KR20110114067A - 공냉식 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공냉식 열교환기에 관한 것으로서, 파이프 외주면에, 그 길이방향으로 따라 나선형을 이루고서 방사바깥방향으로 뻗어 있는 핀을, 외접시키고, 핀의 나선형의 외주면에 둘레방향으로 서로에 일정 간격을 두고서 복수개 절결부를 형성시키어, 핀이 방사상 길이를 국소적으로 짧게 하는 수단을 공냉식 열교환기에 제공하여, 열교환율을 증대시킬 수 있다.

Description

공냉식 열교환기{air cooled heat exchanger}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공냉식 열교환기에 관한 것이다.

종래의 공냉식 열교환기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 구리로 된 원형의 파이프(1)를, 알루미늄합금재의 박판인 핀(2)의 관통구멍에 관통시켜 끼운 후, 기계적인 힘이나 유압에 의해 파이프를 확관함으로써 핀에 파이프를 밀착시켜 그 결합상태를 유지하고, 외부의 공기가 핀과 부딪치게 되면, 핀을 가운데 두고 경계층인 2개의 공기흐름층이 발생되고, 상기 2개의 공기흐름층과 핀이 접촉하여 열이 핀에서 파이프로 또는 파이프에서 핀으로 열전달이 잘 되도록 한 것이다.

이러한 구조된 공냉식 열교환기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 핀(2)이 파이프(1)에 대하여 방사바깥방향으로 뻗어 있되, 그 외곽테두리가 장방형으로 되게 뻗어 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 외곽테두리의 모서리에 위치된 핀부분(2a)이 다른 외곽테두리에 위치된 핀부분(2b)보다도 파이프의 외주면에 대하여 상대적으로 멀리 위치되게 되어 있다.

모서리에 위치된 핀부분(2a)이 파이프의 외주면에 대하여 멀어지면 멀어질 수로록 외부공기가 핀에 접촉하였을 때 핀을 가운데 두고 발생되는 경계층인 2개의 공기흐름층(3) 간의 간격이 더욱 더 벌어지게 되어, 종래의 공냉식 열교환기는 열전달효율이 낮아지게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 공냉식 열환기는 파이프(1)가 수평방향으로 배열되어 있어서, 파이프(1) 내에서는 열교환될 피처리액이 중력에 의해 한쪽으로 즉, 바닥쪽으로 쏠려 파이프(1)의 둘레방향으로 골고루 분포되지 않아, 파이프의 둘레방향에서 골고루 핀(2)과의 열전달이 제대로 이루지지 않는다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것을 과제로 가지고 있다.

본 발명은, 파이프 외주면에, 그 길이방향으로 따라 나선형을 이루고서 방사바깥방향으로 뻗어 있는 핀을, 외접시키고, 핀의 나선형의 외주면에 둘레방향으로 서로에 일정 간격을 두고서 복수개 절결부를 형성시키어, 핀이 방사상 길이를 국소적으로 짧게 하는 제1수단을 공냉식 열교환기에 제공하여, 상기 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 수평방향으로 배열된 파이프 내부에 열십자형 단면을 갖는 격벽 봉을 삽입하여, 파이프 내의 열교환될 피처리액이 파이프 내에서 둘레방향으로 골고루 분포되게 하는 제2수단을 공냉식 열교환기에 제공하여, 상기 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단인 제1수단에 의해, 핀의 방사상 길이를 종래보다 전체적으로 짧게 함과 동시에 국소적으로도 짧게 하여서, 경계층인 공기흐름층과 핀 간의 폭을 감소시켜 열전달효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단인 제2수단에 의해, 파이프 내의 열교환될 피처리액이 파이프 내에서 둘레방향으로 골고루 분포되게 하여 열전달효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 상기 제1 및 제2수단을 공냉식 열교환기에 제공함으로써, 종래보다 더욱 더 열전달효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래의 공냉식 열교환기에 구비된 파이프와 핀을 도시한 도면,
도 2는 핀의 방사상 길이에 따른 경계층인 공기흐름층 간의 거리를 도식적으로 설명한 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 공냉식 열교환기에 구비된 파이프와 핀을 도시한 도면, 및
도 4는 도 3의 파이프에 내장된 격벽봉을 도시한 단면도.

이하, 본 실시예에 따른 공냉식 열교환기를 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 3에는 본 실시예의 공냉식 열교환기가 부호 100으로 지시되어 있다.

상기 공냉식 열교환기(100)는, 열교환될 피처리액이 유동하게 되는 파이프배관부(110)와, 외부공기와 접촉하여 파이프배관부(110)의 수평자세의 파이프(111) 내의 피처리액을 열교환시키기 위해, 선단이 방사바깥방향으로 뻗어 있고 기단이 상기 수평자세의 파이프(111) 각각에 외접된 복수개의 핀(120)를 포함하고 있다.

상기 파이프배관부(110)는, 종래와 같이, 서로에 일정간격 이격되어 있는 복수개의 수평자세의 파이프(111)와, 상기 복수개의 수평자세의 파이프(111)를 서로 유통가능하게 접속시키기 위해 2개의 수평자세의 파이프(111)의 일단 간을 또는 타단 간을 서로 이음하는 복수개의 U자형 파이프(112)를 포함하고 있다.

상기 핀(120)은, 종래의 핀과 달리, 전체적으로 띠형으로 되어 있는 판재가 상기 복수개의 파이프(111) 각각의 길이방향 및 둘레방향을 따라 나선형으로 누비고 나가서, 판재의 기단이 상기 파이프(111)의 외주면에 용접 등에 의해 고정되어 있고, 판재의 선단이 상기 파이프(111)의 방사상 바깥방향으로 뻗어 있는 것으로 되어 있다.

또한, 상기 핀(120)에는 파이프(111)의 둘레방향으로 따라 일정한 간격을 두고서 복수개의 절결부(121)가 형성되어 있다.

상기 수평자세의 파이프(111)내에는 상기 파이프(111)의 중심과 동일한 중심을 갖고서 상기 파이프(111)의 길이방향으로 평행하게 뻗어 있는 열십자형 단면의 격벽봉(115)이 구비되어 있다.

상기 격벽봉(115)의 방사상 바깥방향으로 돌출된 4개의 돌출편(115a)의 선단은 상기 파이프(111)에 유밀적으로 내접되어 있어서, 상기 격벽봉(115)과 상기 파이프의 내주면과 협력하여 상기 파이프(111) 내에 4개의 공간(S)이 구획형성되어 있다.

상기 격벽봉(115)는 상기 실시예에서 열십자형 단면을 갖는 것으로 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 5개의 균등 공간을 갖게 단면을 갖을 수 있으며, 더욱이 열전달의 촉진을 위해, 상기 파이프(111)의 길이방향으로 따라 나선형으로 꼬여들어 가는 형상을 갖을 수 있다.

상기와 같이 구성된 공냉식 열교환기는 상기 복수개의 핀(120)이 별개로 되어, 복수개의 파이프(111) 각각에 나선형으로 외접되어 있기 때문에, 하나의 장방형 판재에 복수개의 파이프가 삽입되어 있는 종래의 공냉식 열교환기와 달리, 파이프에 대하여 현저하게 멀리 배치된 핀부분이 없어서, 그리고 절결부(121)로 인하여 국소적으로도 파이프에 대하여 가깝게 배치된 핀부분을 가지고 있어서, 경계층인 공기흐름층과 핀 간의 폭을 감소시켜 종래의 공냉식 열교환기보다 열전달효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 공냉식 열교환기는 상기 격벽봉(115)과 상기 파이프의 내주면과 협력하여 상기 파이프(111) 내에 구획형성된 4개의 공간(S) 내에, 상기 파이프(111) 내로 유동되는 열교환될 피처리액을 균등하게 분포시킬 수 있어서, 자중에 의해 파이프의 바닥쪽에만 상기 피처리액이 존재하여 파이프의 바닥쪽에만 배치된 핀부분에 의해 상기 피처리액이 열교환되는 공냉식 열교환기보다도, 둘레방향으로 배치된 핀(120)부분 모두에 의해서 상기 균등하게 분포된 피처리액과 열교환되고, 아울러, 일정 둘레 길이당 핀이 열교환시킬 피처리액이 종래의 공냉식 열교환기보다도 작게되어 열절단효율을 종래보다도 증대시킬 수 있다.

100; 공냉식 열교환기, 110; 파이프배관부, 111; 수평자세의 파이프, 112; U자형 파이프, 120; 핀, 121; 절결부, 115; 격벽봉 115a; 돌출편, S; 공간

Claims (3)

1. 열교환될 피처리액이 유동하게 되는 파이프배관부(110)와, 외부공기와 접촉하여 파이프배관부(110)의 수평자세의 파이프(111) 내의 피처리액을 열교환시키기 위해, 선단이 방사바깥방향으로 뻗어 있고 기단이 상기 수평자세의 파이프(111) 각각에 외접된 복수개의 핀(120)를 포함하고 있는 공냉식 열교환기(100)로서,
   상기 파이프배관부(110)는, 서로에 일정간격 이격되어 있는 복수개의 수평자세의 파이프(111)와, 상기 복수개의 수평자세의 파이프(111)를 서로 유통가능하게 접속시키기 위해 2개의 수평자세의 파이프(111)의 일단 간을 또는 타단 간을 서로 이음하는 복수개의 U자형 파이프(112)를 포함하고 있는 공냉식 열교환기에 있어서,
   상기 핀(120)은, 띠형으로 되어 있는 판재가 상기 복수개의 파이프(111) 각각의 길이방향 및 둘레방향을 따라 나선형으로 누비고 나가서, 판재의 기단이 상기 파이프(111)의 외주면에 용접 등에 의해 고정되어 있고, 판재의 선단이 상기 파이프(111)의 방사상 바깥방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 공냉식 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 핀(120)에는 파이프(111)의 둘레방향으로 따라 일정한 간격을 두고서 복수개의 절결부(121)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공냉식 열교환기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 수평자세의 파이프(111)내에는 상기 파이프(111)의 중심과 동일한 중심을 갖고서 상기 파이프(111)의 길이방향으로 평행하게 뻗어 있는 열십자형 단면의 격벽봉(115)이 구비되어 있고,
   상기 격벽봉(115)의 방사상 바깥방향으로 돌출된 4개의 돌출편(115a)의 선단은 상기 파이프(111)에 유밀적으로 내접되어, 상기 격벽봉(115)과 상기 파이프의 내주면과 협력하여 상기 파이프(111) 내에 4개의 공간(S)이 구획형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공냉식 열교환기.
   

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