KR200496603Y1 - 냉각탑의 냉각수 분배 장치 - Google Patents

Abstract

냉각탑의 열교환부 상부에 설치되어 냉각수를 상기 열교환부에 공급하는 수조에 구비되는 냉각수 분배장치에 있어서, 본 발명에 따른 냉각수 분배장치는 냉각수가 일시적으로 유입되는 내측 공간부를 형성하는 냉각수 분배장치 본체; 상기 냉각수 분배장치 본체에 구비되어 상기 내측 공간부 내로 냉각수가 공급되는 유로를 형성하는 냉각수 유입구; 상기 냉각수 유입구의 하부에 구비되어 상기 냉각수 유입구로부터 낙하하는 냉각수가 안착되는 낙하 공간부를 형성하고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제1 단차를 형성하는 제1 감압부; 및 상기 제1 감압부의 주위에 구비되고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제2 단차를 형성하는 파이프 형상으로 형성되며, 저면이 관통되어 상기 제2 단차를 넘어 유입되는 냉각수를 하부로 배출하는 제2 감압부;를 구비한다.

Description

냉각탑의 냉각수 분배 장치{Coolant distribution unit in cooling tower}

본 고안은 냉각탑의 냉각수 분배 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각탑에 냉각수를 공급하는 수조에 냉각수를 균일하게 분배하는 냉각수 분배 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑은 플랜트의 생산 공정이나 플랜트에서 사용하는 각종 기계 장치에서 발생된 열을 수냉식 열교환 장치에서 물로 직접 냉각시키며, 각종 기계 장치로부터 열을 전달받아 데워진 물을 재사용하기 위해 대기의 공기와 직접 또는 간접 접촉시켜 데워진 물을 냉각시켜 주는 열 교환 장치를 말한다.

냉각탑은 공기와 물의 흐름에 따라 크게 대향류형 냉각탑과 직교류형 냉각탑으로 나뉘는데 직교류형 냉각탑은 냉각탑의 양측면에 설치된 루버를 통과하여 수평으로 이동하는 공기와 수직으로 이동하는 물이 직각으로 교차하여 열교환을 이루는 것으로 가장 널리 사용되고 있다.

냉각 효율의 향상을 위해 냉각탑의 내부에는 충전재를 설치하게 되는데, 충전재는 냉각탑의 냉각 효율을 결정짓는다. 냉각탑용 충전재는 일반적으로 판 형태의 충전재가 다수 적층된 구조의 충전재 조립체로 형성되어 냉각탑 내에 설치된다.

따라서, 충전재는 분사 노즐에 의해 충전재의 상부에서 분사되는 고온의 냉각수를 충전재 표면에서 지체시키면서 하측 방향으로 고르게 분포시켜 흘러내리도록 해야 하며, 루버를 통해 들어온 공기가 이동할 수 있도록하되, 공기가 충전재에 오래 머물도록 하는 구조로 형성되어 고온의 냉각수와 오래 접촉할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 냉각탑의 상부에 형성된 냉각수 수조로 냉각수가 공급되고, 수조로 공급된 냉각수가 냉각수 분사 노즐로 다시 공급되어 충전재에 분사된다. 이때, 냉각수 분사 노즐에 균일하게 냉각탑이 공급되어야 하는데 종래의 냉각수 분배 장치는 냉각수를 수조의 측면으로 이동시키기 때문에 수조의 중앙 부분에 설치된 노즐은 냉각수를 공급받지 못한다는 문제점이 있으며, 이로 인해 냉각탑의 중앙에 위치한 충전재도 냉각수를 공급받지 못해 냉각탑의 중앙 부분에서는 열교환이 이루어지지 않아 열교환 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

(실용신안문헌 0001) 1. 대한민국 등록실용신안공보 제20-0490230호 ("냉각탑의 냉각수 분배 장치", 2019.10.08.)

본 고안은 메인유로 및 서브유로를 통하여 공급되는 냉각수의 속도압을 저감시켜 수조의 상부에서 균일하게 냉각수를 분배할 수 있는 냉각수 분배장치를 제공한다.

냉각탑의 열교환부 상부에 설치되어 냉각수를 상기 열교환부에 공급하는 수조에 구비되는 냉각수 분배장치에 있어서, 본 발명에 따른 냉각수 분배장치는 냉각수가 일시적으로 유입되는 내측 공간부를 형성하는 냉각수 분배장치 본체; 상기 냉각수 분배장치 본체에 구비되어 상기 내측 공간부 내로 냉각수가 공급되는 유로를 형성하는 냉각수 유입구; 상기 냉각수 유입구의 하부에 구비되어 상기 냉각수 유입구로부터 낙하하는 냉각수가 안착되는 낙하 공간부를 형성하고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제1 단차를 형성하는 제1 감압부; 및 상기 제1 감압부의 주위에 구비되고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제2 단차를 형성하는 파이프 형상으로 형성되며, 저면이 관통되어 상기 제2 단차를 넘어 유입되는 냉각수를 하부로 배출하는 제2 감압부;를 구비한다.

또한 상기 냉각수 유입구는 상기 냉각수 분배장치 본체의 상부 중앙에 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 감압부는 상부가 개방된 사각 파이프 형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 감압부의 저면에는 냉각수를 배출시키기 위한 드레인 홀이 형성될 수 있다.

또한 상기 제2 감압부는 단면이 원형인 파이프 형상으로 형성될 수 있다.

또한 상기 냉각수 분배 장치 본체의 양 단부에는 타 구조물에 거치가능하도록 길이가 연장된 거치부가 형성될 수 있다.

또한 상기 냉각수 분배 장치 본체의 상부면에는 적어도 일부가 절개되고 광투과 재질로 밀폐된 관찰창이 형성될 수 있다.

본 고안에 따른 냉각수 분배장치는 메인유로 및 서브유로를 통하여 공급되는 냉각수의 속도압을 제1 감압부를 통하여 저감시켜 냉각수 분배장치 내에서 속도압에 의하여 냉각수가 균일하게 퍼지지 못하는 현상을 저감시키며, 제2 감압부를 통하여 수조의 상부에서 균일하게 냉각수가 분배될 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치 및 수조의 모습을 나타내는 사시도 및 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치 본체의 일부가 절개된 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 5는 도 3의 냉각수 공급장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치가 설치된 모습과 사용되는 모습을 나타내는 사진이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시에에 따른 냉각수 공급장치 및 수조에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치 및 수조의 모습을 나타내는 사시도 및 평면도이다.

본 실시예에 따른 냉각수 분배장치(100)는 냉각탑의 열교환부(미도시)에 냉각수를 공급하는 수조(200)의 상부에 구비되어 길이 방향이나 폭 방향으로 냉각수가 최대한 균일하게 공급될 수 있도록 분배한다.

수조(200)는 내측에 일정한 공간이 형성되어 냉각수가 일시적으로 유입될 수 있도록 하고, 공급된 냉각수들은 수조(200) 내에서 퍼지면서 하부로 낙하 공급된다. 수조(200)의 저면에는 다수의 냉각수 공급구멍(210)들이 형성되어 하부로 냉각수를 유출시킬 수 있도록 한다. 냉각수 공급구멍(210)들의 위치 및 수는 다양하게 형성될 수 있다.

도 3 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치를 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치 본체의 일부가 절개된 모습을 나타내는 부분 절개 사시도이다. 또한 도 5는 도 3의 냉각수 공급장치의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 냉각수 공급장치가 설치된 모습과 사용되는 모습을 나타내는 사진이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 일 실시예에 따른 냉각수 분배장치 본체(110)는 일정한 길이를 갖는 직육면체 형상으로 형성된다. 냉각수 분배장치 본체(110)의 내측에는 냉각수가 일시적으로 유입되는 내측 공간부가 형성된다. 냉각수 분배장치 본체(100)의 상부 면에는 적어도 일부가 절개되고 광투과 재질로 밀폐된 관찰창(115)이 형성될 수 있다. 또한 냉각수 분배 장치 본체의 양 단부에는 타 구조물에 거치가 가능하도록 길이가 연장된 거치부(120)가 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 냉각수 분배장치 본체(100)의 상부에는 냉각수 유입구(105)가 형성된다. 냉각수 유입구(105)는 내측 공간부 내로 냉각수가 공급되는 유로를 형성한다. 냉각수 유입구(105)는 균일한 냉각수의 분배를 위하여 냉각수 분배장치 본체의 상부 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 냉각수 유입구(105)를 통하여 냉각수가 유입되면, 낙하하는 냉각수의 낙하 속도에 의하여 일정한 크기 이상의 속도압이 형성된다. 이러한 속도압에 의하여 냉각수 유입구(105)의 직하방에 형성된 분배구멍으로는 큰 압력으로 냉각수가 유출되며, 반대로 냉각수 유입구(105)로부터 수평 방향의 거리가 먼 분배구멍으로는 상대적으로 작은 압력으로 냉각수가 유출된다. 이러한 속도압에 의한 차이로 인하여 냉각수가 균일하게 공급되지 못하게 된다.

본 실시예에 따른 냉각수 분배 장치(100)의 경우에는 이러한 속도 압을 최대한 저감시키기 위하여 제1 감압부(160)를 구비한다.

제1 감압부(160)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 사각 파이프 형상으로 형성된다. 제1 감압부(160)는 냉각수 유입구(105)의 하부에 구비되어 냉각수 유입구(105)로부터 낙하하는 냉각수가 안착되는 낙하 공간부를 형성한다. 또한 제1 감압부(160)는 냉각수 분배장치 본체(110)의 저면으로부터 일정한 높이의 제1 단차를 형성한다. 이와 같은 구성을 통하여 냉각수 유입구(105)를 통하여 낙하하는 냉각수가 1차적으로 제1 감압부(160)의 내측에 낙하하여 일시적으로 저장되도록 함으로써 낙하하는 냉각수의 속도압을 저감시킨다. 제1 감압부(160)의 내측에 낙하한 냉각수는 제1 감압부(160)의 단차 높이까지 차오른 후 제1 감압부(160)를 넘어서 흘러나가게 된다.

한편, 냉각수 분배장치의 저면에 단순히 복수의 냉각수 유출을 위한 구멍이 형성되는 경우 속도압이 감압된만큼 가까운 유출구멍으로 대부분의 냉각수가 유출되는 문제가 발생할 수 있으며 제1 감압부(160)를 넘어 유출되는 냉각수 유량이 과도한 경우에는 이러한 냉각수의 속도압이 다시 문제가 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 2차적으로 제2 감압부(150)를 구비한다.

제2 감압부(150)는 제1 감압부(160)의 주위에 복수개로 구비된다. 제2 감압부(150)는 냉각수 분배장치 본체(110)의 저면으로부터 일정한 높이의 제2 단차를 형성하는 파이프 형상으로 형성된다. 제2 감압부(150)의 저면은 관통되어 상술한 일정 높이의 제2 단차를 넘어 유입되는 냉각수를 하부로 배출한다. 이 때 제2 감압부(150)는 단면이 원형인 파이프 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형상의 다각 기둥 또는 다각 통형으로 형성될 수 있다.

한편, 제1 감압부(160)의 저면에는 냉각수를 배출시키기 위한 드레인 홀이 형성될 수 있다. 냉각수 분배 장치(100)의 미 작동시 드레인 홀(170)을 통하여 제1 감압부(160) 내의 냉각수를 외부로 유출시킬 수 있다. 드레인 홀(170)은 필요에 따라 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 외부로부터 공급되는 냉각수는 냉각수 유입구(105)를 통하여 냉각수 분배장치(100)의 내부로 유입되고, 낙하하는 냉각수는 1차적으로 제1 감압부(160)의 내부로 유입된다. 냉각수가 지속적으로 유입되는 경우 냉각수는 제1 감압부(160)의 내부에서 차오르다가 단차를 넘어 냉각수 분배장치 본체(110)의 저면으로 흐르게 된다.

계속하여 냉각수가 유입되면 냉각수는 냉각수 분배장치 본체(110)의 내부에서 차오르다가 수위가 제2 감압부(150)의 높이를 넘는 순간부터 제2 감압부(150)의 내측으로 넘치게 되고 제2 감압부(150)의 하부를 통하여 외부로 유출된다. 이와 같이 과정을 통하여 냉각수의 속도압을 저감시키고 냉각수의 수위에 따라 균일한 냉각수의 공급이 길이 방향을 따라 이루어지도록 할 수 있다. 이 때 제1 감압부(160)의 단차 높이가 제2 감압부(150)의 단차 높이에 비하여 높게 형성되어야 한다.

이와 같은 구성을 갖는 냉각수 분배장치의 실제 예를 도 6 및 도 7의 사진에 나타내었다. 냉각수 분배장치의 관찰창을 통하여 냉각수의 분배과정 및 상태를 파악할 수 있었으며, 효율적인 냉각수의 분배가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.

이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 고안의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 구체화된 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

100: 냉각수 분배장치
110: 냉각수 분배장치 본체
120: 거치부
150: 제2 감압부
160: 제1 감압부
170: 드레인 홀

Claims (7)

1. 냉각탑의 열교환부 상부에 설치되어 냉각수를 상기 열교환부에 공급하는 수조에 구비되는 냉각수 분배장치에 있어서,
   냉각수가 일시적으로 유입되는 내측 공간부를 형성하는 냉각수 분배장치 본체;
   상기 냉각수 분배장치 본체에 구비되어 상기 내측 공간부 내로 냉각수가 공급되는 유로를 형성하는 냉각수 유입구;
   상기 냉각수 유입구의 하부에 구비되어 상기 냉각수 유입구로부터 낙하하는 냉각수가 안착되는 낙하 공간부를 형성하고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제1 단차를 형성하는 제1 감압부; 및
   상기 제1 감압부의 주위에 구비되고, 상기 냉각수 분배장치 본체의 저면으로부터 제2 단차를 형성하는 파이프 형상으로 형성되며, 저면이 관통되어 상기 제2 단차를 넘어 유입되는 냉각수를 하부로 배출하는 제2 감압부;를 구비하는 냉각수 분배장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 유입구는 상기 냉각수 분배장치 본체의 상부 중앙에 형성되는 냉각수 분배장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 감압부는 상부가 개방된 사각 파이프 형상으로 형성되는 냉각수 분배장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 감압부의 저면에는 냉각수를 배출시키기 위한 드레인 홀이 형성되는 냉각수 분배장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 감압부는 단면이 원형이 파이프 형상으로 형성되는 냉각수 분배장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 분배 장치 본체의 양 단부에는 타 구조물에 거치가능하도록 길이가 연장된 거치부가 형성되는 냉각수 분배장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수 분배 장치 본체의 상부면에는 적어도 일부가 절개되고 광투과 재질로 밀폐된 관찰창이 형성되는 냉각수 분배장치.

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