KR20130034672A - 보텍스타입 열교환기 - Google Patents

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Abstract

(가) 기술분야: 열교환기기에 보텍스튜브원리와 이젝트 방식을 적용하는 기술과 방법.
(나) 해결하고자 하는 과제: 열교환기기와 보텍스튜브의 결합과 유체의 1회 사용하는 한계를 기술적, 구조적으로 해결하여 유체를 재사용하고 일체화하는 것.
(다) 과제의 해결 수단: 열교환기기에 보텍스튜브를 결합구성하고 이젝트 방식을 적용하여 일체화시켜 다양한 설비시스템에 적용하는 것.
(라) 효과: 유체를 보텍스튜브 원리를 통하여 열을 분리하고 2차보텍스(10) 출구 유체를 목적에 따라 재투입 재사용하여 에너지절약과 비용절감, 설비의 최소화로 비용과 설비투자 비용회수기간을 단축할 수 있다.

Description

보텍스타입 열교환기{votax type heat exchanger}
본 발명은 에너지산업 및 에너지 절감 기기 산업에서 일정한 압력과 유량 그리고 온도가 있는 유체를 상대유체로부터 열을 회수하여 목적하는 유체로 사용하기 위함을 기본으로 하여 서술함. 또한, 열교환기기의 설계와 구조에 대하여 기본원리 즉 유체를 상대유체로부터 열 회수하는 것 등 상식은 전재로 서술함. 보텍스튜브(도 4-2, 3, 4, 5, 15, 16)의 구조와 원리 즉 1차보텍스와 2차보텍스에서 나타나는 열에너지 분리기술을 보텍스튜브 자체 내에서 재생, 재투입, 재사용하는 것과 이젝터(인젝션)를 응용 일체화시킴으로써 유체를 한번 또는 몇 회를 재생하고 기기의 효율을 극대화하여 에너지절약, 재생, 기기(장치, 설비)의 최소화로 경제성을 확보하는 기술과 방법에 관 한 것.
현재 산업에 이용중인 튜브형 열교환기의 대부분은 직관튜브, 이 중관 튜브, 외부원형 휜 튜브, 플레이트 휜 튜브, 스파이를 튜브(일명 꽈배기), 내부 핀 튜브, 심지어 돼지꼬리모양의 핀을 꼬아 관 내부에 삽입하여 열효율을 극대화하기 위하여 부단한 노력을 하여 왔다. 이러한 부단한 노력들과 많은 실험과 경험에도 불구하고 유체의 물리적 특성에 대한 이해와 구조적인 한계가 있어 더 이상 발전하지 못하고 있다.
에너지절약으로 비용절감을 위하여 설계되는 기기(열교환기)가 설비의 비대화로 오히려 운영비용과 설비투자 비용회수기간을 늘려야하는 처지가 현실이다. 또한, 보텍스튜브는 이미 상용화되어 있으며 산업에 응용 또한 각각 개별, 국소적으로 적용하고 있으며 적용해도 몇 단계(장치)를 거쳐 사용해야 목적을 이루는바 이는 보텍스튜브의 원리를 제한적으로 사용할 수밖에 없는 이유며 또한, 유체의 소비량이 크다. 위와 관련한 내용과 구조가 포함된 자료들이 인터넷에도 있으나 생략하고 아래 문헌들을 중심으로 참조함.
[문헌 1] 등록번호-1005048820000(20050721)
[문헌 2] 등록번호-1009644100000(20100609)
이러한 열교환기기 발전의 한계와 보텍스튜브 원리의 적용한계를 기술적, 구조적으로 해결하는 것.
보텍스튜브 원리를 확대발명(고안)하고 유체를 보텍스제네레이터실 안에서 재사용(리사이클) 할 수 있게 하며 이젝트를 적용하여 공급 유체를 재사용하여 공급 유체의 소비를 절감하고 다양한 배열로 배치하고 일체화하여 새로운 개념의 열교환기기 기술을 발명하여 적용하는 것.
열교환기기와 보텍스튜브의 한계를 기술적, 구조적으로 극복하여 일체화 하는 것으로서 아래의 과제들을 적용하여 해결한다.
과제 1. 보텍스튜브 원리를 확대하여 재발명하는 것.
과제 2. 보텍스튜브의 원리를 열교환기기에 일체형으로 적용하는 것.
과제 3. 유체의 공급유량을 최소화하고 재사용하기 위하여 이젝션 방식을 적용하여 유체를 재투입(이젝션-ejection), 재가열(reheating, recoolling, condensing) 하는 방법.
과제 4. 이젝트부 역류방지장치와 유량조절 밸브 22를 구성하는 것.
과제 5. 다단, 다 열, 다중, 유튜브배열을 적용하는 것.
과제 6. 기체, 증기, 액체, 분진을 적용하는 것.
과제 7. 태양열, 태양광, 지열, 보일러, 에어컨, 온풍기, 냉장고, 발전설비, 스털링엔진시스템, 공조 및 자동차냉온시스템, 제철설비, 에스코(ESCO)설비, 석유화학설비, 환경설비(기기) 등에 열교환기기(장치)에 적용하는 것.
유체를 보텍스튜브원리를 통하여 열을 분리하고 2차보텍스(10)출구 유체를 목적에 따라 재투입 재사용하여 에너지절약과 비용절감, 설비의 최소화로 비용과 설비투자 비용회수기간을 단축할 수 있다.
대표도 싱글타입 개념도는 싱글타입은 보텍스튜브 원리에서 2차 보텍스
(와류)를 자체 즉 보텍스 제네레이터실에서 1차 보텍스 측으로 재투입 재사용하는 것.
도 1 싱글 이젝션타입 단면도(대표도의 싱글타입과 다름) 본 타입은 보텍스 튜브 원리에서 2차 보텍스(와류)를 16번 출구와 9번 챔버, 그리고 이젝트에서 재투입 재사용하는 것.
도 2 더블 이젝션타입 단면도 원리는 도 1의 내용과 같다. 다만, 유체의 출구가 2개소 인 것이 특징이다.
도 3 싱글 이젝션 유튜브(U-TUBE)타입 단면도. 이것은 도 1의 타입을 튜브의 굽힘 가공형상(23) 튜브에 적용하여 압력과 유량 그리고 5번 조절 나사의 열림 단면적에 따라 유튜브(과)내를 다시 돌아오는 회로이다.
도 4 태양열결합 단면개념도. 이는 사각 또는 원형(28)의 챔버(6, 7)들을 적용하여 1차 예열부(30) 원통외관(28)과 내관(28)사이를 통하여 집열반 사판(26)측의 열을 회수하며 보텍스 챔버(6)측으로 이동하여 보텍스제네레이터실(2)로 공급되면 1차보텍스에서 태양열을 회수한다.
(5) 조절나사의 조정에 따라 유체를 이젝션(14)시켜 재사용하는 것.
(31) 태양열은 (25) 투명보호판을 통하여 (24)집열창(렌즈)에서 일부는튜브에 일부는 집열 반사판(26)으로, 다시 튜브로 반사되고 내부는 고온이 형성되며 따라서 입사 열과 반사광 그리고 내부 고온의 열원을 튜브에 전달하는 것.
도 5 도 4의 종단면개념도
도 6 도 1의 14번 싱글 이젝션 타입의 보텍스제네레이터 및 이젝터 단면 상세도
도 7 도 2의 14번 더블 이젝션 타입의 보텍스제네레이터 및 이젝터 단면 상세도
도 8 부호 5 번 온도와 유량조절 나사 참고도
도 9 대표도의 싱글 타입 보텍스제네레이터 및 이젝터 단면 상세도(14)
본 발명을 이루기 위하여 보텍스튜브의 원리에 유체 즉 기체 외 액체를 적용하여 보텍스튜브의 원리가 실현되면 다단, 다중배열하는 열교환기기에 결합하여 7번 출구 측 챔버의 5번 조절나사를 조정하여 다단, 다중 배열 배치의 경우 공급 유체의 압력과 유량의 과부족현상을 해결하며 공급 유체의 소비량을 최소화하는 방법으로 이젝션방식을 적용하여 유체를 재사용하는 기술과 구조를 해결한다. 또한, 더블타입(도 2)의 출구 21번으로 확장하여 2가지 열원을 사용할 수 있게 한다. 또한, 유튜브 타입(도 3)에 적용하여 공급압력과 유량에 따라 1차 보텍스와류와 2차 보텍스와류를 확보한다. 또한, 대표도의 싱글타입에서 보텍스제네레이터실에서 2차 보텍스유체를 재사용하게 하는 것을 발명한다.
위와 같이 새로운 개념의 열교환기술을 확보하여 다양한 시스템(청구항 2)에 적용한다.
1: 유체 공급입구 관 및 이젝트 관
2: 1차 보텍스실
3: 보텍스 제네레이터
4: 튜브(관)
5: 온도 및 유량조절 나사
6: 1번 입구 측 챔버
7: 출구 측 챔버
8: 1차 보텍스 방향
9: 2차 보텍스 챔버
10: 2차 보텍스 방향
11: 핀(FIN)
12: 상대유체 입구, 방향표시
13: 상대유체 출구, 방향표시
14: 각각의 도 의 원형 상세도범위
15: 보텍스 제네레이터 입구
16: 2차 보텍스 출구관
17: 이젝트 외관
18: 저압부
19: 혼합실(SUCTION)
20: 유체출구 및 관
21: 도 2 더블타입 2차보텍스 출구 및 밸브
22: 역류방지장치 밸브(체크밸브) 및 이젝션 유량조절 밸브
23: 유튜브(U-TUBE)
24: 집열렌즈(창)
25: 투명보호판(COVER)
26: 집열반사판
27: 보온재
29: 원통 보강판
30: 1차 예열 원통부
31: 태양열 입사 및 유체 입출구 방향 화살표
32: 암 나사 관 이음쇠
33: 플러그(관 마감재)
34: 고정나사
35: 잠금 나사

Claims (3)

  1. 보텍스튜브원리를 보텍스제네레이터실 안에서 2차보텍스유체를 재사용하는 기술을 발명하여 열교환기기(장치)에 다단배열,유튜브(U-TUBE)배열,원형 배열로 배치하여 유체를 1회 또는 재투입, 재사용하는 일체형 보텍스타입 열교환기기(장치)에 적용하는 것.
  2. 보텍스튜브원리와 이젝트방식을 다단배열,유튜브(U-TUBE)배열,원형 배열로 배치하여 유체를 1회 또는 재투입, 재사용하는 일체형 보텍스타입 열교환기기(장치)에 적용하는 것.
  3. 청구항 1과 청구항 2를 태양열, 태양광, 지열, 보일러, 에어컨, 발전설비,스털링엔진, 공조, 자동차냉
    온장치, 에스코(ESCO)사업설비, 제철설비, 석유 화학설비 시스템의 열교환기기(장치)에 적용하는 것.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153317A (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 江苏大学 一种自动控制涡流管能量分离试验台及其控制方法
CN107084461A (zh) * 2017-05-19 2017-08-22 刘宽 一种基于旋转导热的室温调节房
CN107120760A (zh) * 2017-05-19 2017-09-01 刘宽 一种基于水循环导热的室温调节房

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017655A (ko) * 2000-07-27 2003-03-03 에프. 호프만-라 로슈 아게 글리코겐 신타아제 키나아제-3베타의 억제제로서의3-인돌릴-4-페닐-1ｈ-피롤-2,5-디온 유도체

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017655A (ko) * 2000-07-27 2003-03-03 에프. 호프만-라 로슈 아게 글리코겐 신타아제 키나아제-3베타의 억제제로서의3-인돌릴-4-페닐-1ｈ-피롤-2,5-디온 유도체

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153317A (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 江苏大学 一种自动控制涡流管能量分离试验台及其控制方法
CN106153317B (zh) * 2016-06-21 2018-12-14 江苏大学 一种自动控制涡流管能量分离试验台及其控制方法
CN107084461A (zh) * 2017-05-19 2017-08-22 刘宽 一种基于旋转导热的室温调节房
CN107120760A (zh) * 2017-05-19 2017-09-01 刘宽 一种基于水循环导热的室温调节房
CN107120760B (zh) * 2017-05-19 2019-10-22 新沂市棋盘工业集中区建设发展有限公司 一种基于水循环导热的室温调节房
CN107084461B (zh) * 2017-05-19 2019-10-22 新沂市棋盘工业集中区建设发展有限公司 一种基于旋转导热的室温调节房

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