KR20080044603A - Heat exchange system - Google Patents
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- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/10—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by imparting a pulsating motion to the flow, e.g. by sonic vibration
Abstract
Description
도 1은 열교환 시스템도,1 is a heat exchange system diagram,
도 2는 본 발명의 라디에이터 응용도,2 is a radiator application of the present invention,
도 3은 도 2의 측면사시도,3 is a side perspective view of FIG.
도 4는 가열기의 배치도,4 is a layout view of the heater,
도 5는 핀 라디에이터에 예비 설치된 약점의 정면도,5 is a front view of a weakness preliminarily installed in a fin radiator,
도 6은 핀 라디에이터에 예비 설치된 약점의 측면사시도 및6 is a side perspective view of a weakness preliminarily installed in a fin radiator and
도 7은 핀 라디에이터에 예비 설치된 약점 및 안전장치의 측면사시도이다.7 is a side perspective view of a weakness and a safety device pre-installed on a fin radiator.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 흡열부 2: 히트싱크부1: endothermic section 2: heat sink section
3: 열매개체 4: 가열기3: fruit object 4: burner
5: 핀 라디에이터 6: 예비크랙 용접점5: fin radiator 6: pre-crack weld
7: 온도스위치 10: 경로7: temperature switch 10: path
11: 완충캐비닛 40: 전열장치11: buffer cabinet 40: heating device
41: 하우징 51: 핀41: housing 51: pin
52: 파이프라인 100: 열교환 시스템52: pipeline 100: heat exchange system
110: 압력릴리스 밸브 510: 포위체110: pressure release valve 510: enclosure
511: 분류측 512: 집류측511: sorting side 512: collecting side
521: 장측변 522: 단측변521: long side 522: short side
V: 용적V: volume
본 발명은 열교환 시스템으로서, 보다 상세하게는 물을 기본 재료로 하고, 내압을 구비한 열교환 순환경로와 결합시킴으로써 열을 전달하는 강도를 만족시키고, 환경보호문제를 명확히 해결할 수 있는 열교환 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange system, and more particularly, to a heat exchange system that satisfies the strength of heat transfer by combining water with a base material and combined with a heat exchange circulation path having internal pressure, and clearly solves environmental protection problems. .
열교환 장치는 일반적으로 공업용 항온유지장치 또는 실내 난방용 순환식 오일핀 라디에이터로서, 그 내부에서 열을 전달하는 매개체는 광물유이다. 비록 광물유는 비열이 낮아 열을 쉽게 흡수하나, 오일 자체의 점성계수가 높아 유동이 쉽지 않고, 또한 오일의 성질은 전기가열기의 고온의 열작용을 받으면 흔히 코크스화되는데, 가열기의 표면에 코크스층이 형성되면 발열 공률에 영향을 줄 수 있으며, 상기 오일은 그 성질이 악화되기 쉬워 유효한 열전달 작용을 상실하게 되므로, 일반적으로 약 3년 정도 사용하면 반드시 새로 교체해야 하며, 공업용은 심지어 반년마다 교체해야 하는데, 교체 후의 폐유는 커다란 오염 문제를 일으키게 되어, 특히 일본에서는 더 이상 보편적으로 판매되지 않고 있다.The heat exchanger is generally an industrial thermostat or a circulating oil fin radiator for indoor heating, in which the medium that transfers heat is mineral oil. Although mineral oil has low specific heat and absorbs heat easily, its viscosity is not easy to flow due to its own viscosity and oil properties are often coked when subjected to high temperature heat of electric heater. When formed, it can affect the exothermic power, and the oil is likely to deteriorate and lose its effective heat transfer. Therefore, after about three years of use, the oil must be newly replaced, and even industrial use should be replaced every half year. As a result, waste oil after replacement causes major pollution problems and is no longer commonly sold in Japan.
또한 전기가열기가 과열로 작동되면 초과 내압이 누적되면서 구조체의 강도에 영향을 주어 파이프 접합 부위가 파열될 수 있어, 누유로 인한 전기의 쇼트가 발생되면서 광물유가 점화되어 화재를 일으키기 쉽기 때문에 인명과 재산의 손실을 가져올 우려가 있다.In addition, when the electric heater is overheated, the excess internal pressure accumulates, which affects the strength of the structure, causing the pipe joint to rupture. As a result of leakage of electricity, mineral oil is ignited and easily causes a fire. It may cause loss of property.
상기와 같이 발생되는 폐유의 오염량은 현재 매년 전 세계적으로 약 삼천만 대 이상을 양산하고 있으며, 만약 대당 열전도 오일의 요구 용적이 5리터일 경우, 이를 곱하면 1억리터 이상의 폐유가 발생된다. 이와 같은 오염의 위해(危害)는 결코 소홀히 할 수 없는 것이며, 더욱이 회수 메커니즘은 경제가치가 높지 않아 구축이 어렵기 때문에 환경에 위해를 가하는 근본 원인임이 분명하다.The amount of waste oil generated as described above is currently producing more than 30 million units worldwide every year, and if the required volume of thermally conductive oil is 5 liters, multiplying this generates more than 100 million liters of waste oil. It is clear that such pollution can never be neglected, and furthermore, the recovery mechanism is the root cause of harm to the environment because it is difficult to establish due to its low economic value.
본 발명은 물을 기본 재료로 하여, 개선제를 혼합한 것을 열매개체로 삼음으로써, 그 물리적 성질로 열전달 조건 및 상전이온도(相態溫度)를 개선시켜 주므로, 내압을 구비한 폐회로 방식의 열교환 경로에 실시하여, 물의 상전이온도를 확대시키고 열교환 성능의 요구에 부합되도록 함과 아울러 열전달 강도를 만족시키고자 하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.The present invention improves heat transfer conditions and phase transition temperatures due to its physical properties by using water as a base material and a mixture of modifiers. The main object of the present invention is to increase the phase transition temperature of water and to satisfy heat transfer strength while meeting the requirements of heat exchange performance.
본 발명의 다른 목적은 물 내부에 고열전도성 열전달입자를 충전함으로써, 상기 열전달입자를 통하여 신속하게 열을 전달하는 효과를 얻고자 하는데 있다.Another object of the present invention is to obtain a heat transfer effect through the heat transfer particles by filling the high heat conductive heat transfer particles in the water.
본 발명의 다른 목적은 상기 폐회로 열교환 시스템의 경로 공간이 일정한 압력값을 수용하여 비교적 높은 내압을 발생시키도록 함으로써 수액의 비등점 온도를 높이고자 하는데 있다.Another object of the present invention is to increase the boiling point temperature of the sap by allowing the path space of the closed-loop heat exchange system to receive a constant pressure value to generate a relatively high internal pressure.
본 발명의 다른 목적은 상기 폐회로 열교환 시스템의 경로 공간에 열매개체가 충전되도록 하되, 열매개체의 용적비를 약 70~85%로 하여, 팽창 흡수 공간을 남 겨두도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to ensure that the fruit medium is filled in the path space of the closed-circuit heat exchange system, the volume ratio of the fruit medium to about 70 to 85%, leaving the expansion absorption space.
본 발명의 다른 목적은 물이 저온에 대항할 수 있도록 부동액을 첨가하여 그 응결 온도를 낮추고자 하는데 있다.Another object of the present invention is to lower the condensation temperature by adding an antifreeze so that water can resist the low temperature.
본 발명의 상세한 설명에 관하여, 먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 열교환 시스템(100)은 흡열부(1)가 설치되어, 경로(10)를 거쳐 히트싱크부(heat sink)(2)로 회향(廻向)하여 결합되며, 열매개체(3)는 시스템 경로(10) 안에 충전되면서 흡열부(1) 및 히트싱크부(2)와 직렬 연결된다. 만약 전자기기의 냉각시스템에 실시할 경우, 히트싱크부(2)의 외측에서 풍력 모터를 이용하여 열온도를 방출할 수 있으며, 흡열부(1)는 여열을 발생시키는 전자부품과 결합 가능하다.Regarding the detailed description of the present invention, referring first to FIG. 1, the
만약 열교환 시스템(100)을 실내 난방용으로 공기 온도를 향상시키는 히터에 응용할 경우, 가열기(4)를 이용하여 열매개체(3)에 열작용을 발생시키게 되는데, 가열기(4)는 전열로 작동되어, 전열장치(4)에 의해 열전기가 작동하므로, 바깥 둘레를 열전도 하우징(41)으로 감싸준다.If the
열교환 시스템(100)의 상관 열매개체(3) 분포 경로는 내압을 견딜 수 있는 수납공간을 구비하여, 그 내압의 대항을 이용하여 물의 비등점 온도를 높일 수 있으며, 일반적으로 물은 100℃에 도달할 때까지 열을 흡수하면 상전이가 되어 기화가 발생하게 되는데, 그 기화는 팽창 압력을 형성하여 교환시스템의 구조에 위해를 가할 수 있는바, 물이 액체에서 기체로 변화되는 주요 조건은 온도 이외에도 압력 과 비등점에 관계가 있다. 클라페이론(Clapeyron) 방정식 ΔP/ΔT = λ/T(V2-V1)에 의하면, λ는 잠열이고, T는 비등점이며, V2는 기체의 용적비이고, V1은 액체의 용적비이다. 이로써 우리는 압력이 클 때, 그 비등점 또한 따라서 높아지며, 다시 말해 압력용기 상태에서 그 물의 비등점 온도는 그 압력값의 크기와 정비례를 이룬다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 물의 비등점 온도를 높일 수 있다.
본 발명을 압력용기의 관점으로 실시하면, 상기 물의 비등점을 125℃까지 상승시킬 수 있다. 그 조건은 교환 시스템의 내압이 0.15Mpa의 압력값을 허용하는 것을 전제로 한다. 본 발명의 실험에 따르면, 수성 용액은 대기압(상압) 상태에서 비등점이 100℃이며, 압력이 0.1Mpa인 밀폐용기를 이용하는 경우, 그 비등점은 120℃로 높아지고, 내압을 0.15Mpa로 설정하면 비등점은 125℃까지 도달할 수 있다. 또한 상기 비등점이 125℃까지 상승하면 UL 130℃ 이하인 국제 안전표준 규범 및 110℃ 이하인 유럽 IEC 규범의 제약을 받게 되는데, 만약 유럽의 규격에 맞출 경우, 온도가 110℃ 이하가 되도록 압력을 상대적으로 낮추면 되며, 상기 안전표준 온도는 실내 난방용 라디에이터 방식의 난방기 규격에 응용할 수 있다. 상기 안전 온도를 이용하여 난방기의 열에너지를 적당히 전달함으로써 실내 온도를 따뜻하게 덥힐 수 있다.If the present invention is carried out in terms of a pressure vessel, the boiling point of the water can be raised to 125 ° C. The condition assumes that the internal pressure of the exchange system allows a pressure value of 0.15 Mpa. According to the experiment of the present invention, when the aqueous solution has a boiling point of 100 ° C. at atmospheric pressure (atmospheric pressure) and a closed container having a pressure of 0.1 Mpa, the boiling point is increased to 120 ° C., and the boiling point is set to 0.15 Mpa. Can reach up to 125 ° C. In addition, if the boiling point rises to 125 ° C, it is subject to the restrictions of the international safety standards of UL 130 ° C or less and the European IEC standard of 110 ° C or less. If the pressure is lowered so that the temperature is 110 ° C or less, in accordance with the European standard, The safety standard temperature can be applied to the radiator standard of the radiator system for indoor heating. By using the safety temperature to properly transfer the heat energy of the heater can be warmed the room temperature.
열매개체(3)를 열교환 시스템(100)의 내부 경로 공간에 충전하되, 상기 충전 용적비는 약 70~85%가 바람직하며, 경로 공간에 약 15~30%의 여유 공간을 남겨둔다. 상기 여유 공간이 바로 열매개체(3)가 이상적으로 상전이된 후 팽창되는 부피 를 흡수한다. 만약 환경온도가 빙점 이하로 하강하여 열매개체(3)가 결빙되면서 부피가 팽창하거나 또는 전기 가열기의 이상 작동으로 열매개체(3)의 온도가 비등점 을 초과하여 상전이된 후 기체의 압력이 팽창하여 부피가 팽창하는 경우, 상기 여유 공간이 사전에 안전하게 보호하게 된다.The
가열기 표면에 물을 제공하여 열에너지와 친화 교체되도록 할 때, 미세한 단위 면적에 만약 상기 열에너지가 비교적 높게 집중될 경우, 물의 유속이 상대적으로 부족한 상황에서 상기 면적과 친화되는 물의 온도가 급격히 상승하면서 기화되며 구형상 기포가 형성될 수 있고, 또한 상기 기포의 단면이 가열기 표면에 전달되어 기공이 형성될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 다음과 같은 보조 해결방법을 제시한다.When water is supplied to the heater surface to be affinity exchanged with thermal energy, if the heat energy is concentrated relatively high in a small unit area, the temperature of water that is affinity with the area rapidly vaporizes when the flow velocity of water is relatively low. Spherical bubbles can be formed, and the cross section of the bubbles can also be transferred to the heater surface to form pores. Therefore, the present invention proposes the following auxiliary solution.
물의 비열은 광물유보다 크며, 전체적인 온도 상승이 느리므로, 가열기 표면이 과열되어 형성되는 기포 구멍 현상은 다음과 같은 방식으로 해결한다.Since the specific heat of water is larger than that of mineral oil and the overall temperature rise is slow, the bubble hole phenomenon formed by overheating the heater surface is solved in the following manner.
1. 물에 열전달입자를 첨가하여 신속히 가열기 표면의 온도를 고온을 가져가도록 함으로써 기포의 이탈 속도를 가속화시켜 기포를 제거한다.1. By adding heat transfer particles to the water to quickly bring the temperature of the heater surface to a high temperature, it accelerates the rate of bubble escape and removes bubbles.
2. 가열기 표면의 모공화는 모공 단면의 요철 낙차 구조 및 두 점의 온도차를 이용함으로써 생성되는 기포가 안정적으로 자리잡을 수 없도록 하여 몰아낼 수 있다.2. The pores of the heater surface can be driven out by using the uneven drop structure of the pore section and the temperature difference between the two points so that the bubbles generated cannot be settled stably.
3. 가열기 표면에 그물 형태의 구조를 배치하여, 그물망의 와이어를 이용하여 기포의 구조가 파괴되어 분해될 수 있도록 한다.3. Place a net-like structure on the surface of the heater so that the structure of the bubble can be broken down and disassembled using the wire of the net.
4. 가열기에 초음파 진동장치를 연동시켜, 진동 에너지를 이용하여 기포와 가열기 표면의 연결부위가 서로 이탈되어 이동되도록 하고, 수압 및 액체의 응집력을 더하여 기포가 이탈되도록 한다.4. Connect the ultrasonic vibrator to the heater so that the connection between the bubble and the heater surface is moved away from each other by using the vibration energy, and the bubble is released by adding the cohesive force of the liquid and liquid.
5. 공률(功率) 제어방식을 이용하여, 전기 가열기의 평균적인 표면에, mm2당 면적에 발생되는 공률이 0.04W 이하로 유지되도록 하면, 기공의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.5. By using the porosity control method, if the porosity generated in the area per mm 2 is maintained at 0.04 W or less on the average surface of the electric heater, the generation of pores can be effectively prevented.
일반적으로, 보온용 열교환 시스템의 목적은 가열기의 열에너지를 신속하게 목적지로 방출하는 것으로서, 그 속률(速率)이 빠를수록 좋다. 종래에 이용하던 광물유는 점성을 지니는 문제점이 있어, 회류가 완만하고, 또한 완만함으로 인하여 파이프에 수평류층이 발생할 가능성이 있으므로, 중심의 열매질이 파이프벽 또는 히트싱크부 구조물의 표면과 친화되기 어려워 교환 기능의 작용을 상실할 수 있다.In general, the purpose of heat insulation heat exchange systems is to release heat energy of a heater to a destination quickly, and the faster the speed is, the better. The mineral oil used in the past has a problem of viscosity, and since the flow is gentle and there is a possibility that a horizontal flow layer may occur in the pipe due to its gentleness, the heat of the core is difficult to be compatible with the surface of the pipe wall or the heat sink structure. The function of the exchange function may be lost.
본 발명은 물의 낮은 점성을 이용하여 순환 속도를 증가시킬 수 있으며, 속도가 증가되면, 경로 중에 난류가 형성되기 쉬운데, 상기 난류를 이용하면 파이프 중심의 열매개체가 운반하는 열이 주변과 쉽게 혼합되어 파이프 벽면에 친화되면서 파이프 내부의 중심점 및 주변의 액체가 난류되기 쉬우며, 관벽에 친화되어 외부를 향해 열에너지를 교환하게 된다.The present invention can increase the circulation rate by using the low viscosity of the water, when the speed is increased, it is easy to form turbulence in the path, when using the turbulence, the heat carried by the fruit medium in the center of the pipe is easily mixed with the surroundings The affinity with the pipe wall makes it easy to turbulent flow around the center point and the surrounding liquid inside the pipe wall, and exchange heat energy toward the outside by being friendly to the pipe wall.
본 발명의 열매개체는 그 물리적 성질을 개선하기 위하여, 백분비(vol%)의 물 중 약 15~50%의 개선제를 충전할 수 있으며, 상기 개선제는 방부제 또는 절연제 또는 에틸렌글리콜 부동제로서, 에틸렌글리콜 부동제를 이용하면 응결 온도를 약 -15 ~ -40℃까지 낮출 수 있다. 따라서 만약 겨울철 주거환경의 실내에 응용하면 열매개체가 동결되어 작동하지 못하는 상황을 방지할 수 있다.In order to improve its physical properties, the fruit medium of the present invention may be filled with an improving agent of about 15 to 50% in water at a percentage (vol%), and the improving agent may be an antiseptic or insulation agent or an ethylene glycol antifreeze agent. By using a glycol antifreeze, the condensation temperature can be reduced to about -15 ~ -40 ℃. Therefore, if the winter application in the indoor environment can prevent the situation where the fruit is frozen and can not work.
본 발명은 더 나아가 열매개체(3) 내부에 비열이 낮은 열전달입자를 충전할 수 있다. 상기 열전달입자는 금속 미립자 또는 산화물미립자로서, 상기 미립자는 물에 의해 쉽게 이동될 수 있도록 나노화를 거치며, 열전달입자의 비열이 낮은 특성을 이용하여 흡열부에서 열을 흡수하기 쉽도록 함과 아울러 물을 통하여 신속히 운반되어 히트싱크부에서 신속히 열이 방출되도록 한다.The present invention can further charge the heat transfer particles having a low specific heat inside the fruit individual (3). The heat transfer particles are metal fine particles or oxide fine particles, the fine particles are nano-structured to be easily moved by water, making it easy to absorb heat in the heat absorbing portion by using the low specific heat characteristics of the heat transfer particles and water It is transported quickly through the heat sink so that heat is quickly released.
상기 나노 미립자는 수용성 분산제를 첨가함으로써 나노 미립자가 수분 베이스 액체 상태의 전달매체 중에 고르게 안정적으로 분포될 수 있도록 한다.The nanoparticles are added to the water-soluble dispersant so that the nanoparticles can be evenly distributed in the delivery medium in the water-based liquid state.
열매개체(3)는 더 나아가 순수(pure water)를 기본 재료로 이용함으로써 이물질을 방지하고 안정적인 물리성질을 유지할 수 있다.The
열교환 시스템(100)의 상관 열매개체(3) 유포 경로는 항압(抗壓) 성능을 구비하여, 열매개체(3)를 충전하기 전 진공상태로 조작하거나 또는 가열상태로 충전하여 부압(負壓)을 형성하며, 사후에는 열매개체를 진공 충전방식 또는 부압으로 충전함으로써 내부의 공기가 잔존하는 것을 방지하고, 나아가 열교환기의 부식을 방지한다.The distribution path of the correlated
만약 상기와 같이 진공 충전 방식으로 실시할 경우, 흡열부(1)에 이웃한 위치에, 하나의 완충 캐비넷(11)을 결합하여야 하며, 상기 완충 캐비넷(11)은 초과 압력을 흡수하여 전류의 불안정으로 인해 발생되는 가열기(4)의 이상 상태에서 시스템 내부에 고압이 발생할 때, 압력의 완충 역할을 하면서 안전을 보호하게 된다. 상기 완충 캐비넷(11)은 압력릴리스 밸브(110)를 추가로 설치할 수 있다.If the vacuum charging method is performed as described above, one
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시에 따라 핀 라디에이터(5)에 응용할 경우, 상기 라디에이터(5)는 다수의 핀(51)이 병렬 배열된 후, 상하단이 분류측(511)과 집류측(512)으로 직렬 결합된다. 분류측(511) 내부에 가열기(4)가 설치되고, 핀은 분류측(511) 및 집류측(512) 사이에서 도통되어 파이프라인(52)을 형성한다. 상기 파이프라인(52)은 장공(長孔)형태의 단면을 지니면서, 장측변(521) 및 단측변(522)을 형성하며, 양자의 비율은 6:1보다 크거나 같은 것이 바람직하다.2, when applied to the
도 3을 참조하면, 핀 라디에이터(5)는 다수의 핀(51)에 분류측(511)과 집류측(512)이 상하로 결합되어 하나의 순환 회로를 구성하게 되며, 분류측(511) 내부에 전열 작용을 하는 가열기(4)가 설치되어, 가열기(4)가 내부의 열매개체(3)에 대해 열을 발생시켜 온도를 상승시키면, 열매개체(3)는 핀(51)에 설치되는 파이프라인(52)을 거쳐 상부로 떠오르게 되는데, 상기 부유 과정의 동력은 가열기의 가열작용을 통하여 물질의 열변형에 의한 부유 동태효과(動態效果)가 발생되고, 상기 부유를 통하여 하나의 냉열 순환회류 작동라인을 달성하게 된다.Referring to FIG. 3, in the
물은 낮은 점성을 지니고 있기 때문에 파이프라인(52) 내부에서 신속하게 흐를 수 있으며, 신속히 흐르는 유속은 경로 중의 열매개체에 난류를 발생시킨다. 난류 상태는 파이프라인(52)의 내벽면에 접촉되기 쉬워 열과 파이프라인 내벽면의 열교환이 이루어질 수 있다.Since water has a low viscosity, it can flow quickly inside the
또한 상기 파이프라인(52)(도 2 참조)의 장측변(521) 및 단측변(522)이 6: 1로 형성되는 상태는 단측변을 이용하여 장측변 내벽 맞은편이 근접할 수 있도록 거리를 좁힌 후, 레이놀즈수에 따라 난류 값을 형성하고, 공식으로 얻은 밀도 ρx 유 속 V x 내측 거리 D/ 점성계수 μ에 의해 결정된다. 만약 단측변의 값이 비교적 작고, 상대 D 값이 비교적 작을 경우, 임계 레이놀즈수를 돌파하기가 쉬우므로, 파이프 내부에 난류가 형성될 수 있다. 본 발명의 실험 결과에 따르면, 물의 점성계수를 응용하여 서로 곱한 후, 그 파이프라인 단면의 장단변의 비율이 장측변 6 : 단측변 1(D값)인 것이 바람직하다.In addition, the
본 발명은 상기 파이프라인의 설계를 거쳐, 단측변(522)을 이용하여 장측변(521) 내표면 상대면의 거리(D)가 근접되도록 한 후, 상관 레이놀즈수의 계산으로 D값을 줄였다.According to the present invention, the distance D of the inner surface relative surface of the
레이놀즈수의 기초원리는 유체의 밀도ρx 유속 V x 내측 거리 D/점성계수 μ로서, 상기 레이놀즈 수식 중 상기 D가 만약 감소할 때, 임계 레이놀즈수의 값이 비교적 낮아 파이프 내부 흐름에 난류가 형성되기 쉽다는 것을 알 수 있다. 물론 상기 식은 원형 단면의 파이프에도 동일하게 계산될 수 있으며, 상기 속도의 존재는 이미 일정한 면적과 압력에 의해 결정된다. 상기 D의 의미는 파이프 벽 내부의 맞은편 거리로서, 상기 식에서 또한 만약 밀도ρ가 열효과에 의해 커질 때, 임계 레이놀즈수에 완만히 도달하게 되나, 그 변경값은 크지 않고 불명확하다는 것을 알 수 있다. 점성μ은 유체의 성질을 근거로 결정된다.The fundamental principle of the Reynolds number is the density of the fluid ρx flow rate V x median distance D / viscosity μ, where the value of the critical Reynolds number is relatively low when the D in the Reynolds equation decreases, creating turbulence in the flow inside the pipe. You can see it's easy. The equation can of course also be calculated for a pipe of circular cross section, the presence of which is already determined by the constant area and pressure. The meaning of D is the distance across the inside of the pipe wall, and in the above equation it can also be seen that if the density ρ is increased by the thermal effect, the critical Reynolds number will slowly reach, but the change is not large and unclear. Viscosity μ is determined based on the nature of the fluid.
상기에서는 공률로 가열기 표면에 기공이 형성되는 것을 방지하고 제어하는 방식으로서, 크기가 다른 공률의 필요에 따라 가열기 표면 면적의 크기에 맞추어 조절 가능하며, 공률값으로 나눈 균일화 단위 mm2 면적의 열전도량은 크기가 다른 어떠한 가열기에도 대응 실시가 가능하고, 또한 단위시간 안에 열매개체를 충분히 가열시킬 수 있다.In the above method, as a method of preventing and controlling the formation of pores on the surface of the heater at a power ratio, it is possible to adjust to the size of the heater surface area according to the needs of different power ratios, the amount of heat conduction in mm 2 area divided by the power value Correspondingly possible to any heaters of different silver sizes, it is also possible to sufficiently heat the fruit individual within a unit time.
도 4를 참조하면, 본 발명의 열교환 시스템(100)을 라디에이터(5)에 실시하는 조건 하에서, 라디에이터(5)는 분류측(511) 내부에 가열기(4)가 설치된다. 상기 가열기(4)는 막대 형태로서, 그 자체에 균등한 외곽 칫수와 일정한 길이를 가지고 있다. 각 핀(51)에 위치하는 내부 공간을 하나의 단위용적(V)으로 간주하면, 다수의 핀(51) 수량에 따라 다수의 용적공간(V)을 구분지을 수 있다.Referring to FIG. 4, under the condition that the
열매개체인 물은 기온이 저점(低點)에서 동결될 때, 그 부피의 팽창으로 내부 압력이 발생하게 되는데, 이러한 부피의 팽창은 용적 공간의 크기에 따라 등비례 급수 크기의 차이값이 발생한다. 예를 들어 100cc의 공간과 90cc의 공간에서 등비례로 팽창된 후, 최종적으로 부피는 원래의 용적량의 차이와 등비례 급수 차이값의 차이에 따라 다른 부피의 상전이가 발생하게 되는데, 본 발명에서는 각 핀당 단위 용적 내에서 동결 후의 팽창 부피를 균일화시키기 위하여, 핀(51)에 속한 용적 공간을 균일하게 안배하여, 기본적으로 막대형 가열기(4)의 세로 길이를 좌우로 평균적으로 연장함으로써, 적어도 그 말단에서 최후의 핀(51) 하방에 이르도록 하였으며, 따라서 각 핀 내부에 속한 용적 공간의 크기가 균일화될 수 있고, 동결되어 상전이되는 팽창 과정 중, 각 핀의 용적 공간 내부의 팽창비율이 비교적 균등하므로 단일한 핀 내부의 압력이 과다하여 파열되는 것을 방지할 수 있고, 각 핀당 수명의 균일도를 제어할 수 있으며, 열 작동시, 각 핀이 속하는 용적이 열에너지와 연통 접촉되므로 고르게 열에너지를 획득할 수 있다.When the fruit water is frozen at a low temperature, the internal pressure is generated by the expansion of the volume, and the expansion of the volume causes a difference in the proportional water size depending on the size of the volume space. . For example, after being expanded in proportion to each other in a space of 100 cc and 90 cc, the volume finally undergoes a phase transition of a different volume depending on the difference in the original volume and the difference in the proportional series difference. In order to homogenize the expansion volume after freezing within the unit volume per fin, the volume space belonging to the
도 5를 참조하면, 라디에이터(5)에 설치된 핀(51)의 상하단에 분류측(511) 및 집류측(512)이 연결되며, 집류측(512)의 생성은 도 6에 도시된 바와 같이, 각 핀(51)의 상하단에 각각 컵 모양의 포위체(510)가 부풀어 있으며, 상기 포위체(510)는 바깥으로 개구되어 마주 결합되는 형태로서, 용접 방식으로 밀봉 결합되며, 다수의 핀(51)이 평행으로 병렬되도록 한다. 용접 과정 중 예비크랙 용접점(약점)(6)을 설치하여, 상기 예비크랙 용접점(6)으로 모든 보호장치가 효력을 상실할 때, 압력릴리스 밸브가 효력을 상실하는 상황에서, 최후의 안전을 보호하는 역할을 할 수 있다. 만약 압력릴리스 밸브가 효력을 상실하면, 내부의 압력이 가열기를 따라 끊임없이 증가하게 되는데, 이 때 미리 설치한 예비크랙 용접점(6)이 먼저 파열되면서 압력을 해제하게 됨으로써, 기타 전체적인 시스템 구조의 안전을 보호하게 된다. 일반적으로 내압이 0.4~0.5Mpa까지 증가할 때, 예비크랙 용접점(6)이 파열되면서 과도한 압력이 상기 부위로부터 해제된다. 상기 예비크랙 용접점(6)은 열조작에 의해 형성되기 때문에, 유지보수 시 마찬가지로 용접을 하면 되므로 기타 부품이 필요가 없어 최저의 완제품으로 안전을 보호할 수 있다.Referring to FIG. 5, the sorting
도 7을 참조하면, 일반적으로 용접점은 10Mpa의 압력을 견딜 수 있으며, 상기 예비크랙 용접점(6)을 실시할 수 있는 기계적 조건은 적어도 유체가 정상적인 작동 상태인 온도 압력보다 크거나 또는 동일해야 하며, 또는 압력릴리스 밸브(11) 또는 과도하게 높은 온도를 감지하여 자체적으로 전원을 차단하는 온도 스위치(7) 등과 같은 기타 안전장치의 보조가 있어야 한다. 상기 온도스위치(7)는 사용되는 열매개체의 온도압력 등 물리적 성질에 따라 그 안전 온도를 설정한다.Referring to FIG. 7, in general, the welding spot can withstand a pressure of 10 MPa, and the mechanical conditions under which the
압력이 0.15mpa까지 도달할 경우, 그 온도는 약 120℃이므로, 상기 스위치(7)의 조작 온도를 120℃ 이상으로 설정하면 라디에이터(5)의 작동이 120℃로 유지될 수 있으며, 압력의 안전성을 확보할 수 있다. 상기 부가 조건은 용접점의 내압 정도가 적어도 0.15mpa 이상이어야 한다는 점이다.When the pressure reaches up to 0.15 mpa, the temperature is about 120 ° C., therefore, if the operating temperature of the
본 발명의 실험 결과, 그 압력온도 좌표함수는 압력이 0.12mpa일 때 매개체의 비등온도가 105℃이며, 압력이 0.15mpa일 때 매개체의 비등점 온도는 120℃였다. 상기 두 그룹의 대응 수치는 만약 상기 온도 압력 관계 도형이 직선일 때, 방정식 y=ax+b로 얻을 수 있으며, 만약 용접점(6)의 내압을 0.3mpa로 설정할 경우, 비등점 온도는 195℃까지 견딜 수 있다(상기 매개체의 물리적 성질에 따라 상기 도표는 곡선일 수도 있다). 따라서 필요한 작동 온도에 따라, 비등점 온도를 초과하지 않는 상황에서 용접점(6)의 내압 정도를 매개체의 비등 임계온도보다 약간 높게 설정하면 된다(압력과 온도의 선택은 상기와 같은 대응수치와 관계하며, 또한 지정된 열매개체이다).As a result of the experiment of the present invention, the boiling point temperature of the medium was 105 ° C when the pressure was 0.12mpa, and the boiling point temperature of the medium was 120 ° C when the pressure was 0.15mpa. Corresponding values of the two groups can be obtained by the equation y = ax + b when the temperature-pressure relation figure is a straight line, and if the internal pressure of the
본 발명의 안전 설계는 기계식 압력릴리스 밸브(110)를 설치하여 압력릴리스 밸브가 작동되는 동시에 전원이 차단되도록 하거나, 또는 온도스위치 밸브(7)를 설치하여 내압의 필요에 따라 전원차단 조작 온도를 설정하며, 예비크랙 용접점(6)이 압력 상황에 대비하여 사전에 파열되어 위험이 해소되도록 하는 것 등이며, 이들은 모두 본 발명의 안전 실시 대상이다.Safety design of the present invention by installing a mechanical
상기 안전 설치는 피차간에 순서대로 보조 작동을 할 수 있다. 예를 들어 압력릴리스 밸브(110) 또는 온도 스위치(7)는 사전 안전 보호 역할을 하며, 최후의 보호선으로 예비크랙 용접점(6)을 설치할 경우, 온도가 작업 요구치를 초과하여 내부 압력이 상대적으로 높아질 때, 온도 전원차단 스위치(7)가 사전에 보호하면서 전원을 차단하거나, 또는 압력이 설정치를 초과하는 경우, 압력릴리스 밸브(110)가 즉시 압력을 해제하거나 전원을 차단하게 된다. 만약 상기와 같은 하나 또는 두 종류의 방위가 효력을 상실할 경우, 예비크랙 용접점(6)이 최후의 방위 수단이 되어 완벽하게 환경의 안전을 효과적으로 보호할 수 있게 된다.The safe installation may perform auxiliary operation in sequence between each other. For example, the
상기 실시는 본 발명의 시스템을 위한 것으로서, 핀 방식의 순환 라디에이터를 예로 들어 바람직한 실시 상태를 설명하였으며, 이와 유사하거나 동일한 효과의 기술에 응용할 경우 모두 본 발명의 권리에 포함되는 것으로 간주됨을 우선 밝혀둔다.The above embodiment is for the system of the present invention, and the preferred embodiment has been described by taking a cyclic radiator of a pin type as an example, and it is first noted that all of these are considered to be included in the rights of the present invention when applied to a technique having similar or identical effects. .
본 발명의 실시에 따르면 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.According to the practice of the present invention, the following advantages can be obtained.
1. 오염이 없고 불연성인 안전 특징을 지니고 있다.1. It has no pollution and non-combustible safety features.
2. 폐기 시 회수 문제가 없다.2. There is no recovery problem in disposal.
3. 시스템이 누출되더라도 환경 오염문제가 없다.3. There is no environmental pollution problem if the system leaks.
4. 가연성이 아니기 때문에, 누출 후 카페트 등과 같은 가정 물품을 오염시키거나 연소를 돕는 행위가 발생되지 않는다.4. Since it is not flammable, it does not cause any contaminant or burn-out of household goods such as carpet after leakage.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
WO2018221778A1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | 김예원 | Radiator provided with heating device |
CN110787389A (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-14 | 河南理工大学 | Rapid heat transfer grouting system |
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2006
- 2006-11-17 KR KR1020060113639A patent/KR20080044603A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018221778A1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-12-06 | 김예원 | Radiator provided with heating device |
CN110945965A (en) * | 2017-06-01 | 2020-03-31 | 金叡院 | Radiator with heating device |
CN110945965B (en) * | 2017-06-01 | 2022-02-15 | 金叡院 | Radiator with heating device |
CN110787389A (en) * | 2019-09-26 | 2020-02-14 | 河南理工大学 | Rapid heat transfer grouting system |
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