KR20080033953A - 배플과 시일의 조립체, 및 열교환기 조립 방법 - Google Patents

배플과 시일의 조립체, 및 열교환기 조립 방법 Download PDF

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KR20080033953A
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shell
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KR1020087001829A
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도미니쿠스 프레데리쿠스 물더
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쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
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Abstract

본 발명은 각각 2 개의 길이방향 림을 갖는 복수 개의 길이방향 배플, 장착 후 열교환기 쉘에 대해 길이방향 배플의 길이방향 림을 밀봉가능하게 결합하기 위한 복수 개의 길이방향 시일을 구비하며, 또한, 장착 후 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하기 위해 인접한 각각 2 개의 길이방향 림을 갖는 복수 개의 길이방향 배플,
장착 후 열교환기 쉘에 대해 길이방향 배플의 길이방향 림을 밀봉가능하게 결합하기 위한 복수 개의 길이방향 시일을 구비하며, 또한,
장착 후 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하기 위해 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하게 배치되는 벽 부재를 더 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하게 배치되는 벽 부재를 더 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 열교환기 쉘을 제공하는 단계, 2 개의 길이방향 림을 각각 갖는 복수 개의 길이방향 배플, 복수 개의 길이방향 시일, 복수 개의 벽 부재를 구비하는 배플 및 시일 조립체를 제공하는 단계, 길이방향 림에 길이방향 시일이 제공되는 적층된 길이방향 배플의 구조체가 얻어지도록 열교환기 쉘의 외부측에 배플 및 시일 조립체를 조립하는 단계, 및 각각의 벽 부재가 열교환기 쉘을 갖는 이중 벽을 형성하도록 열교환기 쉘 내로 상기 구조체를 도입하는 단계를 포함하며, 벽 부재는 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하는, 열교환기의 조립 방법에 관한 것이다.

Description

배플과 시일의 조립체, 및 열교환기 조립 방법{ASSEMBLY OF BAFFLES AND SEALS AND METHOD OF ASSEMBLING A HEAT EXCHANGER}
본 발명은 배플과 시일의 조립체와 열교환기 조립 방법에 관한 것이다.
쉘-튜브형 열교환기는 간접 열교환기이다. 튜브 다발중의 튜브 (튜브측) 를 통과하는 유체와 튜브 외부 공간 (쉘측) 을 통과하는 유체 사이에서 열이 전달된다. 쉘-튜브형 열교환기의 일례는 Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6판 (1984, McGraw-Hill Inc., 11-3 내지 11-21) 에 상세히 개시되어 있다.
2 쉘 통로 열교환기로 공지된 특별한 형태의 열교환기가 주어진 쉘 크기 내의 개선된 열전달을 위해 개발되어 있다. 이러한 형식의 열교환기에서, 일반적으로 원통형 외부 튜브에는 축방향 및 길이방향으로 신장하는 파티션 배플이 내부에 제공된다. 이러한 쉘 형식은 Perry's 의 길이방향 배플, 분할된 유동 쉘, 및 이중 분할된 유동 쉘을 갖는 2 통로 쉘을 포함한다. 길이방향 배플은 쉘의 일단부와 수직으로 연통하는 2 개의 분리된 길이방향으로 신장하는 격실로 쉘의 내부를 세분화하므로, 쉘 내의 유체 유동이 쉘의 길이를 따라 두배로 통과한다.
최상의 열교환 효율을 위해서, 배플 슈라우드는 길이방향 림의 양쪽을 따라서 비교적 빈틈이 없는 시일을 형성하여, 격벽 사이의 유동이 의도된 영역에서만 가능하며, 이는 즉 쉘의 단부에서 가능하다.
통상, 이러한 구조는 직사각형 파티션 판을 사용함으로써 형성되며, 이 판은 쉘의 벽의 내경보다 약간 작은 폭을 가지므로, 이 직사각형 파티션 판의 길이방향 외부 림은, 파티션 판이 직경면에 위치될 때, 쉘의 내부 벽면으로부터 약간 반경 방향 안쪽으로 이격된다.
여러 형식의 길이방향 시일이 과거에 개발되었다. 충분한 밀봉을 제외하고는, 이러한 시일은 길이방향 시일이 열교환기 쉘에서 용이한 장착을 가능하게 하고, 비용적으로도 효율적인 것을 요망한다. 예컨대, 양호한 절충안으로 Kempchen & Co. GmbH 의 상표명 T4 (독일, Oberhausen 에 소재함) 로 유통되는 배플 시일 프로파일을 들 수 있다. 이들 시일은 또한, 미국 특허 제 4,215,745 호에 개시되어 있으며, 또한 다른 종래 기술의 시일이 존재한다.
공지된 길이방향 시일은 열교환기 내로 마주하며 길이방향 배플을 완전히 수용하는 크기의 U자형 플랜지를 구비한다. 시일의 양측면의 밀봉 부재는 쉘의 내벽에 대해 탄성 가압하는 외부로 신장하는 플랜지 쌍을 구비한다.
많은 경우에, 2 쉘 통로 열교환기는 최적으로 배치되지 않는다. 예컨대, 기존의 단일 통로 열교환기에 새로운 내장품이 개장된다면, 쉘의 유체 입구부와 출구부의 위치는 열교환기 쉘을 따라 길이방향으로 양쪽 단부에 위치되며, 또한 통상적으로 변화되지 않을 수 있다. 그러나, 2 통로 구조를 위해, 쉘 입구부와 출구부는 쉘의 동일한 길이방향 단부에 배치되어야 한다.
2 개의 길이방향 배플이 쉘의 유체 흐름이 쉘의 전후 길이의 3 배로 구불구 불해지게 배치되는, 3 쉘 통로 구조가 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나, 이러한 설계의 설치에 대해서 심각한 고려사항이 존재하는데, 이는 이러한 설계가 길이방향 시일이 쉘측의 통로들 사이에서 유체 유출을 방지하기에 충분한 신뢰성이 있는 경우에만 높은 열교환 성능을 실현할 수 있기 때문이다. Kempchen 사의 시일이 양호할지라도, 이 시일은 누출이 방지되는 것을 보장할 수는 없다.
본 발명의 목적은 다중-쉘-통로 열교환기에서 개선된 밀봉, 특히 열교환기 개장을 허용하는 길이방향 배플 및 시일의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 2 이상의 길이방향 배플을 갖는 열교환기의 조립 방법을 제공하는 데에 있다.
이를 위해, 본 발명은 각각 2 개의 길이방향 림을 갖는 복수 개의 길이방향 배플, 장착 후 열교환기 쉘에 대해 길이방향 배플의 길이방향 림을 밀봉가능하게 결합하기 위한 복수 개의 길이방향 시일을 구비하며, 또한, 장착 후 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하기 위해 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하게 배치되는 벽 부재를 더 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체를 제공한다.
열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하는 벽 부재가 제공된다면, 시일의 신뢰성이 상당히 개선될 수 있음을 본 출원인은 인식하였다. 정상 작동 중에 일 격실로부터 나온 유체가 길이방향 시일을 따라 누출된다면, 그 유체는 이중 벽의 내부 공간으로 진입할 것이므로, 다른 격실로 직접 들어가지 않는다. 다른 격실 내로의 누출을 위해서, 유체는 또다른 길이방향 시일을 통해서 누출될 필요가 있다. 벽부재는 누출 장벽 (barrier) 으로서 작용한다.
적절하게는, 길이방향 시일은 길이방향 림을 수용하는 U자형 플랜지, 및 추가로 벽 밀봉 부재를 구비한다. 벽 밀봉 부재는 반대방향으로 외방으로 연장하는 탄성 플랜지로 이루어진다. 이러한 적절한 길이방향 시일로는 Kempchen & Co. GmbH 의 배플 시일 T4 가 있다.
적절하게는, 벽 부재는 접히는 길이방향 림을 가지며, 바람직하게는 양쪽 길이방향 림이 접혀진다. 이후, U자형 플랜지는 길이방향 배플의 길이방향 림 외에도, 길이방향 시일로부터 신장하는 벽 부재의 접혀진 길이방향 림을 수용하게 배치될 수 있다. 바람직하게는, U자형 플랜지는, 길이방향 배플 및 벽부재의 총 두께가 알맞게 수용되도록 선택되는 폭을 갖는다.
특별한 실시예에서, 길이 방향 배플은 접혀진 길이방향 림을 가질 수 있다. 이는, 배플이 원통형 쉘의 직경면으로부터 비교적 멀리 위치될 때 유리한데, 왜냐하면 그 경우, 배플이 길이방향 시일의 위치에서 쉘의 법선을 갖는 한정된 각도를 형성하기 때문이다. 길이방향 림을 접음으로써, 그 각은 0°가 되거나 이에 근접하게 될 수 있다.
적절하게는, 이 조립체는 튜브 다발을 지지하는 복수 개의 횡방향 배플을 더 구비한다. 횡방향 배플은 참조로 관련된 국제 특허 출원 공개공보 WO/2005/067170, WO/2005/015107, WO/2005/015108 에 개시된 바와 같이 팽창 금속 요소를 구비할 수 있다.
대안으로, 본 발명은 길이방향 유동 패턴을 갖는 다른 형식의 열교환기에 사용될 수 있으며, 그 예는 로드 배플 튜브 지지체를 갖는 열교환기, 또는 비틀린 튜브를 갖는 열교환기가 있다.
n-1 개의 길이방향 배플을 갖는 조립체가 열교환기 쉘에 장착후에 입구부와 출구부 사이에서 n 개 (n＞2 ) 통로의 굽이치는 유체 유동 경로를 형성하게 배치되면, 횡방향 배플은 n 개의 세그먼트로 적절하게 형성된다. 인접한 길이방향 배플 사이의 횡방향 배플의 세그먼트는 인접한 길이방향 배플의 대향하는 이중 벽 사이의 단면에 대응하는 단면을 갖는다.
특별한 실시예에서, 튜브는 횡방향 배플 및 횡방향 단부 배플을 통해 횡방향 시트로부터 튜브 단부 시트까지 신장하며, 벽 부재는 튜브 시트에 일단부가 연결된다. 바람직하게는, 이후, 단부 배플에는 단부 배플 둘레의 쉘 통로 사이에 유체의 우회를 방지하기 위해서 시일이 제공된다.
이 조립체는 횡방향 배플을 통과하는 튜브 시트와 튜브와 함께 선택적으로 미리 제조될 수 있으며, 또한 특히 교체 작업중 열교환기 쉘 내로 미끄러질 수 있다. 물론, 열교환기 쉘에 직접 장착될 수도 있다.
본 발명은 열교환기 쉘의 조립 방법을 제공하며, 이 방법은 열교환기 쉘을 제공하는 단계, 2 개의 길이방향 림을 각각 갖는 복수 개의 길이방향 배플, 복수 개의 길이방향 시일, 복수 개의 벽 부재를 구비하는 배플 및 시일 조립체를 제공하는 단계, 길이방향 림에 길이방향 시일이 제공되는 적층된 길이방향 배플의 구조체가 얻어지도록 열교환기 쉘의 외부측에 배플 및 시일 조립체를 조립하는 단계, 및 각각의 벽 부재가 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하도록 열교환기 쉘 내로 상기 구조체를 도입하는 단계를 포함하며, 벽 부재는 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장한다.
기존의 열교환기의 개조 작업중, 열교환기 쉘을 제공하는 단계는 열교환기 쉘로부터 이전의 열교환기 내장품을 제거하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
서로 다른 도면에서 동일한 부호가 사용되면, 이는 동일하거나 유사한 부품을 나타낸 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 배플과 시일의 조립체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2 는 열교환기 내의 본 발명에 따른 배플 및 시일의 조립체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3 은 도 2 의 열교환기의 단면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4 는 도 3 의 Ⅳ 를 개략적으로 확대한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 사용하는 횡방향 팽창 금속 관 지지 배플을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6 은 팽창 금속을 통과하는 관 다발을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1 은 본 발명에 따른 배플 및 시일의 조립체 (1) 를 개략적으로 도시하는 입체도이다. 간략화를 위해서, 열교환기 쉘 (4) 의 일부가 조립체 둘레에 나타나 있지만, 일반적으로 열교환기 쉘 (4) 이 조립체의 일부를 형성할 필요는 없다는 것을 알 수 있을 것이다.
조립체는 한 쌍의 길이방향 림 (11a, 11b; 12a, 12b) 을 각각 갖는 2 개의 길이방향 배플 (6, 7) 을 포함한다. 또한 복수 개의 길이방향 시일 (14, 15, 16, 17) 이 쉘에 장착후에 열교환기 쉘 (4) 에 대해 길이방향 배플의 길이방향 림을 밀봉 결합하기 위해 제공되어 있다. 조립체는 추가로 인접한 길이방향 배플 (6, 7) 의 길이방향 시일 (14, 16) 사이에서 신장하게 배치된 벽부재 (21) 와 길이방향 배플 (6, 7) 의 길이방향 시일 (15, 17) 사이에서 신장하게 배치된 벽부재 (22) 를 포함한다. 벽부재들은 장착후에 열교환기 쉘 (4) 과 함께 이중 벽을 형성한다. 길이방향 배플에는 실질적으로 직사각형의 절취부 (26, 27) 가 제공되며, 이 절취부는 쉘에 형성되는 3 개의 격실 사이에서 유체가 굽이쳐 흐르도록 해준다.
이하, 열교환기 쉘 (34) 을 갖춘 열교환기 (31) 에 장착되는 조립체 (1) 를 개략적으로 도시한 도 2 를 참조하여 설명한다. 열교환기 쉘 (34) 은 일측 길이방향 단부 근처의 상부에 입구부 (36) 를 가지고, 반대측 길이방향 단부의 하부에 출구부 (37) 를 갖는다. 길이방향 배플은 장착 위치에서 쉘의 폭보다 약간 작은 폭을 가지므로, 이 플레이트의 길이방향 외부 림이 쉘의 내부 벽면으로부터 통상 2 - 20 ㎜ 만큼 약간 안쪽으로 이격되어 있다. 길이방향 배플은 열교환기 쉘 (34) 의 내부를 절취부 (26, 27) 를 통해 유체 연통되는 3 개의 격실 (41, 42, 43) 로 분할한다.
열교환기에는 튜브 다발이 제공되는데, 간략화를 위해서 그중 4개의 튜브 (45, 46, 47, 48) 만 도시한다. 열교환기 (31) 의 튜브측은 점으로 나타나 있다. 이 실시예에서, 튜브측은 2관 통로 (two tube pass) 구조를 갖는다. 튜브측은 튜브 입구부 헤더 (53) 에 들어가는 입구부 (51) 를 갖는다. 튜브 입구부 헤더는 튜브 단부 헤더 (55) 에 연결되는 튜브 단부 시트 (54) 까지 신장하는 튜브 다발의 하부, 즉 튜브 (47, 48) 와 유체 연통하며, 상기 튜브 단부 헤더는 튜브측으로부터 나가는 출구부 (59) 가 배치되어 있는 튜브 출구부 헤더 (57) 내로 신장하는 튜브 다발의 상부, 즉 튜브 (45, 46) 와 유체 연통한다. 입구부 및 출구부 튜브 헤더 (53, 57) 는 쉘 단부로부터 튜브가 고정되는 튜브 시트 (62) 까지 쉘 (34) 의 중심을 따라 수평으로 신장하는 수평 판 (61) 에 의해 분리된다. 튜브 시트는 플랜지 (63) 에 의해 쉘에 고정되며, 쉘의 입구부 단부가 내장품 (internals) 의 삽입 또는 제거를 위해 플랜지를 통해 개방될 수 있다. 쉘의 단부를 제거할 때 사용되는 플랜지 (64) 가 후방 단부에 배치된다.
또한, 대향 단부의 튜브 단부 시트 (54) 는 튜브를 고정하지만, 튜브 시트 (62) 와 달리 튜브 단부 시트 (54) 와 이 튜브 단부 시트에 연결되는 튜브 단부 헤더 (55) 는 쉘 (34) 에 연결되지 않으며, 즉 단부 헤더는 떠있게 된다 (floating). 이는 쉘 내에서 튜브의 열적 신장을 가능하게 한다. 모든 튜브에 유체를 수용하고 분배하는 단부 헤더 대신에 별개의 U자형 튜브가 사용될 수 있다.
이 튜브는 복수 개의 횡방향 배플 (65) 에 의해 지지된다. 튜브 입구부/ 출구부로부터 가장 멀리 떨어져 있는 단부 배플 (66) 은 다른 배플과 상이하다. 무엇보다, 이 배플은 중실 (solid) 판으로 형성되며, 이 판은 쉘의 단면에 대해 빈틈없는 공차로 제조되며, 튜브가 통과할 수 있는 개구가 제공되지만, 튜브는 이 배플 판에 연결되지 않는다. 단부 배플 (66) 은 쉘 유체가 튜브 헤더 (55) 둘레를 유동하여 격실 (41) 로부터 직접 격실 (43) 로 누출되는 것을 막는다. 이러한 누출이 일어나면, 제 1 통로로부터의 쉘 유체는 상이한 통로 사이에 존재하는 작은 압력 강하에 의해 구동되면서 최단거리로 직접 출구부 (37) 에 이르게 된다. 이를 방지하기 위해서, 프로파일 형태의 시일 (67) 이 도면부호 "69" 로 나타내는 바와 같이 적어도 단부 배플 (66) 의 주위의 하부에서 쉘 (34) 에 대해 팩킹재 (68) 를 위에서 배플 (7) 에 가압하게 배치된다. 이러한 시일에 의해서, 제 3 통로, 격실 (43) 로 듀브 단부 헤더 (55) 둘레의 자유 공간 (70) 으로부터의 누출이 방지된다. 시일은 단부 배플 (67) 의 둘레 전체로 신장할 수 있지만, 제 2 통로, 격실 (43) 로의 누출이 2-쉘 통로 열교환기에서와 같이 지름길을 구성하지 않는다면 문제가 되지 않으므로 강력히 요구되지는 않는다. 횡방향 배플은 기계적 안정성 예컨대, 길이방향 봉 (도시 생략) 을 위해 적절히 연결된다.
도 3 은 도 2 의 선 Ⅲ - Ⅲ 을 따라 배플 및 시일의 장착 구조를 갖는 열교환기 쉘의 단면을 도시하는데, 튜브와 횡방향 배플은 도시하지 않았다. 내부 공간 (71, 72) 을 한정하는 쉘 (34) 과 벽 부재 (21, 22) 에 의해 형성되는 이중 벽을 명확하게 볼 수 있다. 슈라우드 (21, 22) 는 튜브 시트 (62) 로부터 단부 배플 (66) 까지 내내 신장되며, 밀봉가능하게 연결된다. 이를 위해, 단부 플랜 지 (도시 생략) 는 튜브 시트와 단부 배플 플레이트에 적절한 팩킹재를 사용하여 각각 볼트 결합되는 슈라우드 (21, 22) 의 단부에 용접된다.
길이방향 시일 (14) 의 실시예는 Ⅳ 의 확대부로 도 4 에서 도시되어 있으며, 다른 길이방향 시일 (15, 16, 17) 도 이와 유사하게 이루어진다.
길이방향 시일 (14) 은 일체형 스트립 금속으로부터 모두 형성되는 저부 플랜지 (78) 를 통해 연결되는 내부 플랜지 (76, 77) 를 형성하는 U자형 플랜지 (75) 를 구비한다. 스트립 금속은 폴드 (79, 80) 를 형성하도록 접힌다. 폴드는 바깥쪽으로 신장하는 탄성 플랜지, 즉 금속재의 얇은판 (lamellae)(82, 83, 84, 85) 의 형태로 된 벽 밀봉 부재를 유지하게 배치된다. 4 개의 얇은판이 양쪽에 2개씩 도시되어 있지만, 보다 많거나 적은 얇은판이 배열될 수 있다. 통상은 양쪽에 4 개의 얇은판이 배열된다.
U자형상 프로파일 (75) 에 의해 형성된 홈은, 배플 (6) 의 길이방향 림 (11a) 과 벽 부재 (21) 의 접혀진 림 (88) 의 결합된 두께가 알맞게 수용되는 폭을 갖는다. 원한다면, 테프론과 같은 작동 온도에 적합한 패킹재가 사용될 수 있다. 이 부품들은 점선 (89) 을 따라 함께 볼트 체결될 수 있다. 도면에 있는 부품 사이의 간격은 명확화를 위해 과장되게 도시된 것임을 알 수 있을 것이다.
도 5 는 3 개의 세그먼트 (91a, 91b, 91c) 로 형성되며, 이에 의해 3 쉘 통로 열교환기에서 2 개의 길이방향 배플 (6, 7) 과 상호 협력하는 횡방향 배플 (65) 을 도시한다. 이 실시예의 세그먼트는 프레임 (93a, 93b, 93c) 의 크기에 맞게 절단되어 용접되는 팽창 금속 시트 (92a, 92b, 92c) 로 이루어지며, 이 프레임은 기계적 안정성을 위해 필요하다면 쉘 및/또는 길이방향 배플에 연결될 수 있다.
팽창되는 금속 (92) 은 도 6 에 개략적으로 도시된 튜브를 지지한다.
길이방향 배플이 쉘의 직경으로부터 비교적 멀리 놓여진다면, 도 4 에서 점선 배플 (6') 을 위해 도시되는 길이 방향 림을 쉘 (34) 의 반경을 향해 접는 것이 유리할 수 있다.
열교환기 제조를 위해서, 필요하다면 원래의 내장품 (internals) 이 제거된 후에 열교환기 쉘이 제공된다. 본 발명에 따른 배플과 시일의 조립체는 쉘 외부에서 조립되는 것이 바람직하므로, 길이방향 림에서 길이방향 시일이 제공되는 적층된 길이방향 배플의 구조체가 얻어지며, 벽 부재는 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장한다. 이 조립체는 또한 횡방향 배플과 튜브 및 적절하게는 튜브 시트와 튜브 단부 시트로 완성되며, 완성된 조립체는 쉘 내로 슬라이드될 수 있다. 이를 위해, 튜브 입구부/출구부 헤더가 제거되며, 또한 적절하게는 단부 부품 (도 2 의 플랜지 (63, 64)) 도 제거된다. 튜브 단부 시트 (54) 는 쉘을 통과해야 하므로, 튜브 시트 (62) 보다 작은 직경을 갖는다. 조립된 구조체가 쉘을 통해 움직인 후, 튜브 헤더 (55) 가 적절하게 장착된다. 적절하게 슬라이딩하는 스트립이 횡방향 배플의 주위에 배치된다.
이하, 본 발명에 따른 내장품을 갖는 열교환기의 정상 작동의 예에 대해 설명한다. 본 실시예의 열교환기는 원유 증류 장치의 예열 트레인에 사용되며, 이전의 단일 경로 열교환기가 도 2 내지 도 6 에 도시된 바와 같은 조립체를 설치하기 위해 개조되어 있다. 튜브의 총 길이는 약 6 m 이며, 원통형 쉘의 내경은 약 1.2 m 이다. 수평한 길이방향 배플은 쉘의 직경에 대해 대칭 배열되며, 쉘의 법선 (즉, 시일 부의 반경) 에 대해 18°의 각을 형성한다. 이 경우, Kempchen T4 배플 시일이 사용될 때, 접혀진 길이방향 림이 필요없으며, 탄성의 얇은 판 시일은 스테인리스 강 316 TI 로 제조된다. 이중 벽은 도 3 에서 참조 번호 "71" 로 도시된 50 ㎜ 폭의 내부 공간을 형성한다. 수평 판 (61) 이 튜브 입구부와 출구부 헤더를 분리하기 때문에 쉘의 수평 중심선을 따라 어떠한 튜브도 배치되지 않을 수 있다. 총 866 개의 튜브가 설치되었다.
튜브측을 통과하는 유체는 원유이며, 이 원유는 쉘측을 통과하여 270 ℃ 에서 220 ℃ 로 냉각되는 고온의 긴 잔류물에 대해 155 ℃ ~ 180 ℃ 로 예열된다. 팽창 금속 배플을 사용하는 것은 특히, 쉘측에서 막힘 (fouling) 및 유지관리/세정 비용을 감소시키는 경우에 바람직하다. 3 쉘 통로 설계는 콤팩트 쉘에서 하이 듀티 열전달에 유용한 쉘측의 유속을 증가시킨다. 이는 또한 이용 가능한 압력 강하를 잘 사용한다. 3 쉘 통로와 2 관 통로를 갖는 이 실시예의 설계의 특별함은 쉘과 튜브 흐름이 격실 (41) 에서 대향류이고, 부분적으로는 격실 (42) 에서는 부분적인 대향류와 부분적인 병행류이고, 격실 (43) 에서는 병행류라는 것이다.
본 발명은 2 개 이상의 길이방향 배플로 사용될 수 있다. 예컨대, 3 개의 길이방향 배플에 의해, 적절한 4 개의 벽부재가 4 개의 이중 벽, 즉 제 1 및 제 2 길이방향 배플 사이에 2 개, 제 2 및 제 3 길이방향 배플 사이에 2 개가 배치되게 제공된다. 제 2 (중간) 길이방향 배플의 길이방향 시일은 시일로부터 상방 및 하방으로 신장하는 2 개의 벽부재의 접혀진 길이 방향 림을 바람직하게 유지한다. 이러한 4 개의 쉘 통로 설계에서, 쉘 입구부 및 출구부는 일반적으로 쉘의 동일한 단부에 있다. 이러한 설계에서, 길이방향 배플이 쉘의 수평 직경을 따라 이어지기 때문에, 튜브 입구부/출구부 헤더 사이의 수평 분리 판과 충돌하지 않는다.

Claims (14)

  1. 각각 2 개의 길이방향 림을 갖는 복수 개의 길이방향 배플,
    장착 후 열교환기 쉘에 대해 길이방향 배플의 길이방향 림을 밀봉가능하게 결합하기 위한 복수 개의 길이방향 시일을 구비하며, 또한,
    장착 후 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하기 위해 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하게 배치되는 벽 부재를 더 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 길이방향 시일은 길이방향 림을 수용하는 U자형 플랜지, 및 추가로 벽 밀봉 부재를 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    벽 밀봉 부재는 반대방향으로 외측으로 연장하는 탄성 플랜지로 이루어지는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 벽 부재는 접혀진 길이방향 림을 구비하며, 상기 U자형 플랜지는 길이방향 시일로부터 신장하는 벽 부재의 접혀진 길이방향 림을 수용하게 배치되는, 열 교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 길이 방향 배플은 접혀진 길이방향 림을 갖는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    튜브 다발을 지지하는 복수 개의 횡방향 배플을 더 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    횡방향 배플은 팽창 금속 요소를 구비하는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    길이방향 배플의 수는 열교환기 쉘의 입구부와 출구부 사이에 n (n＞2) 개 통로의 굽이치는 유체 유동 경로를 형성하도록 n-1 개이며, 횡방향 배플은 n 개의 세그먼트로 형성되는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    인접한 길이방향 배플 사이의 횡방향 배플의 세그먼트는 인접한 길이방향 배플의 대향하는 이중 벽 사이의 단면에 대응하는 단면을 가지는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    튜브는 튜브 시트로부터 횡배플 및 횡방향 단부 배플을 통해 튜브 단부 시트까지 신장하며, 벽 부재는 일단부에서 튜브 시트에 연결되며, 타탄부에서는 단부 배플에 연결되는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    단부 배플에는 단부 배플 둘레의 쉘 통로 사이에 유체의 우회를 방지하기 위한 시일이 제공되는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열교환기 쉘에 배치되는, 열교환기 쉘에 장착되는 배플 및 시일 조립체.
  13. 열교환기 쉘을 제공하는 단계,
    각각 2 개의 길이방향 림을 갖는 복수 개의 길이방향 배플, 복수 개의 길이방향 시일, 복수 개의 벽 부재를 구비하는 배플 및 시일 조립체를 제공하는 단계,
    길이방향 림에 길이방향 시일이 제공되는 적층된 길이방향 배플의 구조체가 얻어지도록 열교환기 쉘의 외부측에 배플 및 시일 조립체를 조립하는 단계, 및
    각각의 벽 부재가 열교환기 쉘과 함께 이중 벽을 형성하도록 열교환기 쉘 내로 상기 구조체를 도입하는 단계를 포함하며,
    벽 부재는 인접한 길이방향 배플의 길이방향 시일 사이에서 신장하는, 열교환기의 조립 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열교환기 쉘을 제공하는 단계는 열교환기 쉘로부터 이전의 열교환기 내장품을 제거하는 단계를 포함하는, 열교환기의 조립 방법.
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