KR20130119390A - 평판 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 및 제 2 유동물이 병류(concurrent flow) 또는 역류(countercurrent flow)로 통과하는 유동채널을 포함하며, 상기 유동채널들은 제 1 매체에 대해서는 어느 경우라도 한 쌍의 평판(P)을 형성하도록 서로 결합된 개별 평판(1) 사이에 형성되고, 제 2 매체에 대해서는 평판 적층체(S)를 형성하도록 서로 결합된 복수 쌍의 평판(P) 사이에 형성되어 있으며, 입구 영역(E) 내의 개별 평판(1)들은 스탬핑 가공된 돌기로 형성되어 유동채널 속으로 돌출하는 가이드 블레이드(2)를 포함하며, 가이드 블레이드(2)는 유입 다리(21)가 주 유동방향에 실질적으로 평행하게 배치되고 유출 다리(22)가 유입 다리(21)에 일정 각도로 배치된 상태로 아치 형상으로 형성되는 평판 열교환기에 관한 것이다.

Description

평판 열교환기{PLATE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 제 1 및 제 2 유동물이 병류(concurrent flow) 또는 역류(countercurrent flow)로 통과하는 유동채널을 포함하며, 이 유동채널들은 제 1 매체에 대해서는 어느 경우라도 한 쌍의 평판을 형성하도록 서로 결합된 개별 평판 사이에 형성되고 제 2 매체에 대해서는 평판 적층체를 형성하도록 서로 결합된 복수 쌍의 평판 사이에 형성되어 있으며, 개별 평판과 복수 쌍의 평판들은 주 유동방향에 평행하게 연장되는 종방향 엣지 및 지지면에서 서로 연결되며, 각각의 개별 평판은 제 1 매체에 대하여 대각선 방향으로 배치되어 종방향으로 대응하는 유입 단면 및 유출 단면을 포함하고, 제 2 매체에 대해서는 횡단방향으로 인접하는 유입 단면 및 유출 단면을 포함하며, 제 1 매체에 대한 유출 단면은 어느 경우라도 제 2 매체용 유입 및 유출 단면의 높이에서 절반만큼 어긋나 있으며, 입구 영역내의 개별 평판들은 유동채널 속으로 돌출하는 스탬프 가공된 돌기에 의해 형성된 가이드 블레이드를 포함하는데, 가이드 블레이드는 유입 다리가 주 유동 방향에 실질적으로 평행하게 배열되고 유출 다리가 유입 다리에 대하여 일정 각도로 정렬된 상태로 아치형상으로 형성되며, 개별 평판들은 난류를 발생시키는 프로파일을 구비하는 평판 열교환기에 관한 것이다.

이런 종류의 평판 열교환기는 평판 치수가 수 미터가 되는 대규모로 사용된다. 여기서 응용 분야는 결과로서 생기는 연소배가스의 연소열이 제 2 매체를 가열하는데 사용되는 소각로, 발전소, 화학플랜트, 정유소 등에 사용된다.

전술한 타입에 따른 평판 열교환기는 특허문헌 1에 상세하게 개시되어 있다. 여기서 열교환기의 효율을 향상시키거나 또는 다른 방법으로서 원하는 개별 평판의 치수들을 줄이기 위해서는 가이드 블레이드가 제공되는데 이는 유입 단면을 통해 흐르는 매체를 유동채널의 전체 유동채널 폭에 걸쳐서 분포시킨다. 입구 영역, 특히 종방향 중심에 면대칭으로 인접하게 위치하는 평판 영역의 데드존(dead zone)을 피하기 위해서, 가이드 블레이드에는 개별 평판의 종방향 중심을 넘어서 돌출하는 기다란 유출 다리가 구비된다. 게다가, 유동채널 내의 유동을 균등하게 하기 위해서 가이드 블레이드는 개별 평판의 종방향 엣지 방향보다는 개별 평판의 종방향 중심에서 유입 단면에 근접하게 배치된다.

이런 장치는 실제로 그 자체가 증명되었지만, 유입 매체 내의 고체 침전 때문에 여전히 문제점들이 남아 있다. 이는 특히 전술한 소각로에서의 용도에 관련되는데 연소로 생기는 연소배가스가 많은 오염물을 함유하고 있기 때문이다. 그러나, 이 문제점은 소각로 내의 열교환기의 사용에 한정되는 것이 아니고, 매체가 문제의 고체와 혼합되는 경우에는 항상 발생한다. 함유된 고체는 가이드 블레이드상에 집적되어 인접한 가이드 블레이드 사이의 공간이 좁아져서 유입 단면을 막게 된다. 이를 피하기 위해서, 일부 실제의 응용에서 평판 열교환기는 정기적으로, 예를 들어 1년에 한두 번씩 청소하여야 하므로 상당한 가동 중지 시간을 초래한다. 그 결과 복잡한 청소 때문에 비용이 상승하고 한편으로는 설비의 가동 중지 시간 때문에 손실이 발생한다.

독일특허 제 41 42 177 C2호

따라서 본 발명의 목적은 가이드 블레이드 상의 고체 침적에 의해 유입 단면이 막히는 것을 열교환기의 성능 저하 없이 피할 수 있는 평판 열교환기를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위한 기술적 해결방법으로서, 독립청구항의 전제부에 따른 평판 열교환기를 제안하는데, 여기서 유입 단면의 가이드 블레이드는 개별 평판의 종방향 중심을 넘어서 돌출하지 않으며, 즉 가이드 블레이드가 각 유입 단면과 관련된 평판 절반부에만 형성되며, 유입 다리 및 유출 다리는 실질적으로 동일한 길이를 가지며, 가이드 블레이드는 각 개별 평판의 해당 횡단 엣지로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치되며, 동시에 난류를 발생시키는 프로파일은 유입 단면의 입구 영역에서는 가이드 블레이드까지 돌출하며 개별 평판의 종방향 중심에 면대칭으로 인접한 영역에서는 오목하게 되어 있다.

본 발명에 따라서 주 유동방향에 대하여 더 가파르고 엣지에 더 근접하게 배치되며 더 짧게 되어 있는 가이드 블레이드에 의해 오물 입자들의 부착이 최소화된다. 동시에 개별 평판의 난류발생 프로파일이 유입 단면의 입구 영역에서는 가이드 블레이드까지 돌출하며 종방향 중심의 반대측에 면대칭으로 위치하는 평판 영역에서는 오목하게 되어 있다. 유입 단면 옆에 위치하는 평판 절반부 내의 프로파일 오목부 때문에, 프로파일이 형성된 유입 단면 내부의 가스압에 대하여 음압이 형성되어 유입 연소배가스가 프로파일이 없는 영역 속으로 원활하게 들어간다.

따라서, 이런 특이한 프로파일 구조에 의해, 열교환기의 성능은 가열 매체가 역류 평판의 폭에 걸쳐서 얼마나 균일하게 분포되는지에 따라서 좌우된다고 생각된다. 그러나, 균일한 분포를 이루기 위한 수단들은 일반적으로 오물의 축적을 촉진시킨다. 따라서 본 발명은 오물 입자들의 부착은 줄이는 한편 성능 저하는 발생하지 않게 하는 방식으로 이들 두 가지 모순되는 요인을 조화시키는 해결책을 제공한다.

본 발명에 따른 가이드 블레이드의 구조와 본 발명에 따른 난류발생 프로파일의 구조가 조합되어 상승 작용을 만들어서, 가열 평판 속으로 유입하는 매체의 균등화가 평판 폭 전체에 걸쳐서 이루어지게 하면서, 최악의 경우에 가이드 블레이드의 막힘을 야기하는 오염의 위험을 최소화한다. 전술한 특허문헌 1에 따른 종래기술과는 달리, 본 발명은 이전의 구조로부터 의도적으로 이탈하여 가이드 블레이드의 크기를 특히 각 유출 다리에 비하여 줄이는 것을 제안한다. 게다가 전술한 종래기술로부터 의도적으로 이탈함으로써, 가이드 블레이드의 개수가 상당히 감소된다. 이들 해결수단의 결과로서, 특허문헌 1에 따르면 염려되는 매체 균등화의 악화는 놀랍게도 발생되지 않았으며 난류발생 프로파일의 구조와 조합되어 보상되었다. 본 발명에 따른 구조의 결과 매체의 분포 면에서 종래기술에 비하여 효율이 향상되며 동시에 오물 입자, 이물질 등에 대한 가이드 블레이드 관련 접촉면이 감소된다. 그 결과 이전에 알려진 평판 열교환기와는 대조적으로, 본 발명에 따른 평판 열교환기는 오염 또는 막힘이 발생하기가 쉽지 않으므로, 동작 안정성이 향상되거나 유지보수 간격이 연장될 수 있다. 특히 이와 관련된 긍적적인 효과는 종래기술과는 대조적으로 본 발명에 따른 가이드 블레이드의 유출 다리가 훨씬 더 가파르고 짧게 형성된다는 점이다.

유리하게도, 가이드 블레이드는 완전히 관통되어 스탬핑 가공되므로 갭이 전혀 없이 인접한 개별 평판에 기대어 있다. 이런 구조를 통해서, 가이드 블레이드는 지지체 또는 스페이서로서 충분히 작용하므로 평판 쌍 내와 평판 적층체 내에서의 진동이 감소되고 따라서 열교환기 전체 구조가 보다 더 안정해진다. 이 구조에 따라서, 완전히 관통되어 스탬핑 가공된 가이드 블레이드가 인접한 개별 평판의 가이드 블레이드에 또는 유동채널의 대향벽에 지지될 수 있다.

본 발명은 유입 다리 및 유출 다리가 서로에 대하여 140° 내지 100°, 바람직하게는 135° 내지 112°의 각도로 배치된다. 가이드 블레이드가 짧을수록 서로에 대하여 배치될 수 있는 유입 다리 및 유출 다리가 가파르게 된다. 주 유동 방향에 실질적으로 평행하게 정렬된 유입 다리와의 조합에 의해, 가이드 블레이드상에 이물질이 축적되어 유입 단면이 막히는 위험 없이 90°이하의 각도가 가능하다.

개별 평판상의 난류발생 프로파일은 스탬핑 가공된 혹을 포함하는 것이 권장된다. 상기 혹은 개별 평판을 스탬핑 가공함으로써 매우 간단하고 저렴한 방식으로 제조될 수 있다. 게다가, 열교환기의 성능을 향상시키는데는 균일한 혹 표면이 최적이다. 난류에 의해 열전달이 향상되고 따라서 효율이 향상된다.

게다가, 혹의 일부는 인접한 개별 평판에 대한 스페이서로서 형성될 수 있다. 이런 방식으로 심지어 인접한 개별 평판 사이가 작은 거리로 된 경우라도 전체 채널 길이 및 채널 폭에 걸쳐서 소정의 평판 간격이 확보될 수 있다. 이런 스페이서는 또한 개별 평판을 서로 소정의 거리로 유입 및 유출 단면의 영역에 유지하도록 가이드 블레이드의 영역에 형성될 수 있다. 물론, 모든 혹이 스페이서로서 작용하는 것도 가능하다.

본 발명은 개별 평판의 난류발생 프로파일이 전체 바닥부에 걸쳐서 접촉면까지 주 유동방향에 수직하게 형성된다. 개별 평판의 전체 폭에 걸쳐서 측면 엣지까지 연장되는 횡방향 프로파일에 의해, 유동 패턴이 제어됨과 동시에 바이패스를 회피할 수 있다. 따라서, 종래기술과는 대조적으로, 개별 평판 위로 흐르는 매체가 프로파일이 없는 채널 속으로 들어가서 열교환에 약간만 기여하는 것을 회피할 수 있다. 전체적으로, 종래기술과는 대조적으로, 측면 엣지에 보다 근접한 프로파일은 열교환기의 열유량을 향상시킨다.

또한, 접촉면의 영역에서는 개별 평판이 종방향에 걸쳐서 사이즈가 가변되는 단면을 갖는 엣지채널을 포함한다. 장벽이 없는 바이패스의 사이즈를 감소시킴으로써, 이들 엣지채널은 또한 유동 패턴을 향상시키고, 결국 열교환기의 열유량이 증대된다. 엣지채널은 미로 형태로 형성되며, 열매체가 장벽이 없고 따라서 상호작용이 없는 유동채널을 찾게 될 접촉면의 영역에, 즉 개별 평판의 엣지 영역에 형성된다. 엣지채널의 종방향에 걸친 단면의 변화로 인하여 그 채널을 통해 흐르는 매체는 똑바로 장벽이 없는 방식으로 계속 흐를 수 없지만, 단면이 감소된 감축부에서 백업 효과를 받게 된다. 따라서 상호작용이 없이 개별 평판의 엣지채널을 통해 흐르는 매체의 유동과 그에 따른 성능 손실이 대폭적으로 감소된다. 그 결과 성능이 종래기술에 비하여 5%까지 향상된다.

특히 유리하게는, 엣지채널은 실질적인 S형상으로, 즉 다중 S형상으로 형성된다. 그 결과, 각 엣지채널의 양측면에 지그재그 형상의 차단 돌기가 생기며 이 돌기는 그에 따른 감축부 및 확장부 때문에 열매체의 상호작용이 증가되게 한다.

유리하게도 엣지채널의 단면은 50%이상으로 변할 수 있다. 그 결과, 매체에 대한 장벽이 없는 단면이 감축부에서 절반 이상 감소된다. 게다가 S형상 구조와 조합되어 국소적으로 어긋난 유동채널이 형성되어 매체와 열교환기 사이의 상호작용을 더욱 증대시킨다.

본 발명에 따라서 각 개별 평판의 각각의 엣지 영역 속으로 연장되는 난류발생 프로파일의 구조와 조합하여 본 발명에 따른 엣지채널은 상승 효과를 일으켜서 매체에 대한 자유 유동 경로가 근본적으로 회피된다. 따라서 평판 열교환기 속으로 흐르는 매체는 바이패스형의 상호작용이 없는 유동 경로를 통해 방향이 전환될 수 없다. 종래기술과는 달리, 본 발명의 구조에 따르면 각 개별 평판의 엣지 영역 부근의 바닥부도 두 개의 개별 평판 사이의 엣지 영역에 형성되는 엣지채널도 이런 바이패스를 나타내지 않는데, 본 발명에 따르면 엣지채널이 미로 형태로 형성되고 난류발생 프로파일이 각 개별 평판의 엣지 영역 속으로 연장되기 때문이다. 따라서, 그 결과, 평판 사이즈가 변하지 않고도 성능이 향상될 수 있거나, 또는 동일한 성능에서도 평판 사이즈가 감소될 수 있다. 종래기술에서 이런 구조에 대한 예는 없다.

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본 발명의 또 다른 특징 및 이점들은 도면을 참조하는 이후의 설명으로 나타난다.
도 1은 다수의 개별 평판으로 형성된 평판 적층체의 사시도로서, 전체적으로 더 잘 나타내기 위해서 가이드 블레이드와 프로파일들은 도시되지 않았다.
도 2a는 가이드 블레이드 및 지시한 프로파일을 구비한 개별 평판의 평면도.
도 2b는 다수의 개별 평판으로부터 도 2a에 따라서 형성된 평판 적층체의 사시도.
도 3은 S형상의 엣지채널의 확대상세도.
도 4a는 S형상 엣지채널의 구간 "A"의 단면도.
도 4b는 S형상 엣지채널의 구간 "B"의 단면도.
도 4c는 S형상 엣지채널의 구간 "C"의 단면도.

도 1에 개략적으로 도시된 평판 열교환기의 모범적인 실시형태는 한 쌍의 평판(P)을 형성하도록 서로 연결된 다수의 개별 평판(1)으로 된 평판 적층체(S)를 사시도 형태로 보여준다. 각 개별 평판(1)은 종방향 엣지(12)와는 다른 면에 놓이는 바닥부(11)를 포함한다. 각 개별 평판(1)에는 이들 종방향 엣지(12)에 이어서 이와 평행하게 접촉면(13)이 형성되는데, 이 접촉면은 종방향 엣지(12)에 비하여 높이에서 어긋나 있다. 접촉면(13)과 해당 종방향 엣지(12) 사이의 어긋난 차이는 종방향 엣지(12)와 바닥부(11) 사이의 차이의 두 배 정도다. 따라서 바닥부(11)는 종방향 엣지(12)의 면과 접촉면(13)의 면 사이의 높이의 중간에 놓여져 있다. 본 모범적 실시형태에 있어서, 개별 평판(1)의 종방향 엣지(12)를 횡단하여 연장되는 엣지는 각각 종방향 엣지(12)의 면 또는 접촉면(13)의 면의 대략 중간에 놓여져 있다. 이런 방식으로 횡단 엣지(14a, 14b)가 형성되는데, 이는 종방향 엣지(12)가 놓여지는 면과 접촉면(13)이 놓여지는 면과 동일한 양으로 높이가, 즉 바닥부(11)의 면에 비하여 수직 방향에서 어긋나 있다. 도 1은 서로 대각선 방향으로 대향하고 있는 횡단 엣지(14a, 14b)를 분명하게 보여준다.

어느 경우라도 도 1에 도시된 개별 평판(1) 중에서 최상부로서의 두 개는 복수 쌍의 평판(P)을 형성하도록 도 1의 바닥부의 도시에 따라서 연결되어 있다. 도 1은 완전한 5쌍의 평판(P)을 예로서 도시하는데, 여기서 최상측 평판쌍의 상단에는 추가의 개별 평판(1)이 배치되는데, 이 평판도 역시 이격되어 도시된 최상측 개별 평판(1)에 연결되어 한 쌍의 평판을 형성한다.

평판 적층체(S)를 형성하도록 접촉면(13)의 영역에서 복수 쌍의 평판(P)이 연결되면, 그 결과 열교환에 수반되는 두 가지 매체용의 유동채널이 각 표면의 상단에 배치된다. 한 매체는 어느 경우라도 복수 쌍의 평판(P)에 의해 형성된 유동채널 속으로 흐르는 반면, 다른 매체는 평판 적층체(S)를 형성하도록 복수 쌍의 평판(P)을 서로 결합함으로써 형성된 유동채널 속으로 흐른다. 여기서 종방향 엣지(12)의 면에 놓이는 개별 평판(1)의 횡단 엣지(14a)는 복수 쌍의 평판(P) 사이로 흐르는 매체에 대한 유동채널의 유입 단면(Z1) 또는 유출 단면(A1)을 형성한다. 접촉면(13)의 면에서 연장되는 개별 평판(1)의 횡단 엣지(14b)는 제 1 매체와 동일 방향으로 또는 제 1 매체와 대항하는 방향으로 각 쌍의 평판(P)의 개별 평판(1) 사이로 흐르는 다른 매체에 대한 유입 단면(z2) 또는 유출 단면(A2)을 형성한다. 역류형 열교환기를 보여주는 도 1은 입구 및 출구의 개구가 대각선 방향으로 배치되어 있기 때문에 하나의 매체에 대한 유입 단면(Z1, Z2)이 각각 다른 매체에 대한 유출 단면(A2, A1)의 다음에 위치하는데, 즉 어느 경우라도 한 쌍의 평판(P)의 높이의 절반만큼 어긋나 있다는 것을 도시한다.

도 2a는 본 발명에 따른 개별 평판(1)을 보여주는데, 그 유입 단면(z1)은 개별 평판(1)의 폭의 절반에 걸쳐서 종방향 중심으로부터 종방향 엣지(12)까지 연장된다. 개별 평판은 입구 영역(E)을 갖는데, 주 유동 방향으로의 그 길이는 유입 매체가 개별 평판(1)의 전체폭에 걸쳐서 퍼지는데 필요한 경로를 특징짓는다. 도면에서는 4개의 가이드 블레이드(2)가 개별 평판(10)의 종방향 중심의 우측에 배치되어 있는데, 각각은 하나의 유입 다리(21) 및 하나의 유출 다리(22)를 포함한다. 유입 다리(21) 및 유출 다리(22)는 길이가 대략 동일하며, 이들 사이에 대략 140° 내지 100°의 각도를 둘러싼다. 유출 다리(22) 중의 어느 것도 개별 평판(1)의 종방향 중심을 넘어서 돌출하지 않는다. 어느 경우라도 유입 다리(21)는 횡단 엣지(14a)에 근접하여 부착된다. 개별 평판(1)은 난류 발생 프로파일(31, 32)을 갖는데, 이들은 접촉면(13)까지 개별 평판의 전체 폭에 걸쳐서 연장된다. 상기 프로파일(31, 32)은 개별 평판(1)에 스탬핑 가공된 다수의 혹(31, 32)으로 구성되는데, 그 혹들은 가이드 블레이드(2)까지 유입 단면(21)의 영역에서 연장되며 종방향 중심의 좌측으로 그 영역에서 오목하게 되어 있다.

도 2에 따른 도면에 있어서, 접촉면(13)의 영역에는 S형상의 엣지채널(15)이 형성되어 있는데, 상기 채널은 그 종방향으로 사이즈가 가변적인 단면을 갖는다.

도 2b는 다수의 개별 평판(1)으로 형성된 평판 적층체(S)의 사시도를 보여준다. 개별 평판(1)의 상호작용을 이 도면에서 분명하게 볼 수 있다.

도 3은 이런 엣지채널(15)을 확대평면도로 보여준다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 3에 따른 서로 다른 구간(A, B, C)에서 엣지채널(15)의 단면도를 보여준다. 매체가 통과하여 흐르는 단면은 위치(A)에서 최대인 반면, 위치(B, C)에서의 단면은 어느 경우라도 최대 단면의 50% 미만인데, 위치(B, C)에서의 단면은 어느 경우라도 엣지채널(15)의 서로 다른 측에서 좁아져 있다. 여기서 이 좁아진 감축부는 스탬핑 가공 돌기(33)에 의해 생기는 것인데, 도 3에 따른 도면에서는 부분적인 원의 형상을 가지므로, 종방향에서는 전체적으로 S형상 코스의 채널이 얻어진다.

본 발명은 유입 단면(Z1)을 통하여 개별 평판(1) 속으로 흐르는 열매체, 여기서는 연소배가스가 횡단엣지(14a)에 바로 인접한 가이드 블레이드(2)의 유입 다리(21)와 충돌하도록 작용한다. 이로부터 연소배가스는 유입 다리(21)에 대하여 대략 140° 내지 100°, 바람직하게는 135° 내지 112°의 각도로 배치된 유출 다리(22) 위로 안내된다. 유입 단면(Z1)의 영역의 입구 영역(E)은 가이드 블레이드(2)의 바로 다음에 배치되는 한편 종방향 중심의 옆의 좌측에 면대칭 형상으로 위치하는 입구 평판(1) 영역에는 프로파일(31, 32)이 없다는 사실 때문에, 입구 영역(E) 내의 프로파일(31, 32) 위에 압력분포가 발달되며, 이 압력분포는 가이드 블레이드(2)로부터 프로파일이 없는 영역 속으로 유입하는 연소배가스를 흡입한다. 이런 방식으로 연료배가스는 평판의 전폭에 걸쳐서 균일하게 분포되어 열교환기의 전체 입구 평판(1)에 걸쳐서 균일한 열유량을 제공한다. 특히 짧고 가파른 가이드 블레이드(2)의 구조 때문에, 가이드 블레이드(2)상에 오물 입자들의 부착이 감소되므로 유입 단면(Z1)의 막힘이 방지된다. 따라서 전체적으로 성능 손실을 받지 않는 저유지비의 평판 열교환기가 형성된다.

변형 실시형태에 따르면, 개별 평판(1)은 상기 도시한 수단들 외에, 미로를 형성하기 위해 스탬핑 가공된 돌기(33)들을 포함하는 엣지채널(15)을 포함할 수 있다. 여기서 개별 평판(1)의 엣지 영역에 도달하는 매체는 엣지채널(15)을 통해 흘러서 각 채널 단면의 감축부 및 확장부에 도달하여 백업 효과를 야기하여 매체와 개별 평판(1)의 상호작용을 촉진시킨다. 도 3에 도시한 바와 같이, 연소배가스는 S형상 엣지채널(15) 속으로 들어가는데, 여기서 구간(A)(도 4a 참조)에서 전체 채널 단면을 이용할 수 있다. 구간(B)(도 4b 참조)에서는 연소배가스가 단면이 절반으로 감소된 제 1 굴곡부를 통해 흘러야 한다. 이 과정에서 전술한 백업 효과가 발생한다. 이 굴곡부의 하류측에서 단면은 다시 일시적으로 확장하고 구간(C)(도 4c 참조)에서 다시 단면의 절반까지 감소된다. 그러나 이번에는 반대측 채널 측벽의 영역에서 엣지채널(15)의 S형상을 따라간다. 따라서 전체로서는, 종래기술에 따르면 개별 평판(1)의 엣지 영역에서 바이패스 때문에 발생하는 성능 손실이 열매체와 개별 평판(1)의 높은 상호 작용에 의해 상당히 감소되며, 결국 열교환기의 성능이 향상된다. 이 효과는 난류 발생 프로파일(31, 32)이 개별 평판(1)의 전체폭에 걸쳐서 접촉면(13)까지 형성된다는 점에서 향상될 수 있다. 이는 바이패스의 용이하게 회피할 수 있게 하고 따라서 열교환기의 성능이 향상된다.

A : 출구 영역 A1 : 유출 단면
A2 : 유출 단면 E : 입구 영역
P : 평판 쌍 S : 평판 적층체
Z1 : 유입 단면 Z2 : 유입 단면
1 : 개별 평판 11 : 바닥부
12 : 종방향 엣지 13 : 접촉면
14a : 횡단 엣지 14b : 횡단 엣지
15 : 엣지채널 2 : 돌출부
21 : 유입 다리 22 : 유출 다리
31 : 개별 혹 32 : 개별 혹
33 : 스탬핑 가공된 돌기

Claims (9)

1. 제 1 및 제 2 유동물이 병류(concurrent flow) 또는 역류(countercurrent flow)로 통과하는 유동채널을 포함하며, 상기 유동채널들은 제 1 매체에 대해서는 어느 경우라도 한 쌍의 평판(P)을 형성하도록 서로 결합된 개별 평판(1) 사이에 형성되고, 제 2 매체에 대해서는 평판 적층체(S)를 형성하도록 서로 결합된 복수 쌍의 평판(P) 사이에 형성되어 있으며, 개별 평판(1)과 복수 쌍의 평판(P)들은 주 유동방향에 평행하게 연장되는 종방향 엣지(12) 및 지지면(13)에서 서로 연결되며, 각각의 개별 평판(1)은 제 1 매체에 대하여 대각선 방향으로 배치되어 종방향으로 대응하는 유입 단면 및 유출 단면(Z1, Z2, A1, A2)을 포함하고, 제 2 매체에 대해서는 횡단방향으로 인접하는 유입 단면 및 유출 단면(Z1, Z2, A1, A2)을 포함하며, 제 1 매체에 대한 유입 및 유출 단면(z1, z2, A1, A2)은 어느 경우라도 제 2 매체용 유입 및 유출 단면(Z1, Z2, A1, A2)의 높이의 절반만큼 어긋나 있으며, 개별 평판(1)들은 난류를 발생시키는 프로파일(31, 32)을 구비하는 평판 열교환기에 있어서,
   상기 유입 단면(Z1, Z2)의 가이드 블레이드(2)는 개별 평판(1)의 종방향 중심을 넘어서 돌출하지 않으며, 유입 다리(21) 및 유출 다리(22)는 실질적으로 동일한 길이를 가지며, 상기 가이드 블레이드(2)는 각 개별 평판(1)의 해당 횡단 엣지(14a, 14b)로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치되며,
   난류를 발생시키는 상기 프로파일(31, 32)은 상기 유입 단면(Z1, Z2)의 입구 영역(E)에서는 상기 가이드 블레이드(2)까지 돌출하며 개별 평판(1)의 종방향 중심에 면대칭으로 인접하는 영역에서는 오목하게 된 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가이드 블레이드(2)는 완전 관통하여 스탬핑 가공되므로 전혀 갭이 없이 인접한 개별 평판(1)에 기대어 있는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유입 다리(21) 및 유출 다리(22)는 서로에 대하여 140° 내지 100°의 각도, 바람직하게는 135° 내지 112°의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서,
   상기 난류를 발생시키는 프로파일(31, 32)은 스탬핑 가공된 혹(31, 32)을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 혹(31, 32)의 일부는 인접한 개별 평판(1)에 대한 스페이서로서 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 있어서,
   상기 개별 평판(1)의 난류발생 프로파일(31, 32)은 주 유동방향에 수직하게 전체 바닥부(11)에 걸쳐서 접촉면(13)까지 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서,
   상기 접촉면(13)의 영역에서, 상기 개별 평판(1)은 상기 엣지채널의 종방향에 걸쳐서 사이즈가 가변되는 단면을 갖는 엣지채널(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 엣지채널(15)은 실질적인 S형상 또는 다중 S형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 엣지채널(15)의 단면은 50% 이상까지 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 평판 교환기.

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