KR20100010529U - 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각탑에서 냉각수를 분산시키기 위한 스프레이노즐 구조를 개선한 냉각효율과 조립성을 개선한 냉각탑에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑은 실내의 열교환기를 거쳐 나온 가열된 물을 실외의 냉각탑으로 이송하도록 하는 도관, 도관에 의하여 이송된 물을 스프레이노즐에 의하여 냉각탑의 베플을 향하여 분무토록 하는 스프레이노즐부, 분무된 물을 대기와 접촉하면서 서서히 하강토록 하는 베플, 외부의 공기를 흡입하여 베플로 이송토록하는 공기순환수단, 그리고 베플을 통과하여 냉각된 물을 수거토록 하여 필터를 통하여 다시 실내로 인입가능한 도관으로 연결토록 하면서 일정한 수위를 유지토록 하는 수저장부로 구성되어진다. 여기서 스프레이노즐은 더워진 냉각수를 가능한 공기와 접촉을 많이 하도록 분산시켜 주는 노즐이며, 노즐의 구조와 형상에 따라 냉각기능에 차이가 있다.

본 고안은 냉각수 도관체결되어져 스프레이아암을 연결하도록 하는 스프레이체결티이, 그리고 이 스프레이체결티이에 체결되어지는 굴곡 구조의 스프레이아암을 임의로 체결과 분리가 자유롭게 구성하였다. 또한 이 스프레이아암에는 확장비임과 미드플레이트 그리고 반사캡으로 구성된 노즐을 조립하도록 하였다.

이러한 조립구조는 현장의 상황에 따라 업스프레이, 다운스프레이 혹은 양방향스프레이아암에 의한 평행스프레이가 모두 하나의 부품으로 가능하게 되었다. 그결과 조립공수가 줄고 유지보수가 극히 용이하다. 또한 기존에 이미 설치되어있는 냉각탑이라하여도 그 냉각탑에 적합한 다운스프레이나 업스프레이로의 변경이 가능하게 되어, 최적의 냉각탑 기능이 발휘되게 하였다.

냉각탑, 스프레이노즐

Description

스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑{Cooling tower for the better cooling efficiency by the newly developed spray nozzle}

본 고안은 냉각탑의 냉각수를 균일하게 분산시키기 위한 냉각효율과 조립성을 개선한 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑은 케이싱내부에 모터에 의하여 회전하는 팬블레이드를 상부에 설치하고, 그 하부에 살수장치, 필러, 수조가 설치되어져 있다. 냉각탑에 공급된 더워진 온수는 이곳에서 열교환이 이루어져 냉각되며, 냉각을 위한 가장 흔한 방식으로 수냉식 살수장치에 의하여 이루어진다.

살수장치는 팬블레이드에 의하여 진행하는 공기와 가능한 많은 접촉이 이루어지도록 더워진 온수를 분산시켜 준다. 이러한 분산이 효과적으로 이루어지기 위하여 봉상구조위 파이프에 노즐을 다수개 천공설치하여 이곳을 통하여 더워진 물이 분산시켜지도록 한다. 파이프에 설치되는 노즐에는 물이 분산가능하도록 다양한 노력이 이루어지고 있다.

살수장치에 사용되는 파이프는 일반적으로 중공의 금속재 혹은 합성수지재 파이프에 일정하게 천공하여, 살수를 위한 노즐을 부착하는 형태이다.

냉각탑에서 냉각수가 균질하게 분산되기위하여 파이프에 분산노즐을 설치하고 있다. 이러한 노즐의 형태는 냉각탑의 형태에 따라 다양하게 설치되어야 한다.

기존의 스프레이노즐 방식은 단순하고 획일적인 하향식 또는 상향식에 국한되어 사용 되었다. 이런 방식은 기존 냉각탑이나 유사한 기계설비에서 내부 설비 여건에 따라 다양한 형태로 유체를 분산시켜줌으로 성능향상과 설비 개선에 중점을 두고 개발되어야 함에도 직선형 파이프를 그대로 사용하다 보니 설치가 제한될 수 밖에 없다.

한국 실용등록 제283768호에서는 분무도관의 상측에 분무공을 형성하되 이 분무공위에 중앙이 볼록한 반구상의 반사구조물을 설치하여 분사가 좀더 잘 되도록 구성하고 있다. 이러한 구성으로 인하여 가능한 장시간 냉각수가 공기와 접하도록 하여 잠열의 효율적인 교환이 이루어지도록 한다.

이러한 구조는 냉각탑이 냉각수와 공기의 흐름에 의하여 평행류형, 직교류형, 역류형으로 구분되어지며, 이 형태별로 분무도관의 설치형태가 달라져야 한다. 또한 설치가 되었다 하여도 냉각용량의 차이로 인하여 분무도관의 교체설치가 어려운 것이 종래의 고정형 분무도관과 노즐의 형태이다.

본 고안자는 도 1에 도시하듯이 직교류식 냉각탑의 상향식 분무장치를 실용등록 제 3578335호를 개발하였다. 이 등록고안은 콘크리트 베이슨(10)의 상부에 루버(50)가 양측면에 형성된 케이싱 월(12)이 설치되어 있으며, 케이싱 월(12)의 상 측부에는 다수의 팬 스택(30)이 제공된 팬 데크(20)가 형성되어 있다.그리고, 케이싱 월(12)의 상측부에 위치된 디스트리뷰션 베이슨에는 제어 밸브가 부설된 디스트리뷰션 박스(40)가 제공되어 있으며, 디스트리뷰션 박스(40)는 디스트리뷰션 헤더(36)와 제어 밸브에 의해 선택적으로 연통되어 있다. 여기서, 디스트리뷰션 헤더(36)의 단부는 팬 데크(20)의 하측부에 위치된다.팬 스택(30)은 구동 모터(34)와 연동된 송풍팬(32)으로 구성되며, 팬 데크(20)에 냉각 용량에 따라 복수 개 설치되어있다. 그리고, 루버(50)의 내측부에는 하니콤 또는 격자 형상의 충전재(60)가 중심 부분에 제외하고 각기 마주보도록 제공되어 있다. 여기서, 충전재(60)의 재질은 합성 수지가 바람직하다. 또한, 비산을 방지하기 위한 엘리미네이터(70)가 충전재(60)의 마주보는 측면에 각기 제공되어 있다.

상기한 구성에 의하여 냉각수가 상향분사에 의한 효율성 제고가 높아지는 점이 있으나, 공장이나 사무실의 시설물이 점차 대형화하고, 에너지 절감의 효과를 높이려는 요구가 높아지게 되면서 동일용량의 냉각탑에서 보다 효율적인 냉각성능을 개선할 필요가 있었다.

본 고안은 스프레이노즐을 가변식 아암에 의하여 냉각수 도관과 연결가능하게 하여 현장의 설치형태에 맞추어 분무도관과 노즐을 상향식이던 하향식이던 필요한 형태로 임의로 설치가능하게 하고자 한다.

본 고안은 또한 이미 설치되어 운용중인 냉각탑이 현재 다운스프레이 혹은 업스프레이 형식일 경우라 하여도 다운 혹은 업스프레이형으로 수정교체가능하게 하는 분무도관과 노즐을 제공하고자 한다.

본 고안은 냉각수가 분무되어지면서 냉각수의 산란효과를 극대화한 분무도관과 노즐을 제공하고자 한다.

본 고안은 냉각수 도관에 임의로 조립체결가능한 스프레이아암과 이 스프레이암에 조립되어지는 노즐을 분리 구성한 스프레이구조에 의하여 분무도관의 형태와 냉각탑의 형태에 구애받지 않고 다운, 업 스프레이를 임의로 설치가능하게 하였다.

본 고안은 스프레이아암과 냉각수 도관의 체결시에 다운 스프레이와 업스프레이를 임의로 선택하여 설치가능하다. 따라서 냉각탑에 가장 최적의 스프레이 혀태로 냉각수가 공급되므로 냉각효율을 극대화할 수 있게 되었다.

또한 지관의 굵기를 조금 키우면서 개수를 1/2로 줄여 설치 단순화 및 설치 시간을 절약하고, 유체의 흐름을 원활하게 하였다. 특히 냉각탑에서 상향식이 하향식보다 열교환 효과가 좋은데, 이는 물이 충진물까지 떨어지는 시간을 최대화하고, 큰 낙차폭을 이용해 열교환이 최대한 잘 이루어 지고, 이로 인해 많은 효율을 얻을 수 있기 때문이다.

본 고안은 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑에 관한 것이다.

본 고안은 스프레이체결티이와 스프레이아암 그리고 노즐을 새롭게 개선하여 조립성을 높이는 동시에 냉각수의 분산효율을 극대화한 냉각탑에 관한 것이다.

본 고안의 대표적 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.

본 고안은 실내의 열교환기를 거쳐 나온 가열된 물을 실외의 냉각탑으로 이송하도록 하는 도관, 도관에 의하여 이송된 물을 스프레이노즐에 의하여 냉각탑의 베플을 향하여 분무토록 하는 스프레이노즐부, 분무된 물을 대기와 접촉하면서 서서히 하강토록 하는 베플, 외부의 공기를 흡입하여 베플로 이송토록하는 공기순환수단, 그리고 베플을 통과하여 냉각된 물을 수거토록 하여 필터를 통하여 다시 실내로 인입가능한 도관으로 연결토록 하면서 일정한 수위를 유지토록 하는 수저장부로 구성된 수냉각 시스템의 냉각탑에 있어서,

냉각수 도관(100)에 하체결부(51)가 체결되며, 하체결부와 수직으로 교차되도록 배치된 좌.우측체결부(52)(53)가 형성된 스프레이체결티이(50),

상기한 스프레이체결티의 좌.우측체결부와 체결되기 위한 고정체결부(61)가 일측에 형성되며 굴곡부(62)에 의하여 수직으로 굴곡되어진 노즐고정부(63)가 형성된 중공구조의 스프레이아암(60),

상기한 스프레이아암의 노즐고정부에 하체결부(71)가 체결되어져 스프레이아암과 고정되어지며, 좌우로 경사지게 확장되어지는 확장비임(72)이 미드플레이트(73)에 연결되어지며, 이 미드플레이트에서부터 내측으로 경사지게 수축비임(74)이 연결되어져 상단의 반사캡(75)에 의하여 상단이 차단되어지도록 구성한 노즐(70)으로 구성되어진 스프레이노즐구조에 관한 것이다.

본 고안에서 스프레이체결티이(50)는 도 2에 도시하듯이 좌우측에 스프레이아암이 체결가능하도록 암나사가 설치되어져 있으며, 하부에는 냉각수 도관에 직접 체결가능하도록 숫나사가 형성되어져 있다.

스페리이체결티이의 냉각수도관과 체결되는 하체결부(51)에는 확장윙(51a)가 냉각수 도관의 외부를 감쌀 수 있도록 확장 설치되어지며, 이곳에는 도관과 체결하기 위한 체결공(51b)들이 설치되어져 있다. 확장윙과 하체결부의 단부사에는 거리(d)에 해당하는 간격을 둔다. 이 거리에는 도관에 대한 밀봉효과를 높이기 위하여 고무재팩킹을 충진가능하게 한다.

본 고안에서 스프레이아암은 스프레이체결티이와 체결되는 곳은 수평으로 구성하고, 노즐이 체결될 부분은 수직으로 굴곡되도록 하였다.

스프레이체결티이와 스프레이아암이 체결된 다음에 도 3과 4와 같이 스프레이아암을 필요에 따라 업스프레이 혹은 다운스프레이로 현장 조절이 가능하다.

본 고안의 또 다른 특징으로는 상기한 스프레이아암을 좌스프레이아암과 우 스프레이아암을 하나로 일체화하여 주는 양방향스프레이아암에 관한 것이다.

보다 구체적으로는 도 6에 도시하듯이 좌.우스프레이아암의 고정체결부를 서로 일체화한 양방향스프레이아암(69)이다. 이러한 구조는 조립장소에 따라 좌우를 분리할 필요가 없는 곳에 하나로 일체화하여 조립공수를 줄이게 하여 작업의 효율성을 높이게 한다.

본 고안에서 노즐은 미드플레이트(73)의 중앙에 통공(73a)를 형성하였다. 이 통공을 통하여 하부에서 비산분무하는 냉각수가 이곳을 일부는 통과하고 일부는 미드플레이트에 반사되어 비산 낙하하게 된다.

또한 미드플레이트에서부터 내측으로 경사지게 수축비임(74)의 상단에 설치된 반사캡(75)은 미드플레이트보다 작게 구성하여, 통공을 통과한 물이 다시 이곳에서 반사되어 비산이 이루어지게 한다. 또한 상기한 반사캡의 상측에는 원형돌기(73b)를 중앙에 설치하면서 상측으로 삼각형상의 반사팁(73c)를 설치하여 반사캡을 통과하거나 혹은 미드플레이트를 통과하여 상부로 비산후 중력에 의하여 낙하하는 물이 이곳에 부딪쳐 난반사가 이루어지게 한다. 이러한 구조로 인하여 냉각수는 내부에 포함한 잠열이 효과적으로 공기에 이탈되어진다.

본 고안에서 상기한 노즐의 구조의 또 다른 예로 도 10에 도시하듯이 반사캡의 원형돌기(7433b)를 없애고 이곳에 제2통공(73d)을 형성하면 다운스프레이의 경우 보다 효율적으로 냉각수를 분산시킬 수 있다.

도 1은 종래 대형 냉각탑의 설치상태를 도시한 구조도,

도 2 는 본 고안의 업스프레이형태 조립분해상태의 정면도,

도 3 은 본 고안의 다운스프레이형태 조립분해상태의 정면도,

도 4 는 본 고안의 스프레이아암의 단면도,

도 5 는 본 고안의 스프레이체결티이의 부분절개단면도,

도 6 은 본 고안의 스프레이체결티이의 평면도,

도 7 과 8은 본 고안의 양방향 스프레이아암의 정면도 및 평면도,

도 9 는 본 고안의 스프레이노즐의 사시도,

도 10 은 본 고안의 스프레이노즐의 또 다른 실시예의 사시도임.

Claims (5)

1. 실내의 열교환기를 거쳐 나온 가열된 물을 실외의 냉각탑으로 이송하도록 하는 도관, 도관에 의하여 이송된 물을 스프레이노즐에 의하여 냉각탑의 베플을 향하여 분무토록 하는 스프레이노즐부, 분무된 물을 대기와 접촉하면서 서서히 하강토록 하는 베플, 외부의 공기를 흡입하여 베플로 이송토록하는 공기순환수단, 그리고 베플을 통과하여 냉각된 물을 수거토록 하여 필터를 통하여 다시 실내로 인입가능한 도관으로 연결토록 하면서 일정한 수위를 유지토록 하는 수저장부로 구성된 수냉각 시스템의 냉각탑에 있어서,

   냉각수 도관(100)에 하체결부(51)가 체결되며, 하체결부와 수직으로 교차되도록 배치된 좌.우측체결부(52)(53)가 형성된 스프레이체결티이(50),

   상기한 스프레이체결티의 좌.우측체결부와 체결되기 위한 고정체결부(61)가 일측에 형성되며 굴곡부(62)에 의하여 수직으로 굴곡되어진 노즐고정부(63)가 형성된 중공구조의 스프레이아암(60),

   상기한 스프레이아암의 노즐고정부에 하체결부(71)가 체결되어져 스프레이아암과 고정되어지며, 좌우로 경사지게 확장되어지는 확장비임(72)이 미드플레이트(73)에 연결되어지며, 이 미드플레이드에서부터 내측으로 경사지게 수축비임(74)이 연결되어져 상단의 반사캡(75)에 의하여 상단이 차단되어지도록 구성한 노즐(70)으로 구성되어진 스프레이노즐부에 의한 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑.
2. 제 1 항에 있어서,

   스프레이체결티이(50)의 냉각수도관과 체결되는 하체결부(51)에는 확장윙(51a)이 설치되어지며, 이곳에는 도관과 체결하기 위한 체결공(51b)들이 설치되어지며, 확장윙과 하체결부의 단부사에는 거리(d)에 해당하는 간격을 두는 것을 특징으로 하는 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑.
3. 제 1 항에 있어서,

   스프레이아암의 고정체결부를 서로 일체화한 양방향스프레이아암(69)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑.
4. 제 1 항에 있어서,

   노즐의 미드플레이트(73)의 중앙에 통공(73a)를 형성하며,

   상기한 미드플레이트에서부터 내측으로 경사지게 수축비임(74)의 상단에 설치된 반사캡(75)은 미드플레이트보다 작게 구성하며,

   상기한 반사캡의 상측에는 원형돌기(73b)를 중앙에 설치하면서 상측으로 삼각형상의 반사팁(73c)를 설치하는 것을 특징으로 하는 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑.
5. 제 4 항에 있어서,

   노즐의 반사캡(75)에 제2통공(73d)을 형성하는 것을 특징으로 하는 스프레이노즐의 수분산성과 조립성 개선에 의한 고냉각효율의 냉각탑.

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