은 스태틱 믹서(Static mixer) 및 스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기에 관한 것으로 열교환기 내부에서 열교환이 일어날 때 고온의 유체가 잃은 열량을 저온의 유체가 얻는 과정에서 발생하는 손실을 최소화한다. 여러 개의 고온 유체관을 사용하고 고온 유체관 내부에, 또 열교환기 내부와 고온 유체관 외벽 사이 공간에 각각 스크류 모양을 포함한 스태틱 믹서의 엘러먼트를 설치하여 관내부의 유체온도를 균일하게 혼합시킨다.

도 1은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기의 종단면도.

도 2는 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 열교환기의 종단면도.

도 3은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 원형 열교환기의 횡단면도.

도 4는 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 원형 열교환기의 횡단면도.도 5는 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 육각형 열교환기의 횡단면도.도 6은 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 육각형 열교환기의 횡단면도.도 7은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 사각형 열교환기의 횡단면도.도 8은 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 사각형 열교환기의 횡단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1. 열교환기 1-1. 스크류

2. 고온 유체관 2-1. 고온 유체관 내부에 설치된 스태틱 믹서

2-2. 고온 유체 입구 2-3. 고온 유체 출구

3. 저온 유체 통로 3-2. 저온 유체 입구

3-1. 열교환기 내부벽과 고온 유체관 외벽 사이 공간에 설치된 스태틱 믹서(element)(관이 아님)

3-3. 저온 유체 출구 4. 엘러먼트(고온 유체관내의)

5. 엘러먼트(저온유체 통로(3)에 설치한 element) d. 고온 유체관 직경

L. 엘러먼트 1개의 길이

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위하여 열교환기(1) 내에 스크류(1-1) 모양을 포함한 스태틱 믹서(2-1)를 내장시킨 여러개의 고온 유체관(2)을 설치한다. 그 안에 설치된 스태틱 믹서(2-1)에 의해 고온 유체가 균일하게 혼합되어 고온 유체 출구(2-3)를 통해 배출된다. 열교환기(1)의 내부와 고온 유체관(2)의 외벽 사이 공간에 상기보다 더 작은 스크류(1-1) 모양을 포함한 스태틱 믹서의 엘러먼트(3-1)를 설치하여 저온 유체 통로(3)에서 유체의 혼합을 가속화시키고 저온 유체는 고온 유체관(2)에서 나오는 열을 흡수하여 저온 유체 출구(3-3)를 통해 배출된다. 고온 유체관(2) 내부의 스태틱 믹서(2-1)의 엘러먼트(4) 한 개의 길이(L)는 관경(d)의 1.5배이고 관내에서 스크류(1-1) 모향을 포함하여 좌방향 또는 우방향의 어느 한방향으로 180도 비틀린 엘러먼트(4)가 각각 90도 교대로 연결되어 있다.

도 1은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기의 종단면도이고, 도 2는 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 열교환기의 종단면도이고, 도 3은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 원형 열교환기의 횡단면도이고, 도 4는 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 원형 열교환기의 횡단면도이고, 도 5는 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 육각형 열교환기의 횡단면도이고, 도 6은 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 육각형 열교환기의 횡단면도이고, 도 7은 본 고안의 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서를 이용한 다중관 사각형 열교환기의 횡단면도이고, 도 8은 본 고안의 스크류를 이용한 다중관 사각형 열교환기의 횡단면도이다.

도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 열교환기(1) 내부의 고온 유체관(2)을 통해 고온 유체 입구(2-2)에서 고온 유체 출구(2-3)로 고온 유체가 유동하고 저온 유체 통로(3)를 통해 저온 유체 입구(3-2)에서 저온 유체 출구(3-3)으로 저온의 유체가 고온 유체의 반대방향으로 유동하면서 각각의 스크류(1-1) 모양을 포함한 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서의 엘러먼트(2-1, 3-1)에 의해 유체의 혼합이 이루어져 열교환이 일어나며 각각의 유체는 고온 유체 출구(2-3)와 저온 유체 출구(3-3)를 통해 배출된다.

도 3부터 도 8까지에서 열교환기(1) 내부는 여러 개의 고온 유체관(2)과 저온 유체 통로(3)가 있고 내부관의 내부면과 외부면 및 외부관의 내부의 상호 경계면에서 접촉하여 열교환이 일어난다.

고온 유체관(2)의 전체 표면적은 저온 유체 통로(3)의 표면적과 거의 같게 설계한다.

본 고안은 열교환시에 접촉빈도를 증가시켜 열전달효율을 높이는데 있다. 적은 공간에서 스태틱 믹서에 의해 접촉빈도를 최대한 크게 하고 접촉시간을 길게 하여 균등한 열전달이 이루어져 열교환을 효과적으로 해주는 경제적인 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원형을 포함한 다각형 열교환기 안에 스태틱 믹서의 엘러먼트가 적어도 하나이상 설치된 고온 유체관이 적어도 하나 이상 있으며 열교환기 내부와 고온 유체관의 외벽 사이 공간에 스태틱 믹서의 엘러먼트를 설치하여 고온유체와 반대 방향으로 저온유체를 유동시키며 각각의 스크류 모양을 포함한 스태틱 믹서의 엘러먼트는 좌방향이나 우방향의 어느 하나의 방향으로 180도 비틀린 엘러먼트로서 각각 90도 교대로 연결되어 유체가 배관을 통과하여 이송될 때 연속적으로 분할, 방향전환, 뒤섞임의 3가지 역할을 하여 주변의 저온 유체와 고온 유체를 잘 접촉시켜 접촉 빈도를 크게 하여 열교환을 효율적으로 시키는 스태틱 믹서 및 스태틱 믹서의 엘러먼트를 이용한 다중관 열교환기.