KR200397813Y1 - 열교환기의 이중관 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 열교환기의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 유체의 유동을 변화시키면서 전열면적을 확대하여 열전달효율을 향상시키는 유체안내관을 구성하여 적은 연료로도 열전단효률을 향상시켜 연료 절감에 따라 경제성을 향상시킬 수 있는 열교환기의 이중관에 관한 것이다.

Description

열교환기의 이중관{doudle tube of a heat exchanger}

본 고안은 열교환기에 관한 것으로, 특히 가열수단에 의해 신속하게 가열된 온수 또는 증기를 열교환기에 의해 저온의 유체를 고온으로 변화시켜 필요한 곳으로 공급함과 동시에 유동저항을 줄이면서 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기의 이중관에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기라 함은, 고온의 유체(流體)가 가진 열에너지를 저온의 유체로 전달하여 고온의 열에너지와 열교환되면서 저온의 유체 온도를 상승시키는 장치로 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 많이 사용되고 있으며, 상기 유체는 기체나 액체를 많이 사용하고 있다.

상기 열교환기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 양측이 개방되면서 상.하부에 입구(11a)와 출구(11b)가 각각 형성되며, 내부에 입구(11a)로 유입되는 유체의 방향을 전환시키는 방향안내판(11c)이 형성된 원통형 몸체(11)가 구비되고, 상기 원통형 몸체(11)의 양측 단부에 고정된 고정판(12)에 유체의 흐름을 안내하도록 단부를 확관하여 결합시키는 안내관(13)이 구비되며, 상기 안내관(13)의 내부로 유체를 이동시킬 수 있도록 유입관(14a)과 배출관(14b)이 돌출되는 보호캡(14)을 원통형 몸체(11)의 양측 단부에 밀착시켜 볼트와 너트로 고정시킨다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래의 안내관은, 내부가 관통된 직관으로 형성되어 유체의 유동저항이 작아 유체를 용이하게 이동시킬 수는 있으나, 유체의 유동 변화가 없으면서 전열면적이 작아 열전달효율이 낮은 문제점이 있었고, 열전달효율을 높이기 위해서는 많은 연료를 소비하여야 하므로 경제성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로 그 목적은, 유체의 흐름을 안내하는 내부핀을 이중관의 내부에 장착하여 유체의 유동변화에 따른 전열면적을 확장함과 아울러 이중관의 외부에 방열핀을 형성하여 열전달효율을 높임으로서 연료가 절감되면서 경제성을 향상시킬 수 있는 열교환기의 이중관을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 열교환기에 있어서,

상기 열교환기의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 유체의 유동을 변화시키면서 전열면적을 확대하여 열전달효율을 향상시키는 유체안내관이 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 일실시예를 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안의 사시도이고, 도 3은 본 고안의 단면도이다.

본 고안은, 열교환기에 있어서, 상기 열교환기의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 유체의 유동을 변화시키면서 전열면적을 확대하여 열전달효율을 향상시키는 유체안내관(100)이 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 유체안내관(100)은, 내부가 막힌 내관(110)의 외주면을 감싸 유체의 흐름을 제어하는 안내부재(120)이 구성되고, 상기 안내부재(120)를 수용하여 유체의 흐름을 안내하며, 상기 유체의 열전달면적이 확대되도록 외주면에 방열핀(131)이 돌출된 외관(130)의 이중으로 구성된다.

상기 안내부재(120)는, 파형으로 형성된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 고안의 성형과정을 설명한다.

먼저, 내부가 막힌 내관(110)의 외주면을 감싸도록 파형의 안내부재(120)를 위치시킨 상태에서 내부가 진원이 되도록 외관(130)을 형성하여 안내부재(120)를 수용하고, 상기 외관(130)의 외주면에는 적어도 1개 이상의 방열핀(131)이 일정간격으로 이격되게 돌출되어 유체안내관(100)를 형성한다.

상기와 같이 형성된 유체안내관(100)를 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형 몸체(11)의 양측 단부에 고정된 고정판(12)에 결합시키고, 유체안내관(100)의 단부를 확관시켜 고정시킨 후, 상기 원통형 몸체(11)의 양측 단부에 유입관(14a)과 배출관(14b)의 위치에 맞게 보호캡(14)을 각각 밀착시켜 볼트와 너트로 고정시키면 열교환기(10')가 완성되는 것이다.

상기 열교환기(10')의 내부로 수도관으로부터 공급되는 저온의 물이 유입관(14a)을 통해 보호캡(14)의 내부에 저장되어 유체안내관(100)의 안내부재(120)로 이동하면, 상기 안내부재(120)의 내부로 이동하는 물의 낮은 온도가 외관(130)을 통해 방열핀(131)으로 전달되면서 보호캡(14)의 배출관(14b)을 통해 배출된다.

이러한 상태에서 수도관으로부터 공급되는 저온의 물을 급탕시키려면, 가열부(미도시)에서 가스나 기름을 연소시켜 발생하는 열에 의해 유체를 고온으로 변환시켜 입구(11a)를 통해 원통형 몸체(11)의 내부로 공급하고, 원통형 몸체(11)의 내부로 공급된 고온의 유체는 원통형 몸체(11)의 내부에 저장된 저온의 유체와 열교환되며, 저온의 유체는 출구(11b)로 배출되어 가열부를 순환하는 과정을 반복하면서 원통형 몸체(11)의 내부에 저장된 유체의 온도를 높게 된다.

이때, 상기 입구(11a)를 통해 원통형 몸체(11)의 내부로 공급되는 고온의 유체는, 방향안내판(11c)의 안내에 의해 하강.상승하는 과정을 반복하면서 열손실을 최소로 줄일 수 있다.

한편, 상기 원통형 몸체(11)의 내부에 저장되는 고온의 유체와 면접촉되는 외관(130)의 외주면과 방열핀(131)을 통해 안내부재(120)로 이동하는 저온의 물이 열교환되어 고온의 물로 변환되면서 안내부재(120)의 내부를 따라 이동한다.

이때, 상기 안내부재(120)를 통과하면서 고온으로 변환된 물은, 대류현상에 의해 보호캡(14)의 상부로 이동하여 배출관(14b)으로 배출되고, 사용자는 배출관(14b)으로 배출되는 고온의 물을 저장하여 사용하면 되는 것이다.

또한, 상기 안내부재(120)를 통과하는 물과 열교환되어 저온으로 변환된 유체는 원통형 몸체(11)의 하부로 이동하여 출구(11b)로 배출되어 다시 가열부를 통해 가열되어 입구(11a)로 공급되는 과정을 순환하게 된다.

상기 안내부재(120)의 높이에 따라 물의 유속이 증가되면서도 열전달효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

여기서 상기 열교환기(10')의 내부로 유입되는 유체와, 유체안내관(100)의 내부로 이동하는 물은, 설명을 용이하게 하기 위해 유체와, 물로 대비될 수 있도록 표현하는 것임을 밝혀둔다.

이상에서와 같이 본 고안은, 유체의 흐름을 안내하는 내부핀을 이중관의 내부에 장착하여 유체의 유동변화에 따른 전열면적을 확장함과 아울러 이중관의 외부에 방열핀을 형성하여 열전달효율을 높임으로서 연료가 절감되면서 경제성을 향상시킬 수 있는 이점을 가지는 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기의 단면도

도 2는 본 고안의 사시도

도 3은 본 고안의 단면도

도 4는 본 고안이 열교환기에 장착된 상태를 나타낸 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 유체안내관 110: 내관

120: 안내부재 130: 외관

131: 방열핀

Claims (3)

1. 열교환기에 있어서,

   상기 열교환기의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 제어하여 유체의 유동을 변화시키면서 전열면적을 확대하여 열전달효율을 향상시키는 유체안내관(100)이 구성되는 것을 특징으로 열교환기의 이중관.
2. 제1항에 있어서, 유체안내관(100)은,

   내부가 막힌 내관(110)의 외주면을 감싸 유체의 흐름을 제어하는 안내부재(120)과;

   상기 안내부재(120)를 수용하여 유체의 흐름을 안내하며, 상기 유체의 열전달면적이 확대되도록 외주면에 방열핀(131)이 돌출된 외관(130)의 이중으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 이중관.
3. 제2항에 있어서, 안내부재(120)는,

   파형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 이중관.