KR20080082894A - 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치 - Google Patents

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술저 켐테크 악티엔게젤샤프트
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Abstract

유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치는 내부에 구조물(4)이 배치되는 하우징(2)을 포함한다. 상기 구조물(4)은, 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)를 포함하며, 제1 유체(6)가 상기 제1 중공 구조(5)를 통과하고, 제2 유체(7)가 상기 제1 중공 구조(5) 주위를 통과한다. 상기 제2 유체(7)는, 실질적으로 상기 하우징(2)의 종축(3)을 따라 배치되는 메인 유동 방향(76)을 따라 상기 하우징(2)의 입구 단면을 통과한다. 제2 중공 구조(105)가 제공되고 이를 통해 제1 유체(6)가 흐를 수 있고 그 주위에 제2 유체(7)가 흐를 수 있으며, 상기 제2 중공 구조는 상기 제1 중공 구조에 대하여 교차 배열된다. 상기 중공 구조(5, 105)는 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 갖는 유동 단면을 가지며, B1/B2의 값은 1보다 크고, 상기 제1 폭(B1)은 상기 하우징의 종축(3)을 포함하는 평면, 또는 상기 종축 및 상기 중공 구조(5, 105)의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향된다.
유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
Figure P1020080001724
유체 매질, 열교환, 혼합, 중공 구조, 교차 배열, 하우징

Description

유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치 {AN APPARATUS FOR THE HEAT-EXCHANGING AND MIXING TREATMENT OF FLUID MEDIA}
본 발명은 유체 매질, 특히 저점도 유체 및 고점도 유체의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 열교환 기능 및 혼합 기능을 가지며, 제1 유체 및 1가지 이상의 다른 유체가 이 장치를 통과한다. 열교환은 장치 내에서 열교환 유체인 제1 유체와 1가지 이상의 다른 유체 사이에서 일어난다. 열교환 중에 상기 장치 내에 다른 유체를 혼합하기 위한 수단이 동시에 제공된다. 다른 유체의 열교환 및 혼합은, 내부에 구조물이 배치되는 하우징을 포함하고, 이 구조물은 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 포함하며, 제1 유체가 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 통과하고, 제2 유체가 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조 주위를 통과하고, 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조는 서로 교차 배열되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치에서 실행된다. 이 장치는 또한 화학반응이 일어나는 반응기로서 설계될 수 있다.
저점도 매질 및 고점도 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치가 DE 28 39 564에 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, 기존의 장치에 대하여, 혼합의 균질성을 증대시키며 고점도 유체의 처리에 적합한 장치로 향상시키는 것이다. 또한 유체의 보다 양호한 혼합이 일어나도록 하는 것이다.
상기 목적은 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치에 의해 만족된다. 상기 장치는 내부에 구조물이 배치되는 하우징을 포함한다. 이들 구조물은 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 포함한다. 제1 유체가 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 통과할 수 있으며 제2 유체는 그 주위를 통과할 수 있다. 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조는 서로 교차 배열된다. 이들 중공 구조는 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 갖는 유동 단면을 가지며, B1/B2의 값은 1보다 크고, B1은 하우징의 종축을 포함하는 평면, 또는 종축 및 중공 구조의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향된다. 따라서 유체의 균질화를 위한 중공 구조를 사용함으로써 양호한 체류 시간(residence-time) 분산이 이루어질 수 있다. 이 장치는 믹서, 열교환기, 또는 조합된 열교환 반응기로서 기능한다. 바람직한 실시예에 따르면, 중공 구조는 복수의 연결 부재를 포함하며, 이를 통해 중공 구조의 내부를 흐르는 제1 유체의 강제 편향이 이루어진다. 다른 실시예에 따르면, 하우징은 내측 벽체 및 외측 벽체로 이루어지며, 외측 벽체는 이중 재킷을 형성하여 이를 통해 제1 유체가 흐를 수 있다. 중공 구조는 내측 벽체의 내부에서 연장되며 교차되는 형태로 배열되고 여기에 제1 유체의 유동이 투입되어 이들 중공 구조를 통과한다. 제2 유체는 중공 구조 주위를 흐르며, 중공 구조 및 이중관 벽을 지나는 2가지 유체 사이에서 열교환이 일어난다.
제1 실시예에 따르면, 중공 구조가 연결 부재를 가지며, 제2 유체는 하우징의 길이방향을 따라 배치되는 메인 유동 방향을 따라 하우징의 입구 단면을 통과한다. 제1 중공 구조는 종축과 평행하게 연장되는 제1 섹션을 포함하고 복수의 연결 부재를 가지며 이들 복수의 연결 부재에 의해, 중공 구조의 내부에 흐르는 제1 유체의 강제 편향이 일어난다. 제2 섹션은 제1 연결 부재와 제2 연결 부재 사이에 배치되며, 제1 유체의 중간 유동 방향은 상기 제2 섹션의 종축에 대하여 적어도 일부분이 각도 α로 연장된다. 이 각도 α는 메인 유동 방향과 제1 및 제2 연결 부재들의 축에 대한 공통 접선 사이에서 설정된다. 제2 중공 구조는 제1 중공 구조 근방에 배치되며 마찬가지로, 제1 유체의 중간 유동 방향이 종축에 대하여 적어도 일부분이 각도 β로 연장되는 연결 부재들에 의해 연결되는 섹션들을 포함한다. 이들 각도 α, β는 그 부호 및/또는 크기가 상이하다. 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 중공 구조는 서로에 대하여 실질적으로 대칭으로, 특히 교차 배열된다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 각도 α, β는 동일하지만 부호가 반대이다. 제1 및 제2 연결 부재는 실질적으로 반원형으로 설계된다. 따라서 중공 구조의 섹션들은 평행한 배열을 갖는다. 다른 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 부재는 V자 형상 또는 U자 형상으로 설계된다.
바람직한 실시예에 따르면, 중공 구조는 1개의 중공체 또는 서로 평행한 배 열의 복수의 중공체로 만들어진다. 구조물은 최소 4개의 중공 구조 및 최대 12개의 중공 구조로 형성된다. 경로를 따르는 제2 유체의 완전한 혼합은 4개 내지 12개의 중공 구조를 통해 이루어진다.
제1 중공 구조 및/또는 제2 중공 구조는 실질적으로 평행하게 연장되는 관다발로 형성되며, 이 다발의 관들은 서로에 대하여 약간 오프셋되고/또는 다발의 관들 사이에 소정의 간극이 제공된다. 이 간극은 제2 유체의 일부분만이 통과되도록 좁다.
중공 구조는 제1 표면을 가지며 이 제1 표면에 제2 유체가 입사되어 2개 이상의 부분 유동을 형성하고, 제1 부분 유동은 이 표면을 따라 가이드되며 표면을 벗어난 제2 부분 유동은 하나 이상의 유체 용적(fluid volume)으로 향한다. 유체 용적은, 제1 및 제2 중공 구조의 림(rim) 및 제3 중공 구조에 의해 형성되는 6개의 직각면을 가지는 각기둥체(prismatic body)로 만들어져서, 저면 및 상면, 그리고 제1 및 제2 측면은 개방되고 다른 측면들은 제1 표면 및 제2 표면의 일부분으로 형성되어, 제2 유체는 저면, 상면, 및 제1 및 제2 측면을 통과할 수 있다. 이로 인해 연속적인 분할 및 부분 유동의 조합이 일어나게 되어, 제2 유체의 재배치 및 혼합이 이루어진다.
선택적으로, 하우징의 제2 단부에 회수 부재가 부착될 수 있거나, 하우징의 제2 단부에서 중공 구조 또는 중공 구조의 2개의 개별 중공체가 서로 연결될 수 있다.
중공 구조 중 일부는 회수 부재로 개구되어, 제1 유체가 중공 구조를 통과한 후에 회수 부재에 수용되도록 한다. 중공 구조 중 일부에는 제1 유체가 충전될 수 있으며, 회수 부재로부터 출발하여, 회수 부재가 적어도 부분적으로 분배 부재의 기능을 가지도록 한다. 선택적으로, 회수 부재는 하우징의 제1 단부에 부착될 수 있거나, 중공 구조 또는 중공 구조의 2개의 개별 중공체가 하우징의 제1 단부에서 서로 연결될 수 있다.
따라서 제1 및 제2 유체는, 카운터 플로우(counter-flow) 또는 크로스 카운터 플로우(cross-counter-flow), 및 패러렐 플로우(parallel-flow) 또는 크로스 패러렐 플로우(cross-parallel-flow) 모두에서 서로 가이드될 수 있다.
제2 유체는 화학반응을 일으키는 성분들을 포함할 수 있다. 성분들의 재배치 및 혼합이 향상되어 장치의 용적에 대하여 열교환을 위한 표면의 감소가 요구되는 경우, 2개의 인접하는 중공 구조 사이에는 간격이 제공된다.
유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 방법은, 내부에 구조물을 구비하는 하우징을 포함하는 장치에 의해 실행되며, 상기 구조물은 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 형성한다. 제1 단계에서, 제1 유체는 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조를 통과하고, 제2 유체는 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조 주위를 흐르며, 제1 중공 구조 및 제2 중공 구조는 서로 교차 배열된다. 제2 유체는 이들 중공 구조에 의해 편향되며, 그 이유는, 이들 중공 구조가 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 갖는 유동 단면을 가지며, B1/B2의 값은 1보다 크고, B1은 하우징의 종축을 포함하는 평면, 또는 종축 및 중공 구조의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향되어, 유체가 중공 구조 주위를 흐르는 동안에 혼합되기 때문이다.
상기 장치는 고점도 유체, 특히 폴리머 또는 식품의 열교환 및 혼합 처리에 사용된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치에 의해 열교환 중에 유체가 혼합되는 것을 특히 바람직한 제1 실시예로 나타낸 것이다. 상기 장치는 내부에 구조물(4)이 배열되는 하우징(2)을 포함한다. 도 1에서, 하우징(2)은 내부 공간을 볼 수 있도록 부분적으로 절개되었다. 구조물(4)은 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)를 포함한다. 제1 유체(6)는 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)를 통과하고, 제2 유체(7)는 장치의 구성에 따라 메인 유동 방향(76)을 향하거나 반대인 방향으로 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105) 주위를 흐를 수 있다. 각각의 중공 구조(5, 105)는 복수의 중공체(71, 72, 73, 171, 172, 173)로 만들어지고, 이들 복수의 중공체는 서로 나란히 배열되어 실질적으로 서로 평행하게 연장되며 제2 유동(7)의 유동에 대하여 단일 유동 장애물 효과를 낸다. 도 1에서, 중공체(71, 72, 73, 171, 172, 173)는 원형 단면을 가지는 관(tube)으로 만들어진다. 중공체(71)는 제1 단부(74)에서 베이스(60)에 클램프되며 하우징(2)의 내측 공간으로 연장된다. 중공체(71)는 편향 부재(59)까지 연장되며, 중공체(71)와 평행하게 배열되고 편향 부재(59)로부터 베이스(60)까지 연장되는 중공체(72)로 개구된다. 따라서 중공체(71 및 72)는 제1 유체(6)를 하우징(2)의 내측 공간에서 루프 형태로 가이드한다. 따라서 제1 유체(6)가 제2 중공체(72)에 대하여 반대 방향으로 제1 중공 체(72)를 흐르는 것에 의해 폐쇄 경로가 형성된다. 편향 부재(59)는 선택적으로 다른 중공체(73, 171, 172, 173 등)로도 개구될 수 있으며, 특히 종축(3)과 직각으로 보다 길 수 있다(도 2 참조). 루프 배열에 대한 대안으로, 중공체는 EP 06118609와 유사하게 배열될 수 있으며, 본 명세서에서는 도시하지 않았다.
베이스(60)는 챔버를 포함할 수 있으며, 이 챔버로 중공체가 연장되거나 중공체가 개구되며, 이 챔버에 대하여 제1 유체(6)가 공급되고/또는 제거된다. 또한 베이스(60)는 개구부를 포함할 수 있으며, 이 개구부를 통해 제2 유체(7)가 하우징에 입출된다. 이들 개구부는 도면에는 도시하지 않았다.
제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)는 서로에 대하여 교차 배열된다. 제1 중공 구조(5)는, 종축(3)과 평행하게 연장되는 제1 섹션(8), 및 상기 제1 중공 구조의 내부에 흐르는 제1 유체(6)의 강제 편향을 일으키는 복수의 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17, 19)를 포함한다. 제2 섹션(10)은 제1 연결 부재(9)와 제2 연결 부재(11) 사이에 배치되며, 제1 유체의 중간 유동 방향은 상기 제2 섹션의 종축(3)에 대하여 적어도 일부분이 각도 α(61)로 연장된다. 이 각도 α는 종축(3)과 제2 섹션(10) 또는 제2 섹션(10)과 평행하게 연장되는 제2 섹션(12) 사이에서 설정된다. 제2 섹션(10)이 직선이 아니고 임의의 원하는 형상의 곡선인 경우, 인접하는 연결 부재(9, 11)의 2개의 단부 포인트는 제1 중공 구조(5)의 축 상에서 서로 연결된다. 가상의 직선 연결 라인과 종축(3) 사이에서 설정되는 각도는 각도(61)에 해당된다. 제2 중공 구조(105)는 하우징(2)의 내부에 배치되며 이를 통해 제1 유체(6)가 흐르고 그 주위로는 제2 유체(7)가 흐를 수 있다. 제2 중공 구조(105)는, 종축(3)과 평행하게 연장되는 제1 섹션(108), 및 상기 제2 중공 구조(105)의 내부에 흐르는 제1 유체(6)의 강제 편향을 일으키는 복수의 연결 부재(109, 111, 113, 115, 117)를 포함한다. 제2 섹션(110)은 제1 연결 부재(109)와 제2 연결 부재(111) 사이에 배치되며, 제1 유체의 유동 방향은 상기 제2 섹션의 종축(3)에 대하여 적어도 일부분이 각도 α(161)로 연장된다. 이 각도 α는 종축(3)과 제2 섹션(110) 또는 제2 섹션(110)과 평행하게 연장되는 제2 섹션(112) 사이에서 설정된다. 전술한 제1 중공 구조에 대한 설명은 임의의 원하는 형상의 곡선인 섹션(110, 112)에 유사하게 적용된다. 상기 설명은 마찬가지로 섹션(14, 16, 18, 20, 114, 116)에 적용된다. 따라서 인접하는 중공 구조(5, 105)의 제2 섹션(10, 110) 및 제3 섹션(12, 112)은 도 1에 따라 서로에 대하여 교차 배열된다. 이것은 마찬가지로 도시된 모든 다른 섹션에 적용된다. 도 1에 따른 실시예에서, 각도 α(61) 및 각도 β(161)는 실질적으로 동일한 크기이지만 반대 부호이다. 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17, 19, 109, 111, 113, 115, 117)는 반원형으로 설계되거나 도 1에 따른 원호 형상을 갖는다. 단면 평면에 유동 단면을 가지는 중공 구조(5, 105)는 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 가지는 중공 구조의 섹션의 축과 직각으로 배열되고, B1/B2의 값은 1보다 크며, B1은 하우징의 종축(3)을 포함하는 평면, 또는 상기 종축 및 상기 중공 구조(5, 105)의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향된다. 이와 관련하여, 폭(B1)은 제1 중공 구조(5)에 속하는 모든 중공체(71, 72, 73) 또는 제2 중공 구조(105)에 속하는 모든 중공체(171, 172, 173)의 폭을 의미한다. 폭(B2)은 중공 구조의 중공체의 단면 치수 또는 중공 구조의 최소 단면 치수이다. 폭(B1)은 폭(B2)과 직각으로 배치되는 중공 구조의 단면 치수이다. 본 실시예에서는 중공 구조(5) 및 중공 구조(105)의 폭(B1)이 동일하다. 중공 구조(5)에 속하는 중공체(71, 72, 73)는 실질적으로 서로 인접하여 배치되어, 중공체의 군(예를 들어 군 71, 72, 73 또는 군 171, 172, 173)이 제2 유체(7)에 대한 장애물이 되도록 한다. 대안적으로, 중공 구조의 중공체는 서로 약간 오프셋되어 배치될 수도 있다. 중공체 사이에는 간극(미도시)이 잔류할 수도 있다. 제2 유체(7)의 일부분만이 이 간극을 통과하며 제2 유체의 대부분은 중공체에 입사되기 전에 편향되어, 제2 유체의 대부분이 중공 구조 주위를 흐르거나 중공 구조를 따라 흐른다. 중공 구조(105)에 속하는 중공체(171, 172, 173)에도 마찬가지로 적용된다. 인접하는 중공 구조(5, 105) 사이에는 마찬가지로 간격이 제공될 수 있다.
중공 구조(5, 105)의 하우징(2) 부근에 위치되는 연결 부재는, 보다 양호한 혼합 및 열교환 공간을 이용하도록, 오프셋되어 배열된다(도 1에는 미도시). 이것은, 특히 제1 중공 구조(5)의 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17, 19) 또는 림에 근접하는 제2 중공 구조(105)의 연결 부재(109, 111, 113, 115, 117)가 도 5에 따라 서로 오프셋되어 배열되는 관 벤드로서 설계된 것을 의미하며, 그 이유는, 이들이 하우징(2)의 형상과 대응되기 때문이다. 관 벤드와 하우징 사이의 간격은 이 오프셋에 의해 최소화된다.
도 2는 제2 실시예에 따른 장치를 나타낸다. 이하에서는 도 1에 따른 실시예와 상이한 특징만을 설명하기로 한다. 제1 중공 구조(5)는 폭(B1) 및 폭(B2)을 갖고, B1/B2의 값은 1보다 크며, 이에 따라 실질적으로 타원형 단면을 가지는 중공 체의 내부에 유동 통로가 형성되고, 제2 중공 구조(105)에도 마찬가지로 적용된다. 도 1을 참조하여 설명한 각도 α(61) 및 각도 β(161)는 그 부호 및/또는 크기가 상이하다.
도 3은 제1 실시예에 따른 장치의 종단면도이다. 이 경우, 인접하는 중공체(371, 372, 373)는 독자의 시각에서 볼 때 순차적으로 배열된다. 도 3은 종축(3)을 포함하는 단면 평면을 따르며 도 1에 따른 제1 중공 구조(5)를 포함하는 평면과 평행한 섹션이다. 중공 구조(305)는 종축(3)에 대하여 각도 β(161)로 배열된다. 종축에 대하여 각도 α(61)로 배열되는 중공 구조(405)는 중공 구조(305) 후방에 부분적으로 도시되어 있다. 이 경우, 각도 α(61) 및 각도 β(161)는 크기가 동일하며 약 45°이다. 도 1과는 대조적으로 실질적으로 보다 많은 연결 부재가 제공된다. 변형예에서, 중공 구조는, 내측 중공 공간이 없거나 내측 중공 공간이 있으면서 제1 유체가 흐르지 않는 구조에 의해 적어도 일부분이 대체될 수 있다. 이들 변형예는 특히, 열교환 표면이 작아야 하는 경우에 이용된다.
도 4는 도 3에 따른 장치의 다른 종단면도로서, 도 3의 단면 평면과 직각으로 배치된 단면 평면을 나타낸다. 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705)는 마찬가지로 중공체, 특히 본 실시예에서는 원형 단면을 가진 관의 다발로서 만들어진다. 상기 중공 구조는 각각, 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 가지는 유동 단면을 갖고, B1/B2의 값은 1보다 크며, B1은 하우징의 종축(3)을 포함하는 평면, 또는 상기 종축 및 상기 중공 구조(5, 105)의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향된다. 이와 관련하여, 폭(B1)은 제1 중공 구조에 속하는 중공체의 다발의 폭을 의미한다. 이 경우, 중공 구조(105, 205, 305, 405, 505, 605)에 대한 B1/B2의 값은 정확하게 3이다. 림에 위치되는 중공 구조에서, B1/B2의 값은 정확하게 2이다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605)가 제공될 수 있다. 4개 내지 12개의 중공 구조가 사용되는 경우에 혼합 효과가 이상적이라는 것이 증명되었다. 중공 구조의 일부는 도 2의 실시예에 따라 설계될 수도 있다. 모든 중공 구조는 하우징(도 4에는 미도시) 내에 배열된다. 하우징은 바람직하게 원형 단면을 가지며, 특히 제2 유체(7)가 고압으로 상기 장치를 통과해야 하는 경우에 그러하다. 이용 가능한 혼합 공간을 최적화하기 위해, 중공 구조는 바람직하게 직경 D1을 가지는 봉합 실린더(enveloping cylinder) 내에 배열된다. 특히 내부 압력이 실질적으로 주위 압력과 상이하지 않은 경우에는 원형 대신에 정사각형 또는 직사각형 하우징 형상이 제공될 수도 있다. 도 4에 따른 중공 구조 전체의 직경 D1에 대한 폭 B1의 비율은 1/12 내지 1/4이다. 여기서는 간격 또는 가이드 부재(75)가 고려되지 않았다. 직경 D1은, 혼합의 균질성에 악영향을 주는 가장자리 효과(marginal effect)를 피하기 위해, 하우징의 내경과 가능한 최소로 상이해야 한다. 가장자리 효과를 피하기 위해, 림에 배치되는 중공체에 섹터형(sector-like) 가이드 부재(75)가 부착될 수 있으며, 이로 인해 가장자리 유동이 검출되고 편향되는 것이 보장된다.
도 1, 3, 4에 따른 장치는 튜브형 하우징으로 만들어진 것이며, 이 하우징은 내부에 배치되는 튜브형 루프에 의해 형성되는 중공 구조를 갖는다. 도 7에서 중공 구조는 도면의 간소화를 위해 중공 구조를 밴드로 도시하였다. 밴드의 폭은 앞 에서 정의한 값 B1에 해당된다. 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이 밴드의 형성에 의해 제2 유체(7)의 유동을 편향시킴으로써 전술한 봉합 실린더의 전체 단면에 걸친 혼합의 질 및 열교환에 대하여 최적의 균질성이 얻어진다. 따라서 하우징을 통과하는 제2 유체(7)의 명확한 플러그 흐름 거동(pronounced plug flow behaviour)이 관찰되며, 이것은 도 6에 도시한 일련의 실험 결과에서 확인할 수 있다. 본 발명에 따른 장치에서 플러그 유동 거동은 특히, 문헌에서 채널링(channelling) 및 불균등 분배(maldistribution)로서 알려진 효과를 내고/또한 대량의 열 발생 또는 열 소모를 수반하는 반응을 위한 체류 시간에 결정적인 거동을 갖는, 고점도의 뉴턴 액체(Newtonian liquid) 및 비뉴턴 액체(non-Newtonian liquid)에 적합하다. 혼합 효과 및 이에 따른 열전달 파워는 4개 내지 12개의 중공 구조를 배열함으로써 특히 전술한 유형의 유체에 대하여 최적으로 된다.
도 5는 도 3에 따른 장치의 단면도로서, 상기 장치의 종축과 직각인 평면에 배치된 단면을 나타낸다. 도 5에서는 특히, 제1 중공 구조(405)의 3개 이상의 섹션(424, 426, 428, 430, 432, 434, 436)이 이러한 단면 평면에 의해 절개된 것을 나타낸다. 제1 중공 구조(405)의 이러한 부분 요소(477)는 예를 들어 중공 구조의 섹션(432 및 434)에 의해 측방으로 한정된다. 제2 유체는 이 부분 요소(477) 및 동일한 중공 구조(405)의 인접하는 부분 요소 및 인접하는 중공 구조(5, 105, 205, 305, 505, 605, 705)의 유사한 부분 요소(77, 177, 277, 377, 577, 677, 777)를 통과한다. 부분 요소(477)의 시야(view)는 도 8에 도시한 각기둥체의 2개의 측면을 투영한 것에 해당된다. 측면이 제2 유체의 메인 유동 방향(76)(도 8)에 대하여, 동일한 크기이지만 반대 부호의 각도 α 및 β로 경사를 이루는 경우, 이 투영면은 각기둥체의 대각선을 포함한다. 따라서 제2 유체(7)는 각각의 부분 요소(477)를 균등하게 통과한다. 측부 에지가 중공 구조(405)의 중공체에 의해 형성되는 부분 요소들(477)은 도 5에 도시한 부분 요소들(377 또는 577)과 오프셋되어 배열된다. 이 경우, 중공 구조(405) 및 도시된 다른 중공 구조(5, 105, 205, 405, 505, 605, 705)의 3개 이상의 섹션(424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) 또한 단면 평면 내에 있다. 본 실시예에서 도 5에 도시한 최상부 및 최하부 가장자리 영역의 가장자리 요소(77, 777)는 부분 요소(177, 277, 377, 477, 577, 677)보다 작은 표면을 갖는다. 가장자리 영역은, 제2 유체(7)의 상당한 분량이 혼합되지 않고 다른 개방된 가장자리 영역을 따라 하우징의 내벽을 따라 흐르는 것을 방지하기 위해 섹터형 가이드 부재(75)를 포함한다. 이러한 유동 거동은 도 6의 종래 기술에 따른 열교환 반응기에서도 일어날 수 있다. 혼합물은 충분히 균질화되지 않았으며 열교환 또한 충분한 정도로 보장되지 않는다.
도 6은 상기 장치의 종축을 따라 2개의 성분으로 이루어진 제2 유체가 전진 혼합되는 것을 나타낸다. 제2 유체(7)는 3개 이상의 성분으로 이루어질 수도 있다. 도 4의 실시예에 따른 장치(1)가 상부에 도시되어 있다. 그 아래에는 2줄의 섹션이 배치되어 있으며 이들은 장치의 연결 라인으로 표시된 지점에서 취한 것이다. 위쪽 줄의 섹션은 상이한 색상의 2가지 성분으로 이루어진 제2 유체(7)의 혼합의 진행을 나타낸다. 아래쪽 줄의 섹션은 종래 기술에 따른 장치에서의 2가지 성분의 혼합을 나타낸다. 이 도면으로부터, 상기 장치에 의한 성분들의 혼합은 혼 합 경로의 대략 중간 이후에 존재하며 혼합물의 전진 균질화는 혼합 경로의 후반부에 일어나서, 혼합 경로의 전반부에서 일어난 스트랜드(strand) 형성이 대부분 사라지는 것을 알 수 있다. 상기 장치의 직경 D1의 약 2.5배 이상인 혼합 경로 후에, 실질적으로 균질한 혼합물이 존재한다. B1/B2의 비율이 1보다 큰 임의의 중공 구조를 포함하지 않고 서로 교차 배열되는 관을 갖는 종래 기술의 장치에 따르면, 동일한 혼합 경로를 따라 2가지 성분의 실질적인 혼합이 일어나지 않고 45°내지 90°의 각도로 재배치만 이루어진다. 배출 영역에서도 흑색 성분이 점유하고 있는 영역 및 백색 성분이 점유하고 있는 영역이 많이 존재한다. 따라서 도 6은 본 발명에 따른 장치에 의해 달성되는 놀라운 효과를 명백하게 보여준다.
도 7은 상기 장치의 구조물의 혼합 효과를 설명하기 위한 개략도이다. 중공 구조 주위의 제2 유체(7)의 유동 행태는 도 7에 도시한 바와 같이 밴드 주위의 유동 행태와 비교된다. 제2 유체는, 실질적으로 하우징(2)의 종축(3)을 따라 배치되는 메인 유동 방향(76)을 따라 하우징(2)의 입구 단면을 통과한다. 제2 유체(7)가 중공 구조(5, 105, 205, 305) 쪽으로 편향되면, 유동이 편향되고 이어서 열전달이 일어나며, 제2 유체(7)는 가열되거나 냉각된다. 따라서 제2 유체(7)는 폭 B1을 갖는 중공 구조(5, 105, 205, 305)의 표면으로 입사된다. 도 7에는, 도면을 간소화하고 명확하게 하기 위해, 이러한 중공 구조의 배열 중 일부분만 도시하였으며, 4개의 인접하는 중공 구조(5, 105, 205, 305)만을 도시하였다. 제1 중공 구조(5)는, 종축(3)에 대하여 각도 α(61)로 배열되는 복수의 섹션(10, 12, 14, 16, 18) 및 이들 섹션(10, 12, 14, 16, 18) 사이에 배열되는 복수의 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17)를 포함한다. 제2 중공 구조(105, 305)는, 종축(3)에 대하여 각도 β(161)로 배열되는 복수의 섹션(110, 112, 114, 116, 118, 120) 및 이들 섹션(108, 110, 112, 114, 116, 118, 120) 사이에 배열되는 복수의 연결 부재(109, 111, 113, 115, 117, 119, 121)를 포함한다. 중공 구조(205)는 중공 구조(5)와 동일한 설계로 되어 있으며 중공 구조(305)는 중공 구조(105)와 동일한 설계로 되어 있어서, 이들 2개의 중공 구조는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
도 8은 도 1, 7, 11, 12의 4개의 중공 구조(5, 105, 205, 305)의 섹션 및 제2 유체(7)의 유동을 설명하기 위한 유체 용적을 나타낸다. 제2 유체(7)의 메인 유동 방향(76)은 개략적으로 화살표로 표시하였다. 중공 구조(5)의 섹션(10) 및 섹션(12)의 일부분 및 중공 구조(105)의 섹션(112) 및 섹션(114)의 일부분은 서로에 대하여 교차 배열되어 있다. 중공 구조(205)의 섹션(210) 및 섹션(212)의 일부분 및 중공 구조(305)의 섹션(312) 및 섹션(314)의 일부분은 서로에 대하여 교차 배열되어 있다. 이들 섹션(10, 12, 112, 114, 210, 212)의 교차점을 A, B, C, D, E, F, G, H로 표시하였다. 이들 섹션을 납작하고 매우 얇은 밴드(즉, B2가 0에 근접)로 간소화되어 형성되면, 유체 용적은 각기둥(prism), 특히 도 8의 우측에 도시한 바와 같이 모서리점(A, B, C, D, E, F, G, H)을 가지는 평행육면체로 이루어지는 교차점(A, B, C, D, E, F, G, H)에 의해 둘러싸인다. 유체 용적(70)은, 모서리점(A, D, H, E)에 의해 한정되며 제2 중공 구조(105)의 제2 섹션(112)의 일부분에 의해 형성되는 제1 표면(68)을 갖는다. 유체 용적(70)은, 모서리점(B, C, G, F)에 의해 한정되며 제2 중공 구조(105)의 섹션(114)의 일부분에 의해 형성되는 제2 표 면(69)을 갖는다. 따라서 중공 구조(5, 105)는 제1 측면을 가지며, 이 측면에 제2 유체(7)가 입사되어 이 측면을 따라 제1 부분 유동(66)이 가이드된다. 제2 부분 유동(67)은 측면(68)을 빠져나와 유체 용적(70), 그 아래의 유체 용적(170), 또는 그 위의 유체 용적으로 가이드된다. 유체 용적(70)은, 모서리점(E, F, G, H)을 갖는 베이스면(62), 모서리점(A, B, C, D)을 갖는 상부면(63), 모서리점(A, B, E, F)을 갖는 제3 측면(64), 및 모서리점(C, D, G, H)을 갖는 제4 측면(65)을 포함하며, 제3 측면(64) 및 제4 측면(65)은 개방되고 제1 측면(68)은 섹션(112)으로부터 형성되며 제2 측면(69)은 섹션(114)으로부터 형성된다. 따라서 제2 유체(7)는, 베이스면(62), 상부면(63), 제3 측면(64), 및 제4 측면(65)을 통과하여, 연속적인 분할 및 부분 유동의 조합이 일어나고, 이로 인해 제2 유체(7)의 재배치 및 혼합이 일어난다. 유체 용적(70)과 인접하는 유체 용적(170)은, 도시를 명확하게 하기 위해 도 8의 우측에서 상기 장치에서의 위치에 대하여 오프셋되게 도시하였다. 유체 용적(170)은 정확하게 유체 용적(170) 아래에 위치된다. 유체 용적(170)은 마찬가지로 직각기둥으로 형성되며 모서리점(E, F, G, H, I, J, K, L)에 의해 한정된다. 유체 용적(70) 및 유체 용적(170)은 모서리점(E, F, G, H)에 의해 설정되는 베이스면 또는 상부면(62)을 갖는다. 모서리점(E, F, I, J)을 갖는 측면(164)은 섹션(212)에 의해 형성되고, 모서리점(G, H, K, L)을 갖는 측면(165)은 중공 구조(205)의 섹션(210)에 의해 형성된다. 제2 유체(7)는 모서리점(E, H, I, L)을 갖는 개방된 측면(168)을 통해 들어가며, 제1 부분 유동(166)은 섹션(210)이 포함하는 각도(61)로 편향되며, 제2 유체(7)의 메인 유동 방향(76)은 종축(3)의 방향으로 연장된다. 다른 부분 유동(167)은 모서리점(E, F, G, H)을 갖는 상부면(62)을 통해 빠져나가고, 또 다른 부분 유동(180)은 유체 용적(170)의 모서리점(I, J, K, L)을 갖는 베이스면(162)을 빠져나간다. 따라서 이 상부면 또는 베이스면(62)을 통해 부분 유동(67, 167)의 입출이 동시에 일어나서, 제2 유체(7)의 혼합이 일어난다.
도 9에 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치의 다른 실시예를 나타내었다. 도 9에서 하우징(2)은 절개되어 있으며 구조물의 하부는 수직 방향으로 오프셋된 것으로 나타내어, 제1 및 제2 중공 구조(5, 105, 205, 305)로서 형성된 구조물(4)이 적어도 부분적으로 보이도록 하였다. 구조물의 일부분은 간소화를 위해 도시를 생략하였다. 연결 부재(11, 13, 15, 111, 211, 213, 311, 313)는 V자 형상이다. 본 실시예에서는 중공 구조(5, 105, 205, 305) 내부를 흐르는 제1 유체(6)를 일부의 중공체(71, 72, 73) 내부에서 반대방향으로 가이드하는 것도 가능하다. 대안적으로, 중공체에 대한 제1 유체(6)의 유입은 하우징의 제1 단부에서 일어날 수 있으며 유출은 하우징의 반대쪽 단부인 제2 단부(미도시)에서 일어날 수 있다. 각도 α(61) 및 각도 γ(91)는, 하우징(2)의 종축(3)과, 제1 중공 구조(5, 205)의 섹션(10, 12, 14, 210, 212, 214)에 의해 형성되는 V자 형상의 림(limb) 사이에서 교대로 설정된다. 각도 β(161) 및 각도 δ(191)는, 하우징(2)의 종축(3)과, 제1 중공 구조(105, 305)의 섹션(110, 112, 310, 312, 314)에 의해 형성되는 V자 형상의 림(limb) 사이에서 교대로 설정된다. 각도 α 및 γ 또는 각도 β 및 δ는 동일한 중공 구조의 섹션이 종축과 평행함으로써 교대로 설정되지만, 도 7 및 8에 도시한 제2 유체(7)를 위한 유동의 모델은 그럼에도 불구하고 본 실시예와 동일한 방식으로 사용되며 이하에서 도 10에 따른 변형을 설명하기로 한다. 추가의 가능성은, 회수 장치 또는 회수기에 대한 제1 유체(6)의 유출을 제공하도록 구성되는 것이다. 제1 유체(6)의 적어도 일부 흐름은 이 회수 장치(미도시)에서 함께 가이드되며 후속적으로 제1 및 제2 중공 구조(5, 105, 205, 305)에 재분배된다.
도 10은 도 9에 따른 실시예의 변형을 나타내는 것으로, 도 2에 따른 중공 구조를 사용하고 있다. 도 7 및 8에 도시한 혼합 원리 또한 종축(3)에 대하여 상이한 각도 α(61) 및 γ(91), 그리고 각도 β(161) 및 δ(191)로 배열되는 림을 구비한 V자 형상의 부분을 위해 구현된 것이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치를 나타내는 것으로, 제1 중공 구조(5, 205, 405, 605) 및 제2 중공 구조(105, 305, 505)가 서로 교차 배열되어 있다(도 12의 좌측의 중공 구조 표시 참조). 하우징(2)은 이중 재킷으로 이루어지며 그 내부에는 제1 유체(6)가 흐른다. 이중 재킷의 2개의 벽체(79, 81) 사이에는 분리 부재(78)가 배치되며 이로 인해 이중 재킷의 내부에서 유동 방향이 반대인 영역이 분리될 수 있다. 도 11에서 이중 재킷은 절개되어 도시되어 있으며, 이 평면에는 이중 재킷의 벽체(79, 81)의 종축(3)이 포함된다. 이 실시예에서 벽체(79, 81)는 동심 실린더로 이루어져 있다. 복수의 제1 및 제2 중공 구조(405, 505)가 내측 벽체(79)에 부착되며 그 주위로 제2 유체(7)가 흐를 수 있다. 제2 유체(7)의 메인 유동 방향은 종축(3)의 방향에 배치된다. 제2 유체(7)는, 벽체(79)의 내부에서 연장되는 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605)에 입사되기 때문에, 이들 구조물(4), 즉 제1 및 제2 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605) 전체에 의해 편향된다. 제1 중공 구조(5, 205, 405, 605) 및 제2 중공 구조(105, 305, 505)는 각각, 도 1, 3, 4, 5, 9에 도시한 바와 같이 복수의 중공체로 이루어질 수 있다. 제1 중공 구조(5, 205, 405, 605)는 종축과 각도 α(61)를 이루고, 제2 중공 구조(105, 305, 505)는 종축과 각도 β(161)를 이룬다. 각도 α(61) 및 β(161)는 바람직한 변형에서 동일한 크기이지만 반대 부호를 가질 수 있다. 여기서 제1 유체(6)는 도 1에 도시한 것과 같이 베이스(60)를 거쳐 중공 구조를 통과하지 않고, 내측 벽체(79)의 내벽을 거쳐 중공 구조를 통과한다. 도 8의 도시 및 그와 연관되는 설명 또한, 인접하는 중공 구조의 교차 배열이 존재하기 때문에, 이 실시예에 적용될 수 있다.
도 12는 도 11에 도시한 실시예에 따른 장치의 2개의 단면을 나타낸다. 도 12의 좌측은 하우징(2)의 횡단면을 나타낸다. 내측 벽체(79) 및 외측 벽체(81)는 절개되어 도시되어 있다. 제1 유체의 투입 및 배출을 위한 스터브(82, 83)는 이 단면도에는 도시되어 있지 않다. 내측 벽체(79)와 외측 벽체(81) 사이에는 2개의 분리 부재(78)가 배치되어 있다.
도 12의 우측은 하우징(2)의 종단면을 나타내며, 제1 유체(6)의 흐름 방향을 나타낸다. 입구 스터브(82)를 통해 내측 벽체(79)와 외측 벽체(81) 사이의 중간 공간으로 들어가는 제1 유체(6)는 이 중간 공간을 통과하며, 교차 배열된 제1 및 제2 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605)의 내부로 들어간다. 제1 유체(6)는 교차 방식으로 중공 구조를 통과하며, 내측 벽체(79) 및 외측 벽체(81)에 의해 한정되는 중간 공간에서 하우징(2)의 하반부에 부분 유동이 투입되고 배출 스터브(83)를 통해 배출된다. 제2 유체(7)는 내측 벽체(79)의 내부를 흐르며 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605)에 의해 편향된다. 열교환은 중공 구조를 따라 그리고 내측 벽체(79)의 표면에 걸쳐서 동시에 일어난다. 여기서 회수 부재는, 제1 유체(6)의 상당한 부분이 바이패스를 형성하고 중공 구조(5, 105, 205, 305, 405, 505, 605)를 통과하지 않고 다시 장치로부터 유출되는 것이 방지될 수 있는 경우에만 의미가 있다. 회수 부재(84)는 하우징(2)의 제2 단부에 부착된다. 중공 구조 중 일부는 회부 부재(84)로 개구되어, 제1 유체(6)가 중공 구조를 통과한 후에 회수 부재에 수용되도록 한다. 중공 구조 중 일부에는 제1 유체가 충전될 수 있으며, 회수 부재로부터 출발하여, 회수 부재가 적어도 부분적으로 분배 부재의 기능을 가지도록 한다. 회수 부재는 제1 유체(6)가 중공 구조를 통과하지 않고 바이패스를 형성하는 것을 방지하는 차단 부재(85)를 갖는다. 차단 부재(85)는 링 형상으로 만들어질 수도 있으며, 제2 유체(7)가 들어가는 통로를 가져서 제2 유체가 이중 재킷에서 제1 유체(6)에 대한 카운터 플로우 또는 중공 구조 내에서 가이드되는 제1 유체(6)에 대한 크로스 플로우로 흐르도록 한다.
이와는 대조적으로, 제2 유체(7)가 차단 부재에 배치된 통로를 통해 빠져나가는 경우, 흐름이 이중 재킷 내에서 일어나는 것이라면 서로 패러렐 플로우로 일어나고, 제1 유체가 중공 구조를 통과하는 것이라면 서로 크로스 플로우로 일어난다. 도 12에서 B1/B2의 비율은 1보다 크다. 따라서 제2 유체(7)의 혼합 및 열교환이 대폭 향상된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 장치의 종단면도이다.
도 4는 도 3에 따른 장치의 다른 종단면도로서, 도 3의 단면 평면과 직각으로 배치된 단면 평면을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 따른 장치의 단면도로서, 상기 장치의 종축과 직각인 평면에 배치된 단면을 나타내는 도면이다.
도 6은 2개의 성분으로 이루어진 제2 유체가 상기 장치의 종축을 따라 전진 혼합되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 상기 장치의 구조물의 혼합 효과를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 7의 상세도로서, 유동의 설명을 위한 유체 용적을 나타낸 도면이다.
도 9는 V자 형상으로 편향되는 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 V자 형상으로 편향되는 실시예의 변형을 나타내는 도면이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 장치의 2개의 단면을 나타내는 도면이다.

Claims (22)

  1. 내부에 구조물(4)이 배치되는 하우징(2)을 포함하고,
    상기 구조물(4)은, 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)를 포함하며, 제1 유체(6)가 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105)를 통과하고, 제2 유체(7)가 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105) 주위를 통과하고,
    상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105)는 서로 교차 배열되고,
    상기 중공 구조(5, 105)는 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 갖는 유동 단면을 가지며, B1/B2의 값은 1보다 크고,
    상기 제1 폭(B1)은 상기 하우징의 종축(3)을 포함하는 평면, 또는 상기 종축 및 상기 중공 구조(5, 105)의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향되는,
    유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유체(7)는, 실질적으로 상기 하우징(2)의 종축(3)을 따라 배치되는 메인 유동 방향(76)을 따라 상기 하우징(2)의 입구 단면을 통과하는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구조물(4)은 최소 4개 및 최대 12개의 중공 구조(5, 105)로 형성되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 구조(5, 105)는 복수의 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17, 19, 109, 111, 113, 115, 117, 119)를 포함하고, 이로 인해 상기 중공 구조(5, 105)의 내부를 흐르는 상기 제1 유체(6)의 강제 편향이 이루어지는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 중공 구조(5)는, 상기 종축(3)과 평행하게 연장되는 제1 섹션(8)을 포함하며 상기 제1 중공 구조의 내부를 흐르는 상기 제1 유체의 강제 편향이 일어나는 복수의 연결 부재(9, 11, 13, 15, 17, 19)를 갖고, 제1 연결 부재와 제2 연결 부재 사이에 제2 섹션이 배치되며, 상기 제2 섹션에서 상기 제1 유체(6)의 중간 유동 방향이 상기 종축(3)에 대하여 각도 α(61)로 적어도 부분적으로 연장되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 중공 구조(105)가 상기 제1 중공 구조(5)에 인접하여 배열되고, 상기 제2 중공 구조(105)는 연결 부재(109, 111, 113, 115, 117, 119)에 의해 연결되는 섹션(108, 110, 112, 114, 116, 118)을 포함하고, 상기 제1 유체의 중간 유동 방향은 상기 섹션에서 상기 종축(3)에 대하여 각도 β(161)로 적어도 부분적으로 연장되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 각도 α(61) 및 β(161)는 그 부호 및/또는 크기가 상이한, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각도 α(61) 및 β(161)는 실질적으로 동일하지만 반대 부호를 가지는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 부재 중 적어도 일부는 실질적으로 반원 형상으로 만들어진, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  10. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 부재 중 적어도 일부는 V자 형상 또는 U자 형상으로 만들어진, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중공 구조(5)는 하나의 제1 중공체 또는 복수의 제1 중공체(71, 72, 73)를 포함하고, 상기 제2 중공체(105)는 하나의 제2 중공체 또는 복수의 제2 중공체(171, 172, 173)를 포함하는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 중공체(71, 72, 73) 및/또는 상기 제2 중공체(171, 172, 173)는 각각 실질적으로 평행하게 연장되는 관의 다발(bundle of tubes)로 만들어진, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    다발의 상기 중공체(71, 72, 73)는 서로 약간 오프셋된, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    다발의 상기 중공체(71, 72, 73) 사이에는 소정의 간극이 구비되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 구조(105)는 제1 표면(68)을 가지며, 상기 제1 표면(68)에 상기 제2 유체(7)가 입사되고 상기 제1 표면(68)을 따라 제1 부분 유동(66)이 가이드되며, 상기 제1 표면(68)을 벗어나는 제2 부분 유동(67)은 유체 용적(70), 또는 유체 용적(70)의 위 또는 아래의 유체 용적(170)으로 가이드되고, 상기 유체 용적(70)은 3개의 인접하는 중공 구조의 림에 의해 형성되며 모서리점(A, B, C, D, E, F, G, H)에 의해 한정되는 6개의 직사각면을 갖는 각기둥체(prismatic body)로 만들어져서 베이스면(62, E, F, G, H)과 상부면(63, A, B, C, D), 그리고 제1 및 제2 측면(64, A, B, D, F 및 65, C, D, G, H)이 개방되고 다른 측면들은 제1 표면(68) 및 제2 표면(69)의 일부분으로부터 형성되고, 제2 유체(7)는, 베이스면(62), 상부면(63), 제1 측면(64), 및 제2 측면(65)을 통과하여, 연속적인 분할 및 부분 유동의 조합이 일어날 수 있고, 이로 인해 상기 제2 유체(7)의 재배치 및 혼합이 일어나는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 구조(5, 105)의 적어도 일부가 개구되는, 상기 하우징(2)의 제2 단부에 회수 부재(84)가 부착되는, 상기 회수 부재(84)로 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 중공 구조(5, 105)의 적어도 일부는 상기 회수 부재(84)로부터 출발하는 제1 유체(6)로 채워질 수 있는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 서로에 대한 카운터 플로우(counter-flow) 또는 서로에 대한 크로스 플로우(cross-flow) 또는 패러렐 플로우(parallel-flow) 또는 서로에 대한 크로스 패러렐 플로우(cross-parallel-flow)로 가이드되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유체(7)는 서로 간에 화학 반응을 일으키는 성분들을 포함하는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 인접하는 중공 구조(5, 105) 사이에 간격이 구비되는, 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 장치.
  21. 유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은 내부에 구조물(4)이 배열되는 하우징(2)을 포함하는 장치에 의해 실행되며, 상기 구조물(4)은 제1 중공 구조(5) 및 제2 중공 구조(105)를 형성하고, 제1 단계에서, 제1 유체(6)는 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105)를 통과하고 상기 제2 유체(7)는 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105) 주위를 흐르며, 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105)는 서로 교차 배열되고,
    상기 제2 유체(7)는, 상기 제1 중공 구조(5) 및 상기 제2 중공 구조(105)가 각각 제1 폭(B1) 및 제2 폭(B2)을 갖는 유동 단면을 가지며, B1/B2의 값은 1보다 크고, 상기 제1 폭(B1)은 상기 하우징의 종축(3)을 포함하는 평면, 또는 상기 종축 및 상기 중공 구조(5, 105)의 축과 평행한 선에 대하여 직각으로 배향되기 때문에, 상기 중공 구조(5, 105)를 통해 편향되어, 상기 제2 유체(7)는 상기 중공 구조 주위를 흐르는 동안에 혼합되는,
    유체 매질의 열교환 및 혼합 처리를 위한 방법.
  22. 제22항에 있어서,
    고점도 유체, 특히 폴리머 또는 식품의 열교환 및 혼합 처리를 위한 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 장치의 사용.
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