KR20140114043A - 열 교환기 용 핀-튜브 어셈블리 - Google Patents

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프랭크 데이비드 샌덜린
윌리엄 쥐. 스콜필드
드미트리 야코브 캐츠
조셉 폴 모셔
로버트 찰스 슬론
토마스 쥐. 헤인즈
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Abstract

공기 냉각식 응축기 용 핀-튜브 어셈블리 및 이를 형성하는 방법. 상기 핀-튜브 어셈블리는 나강 튜브의 형태인 유체 도관 및 상기 튜브에 직접 접합된 적어도 하나의 세트의 핀을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 튜브는 비-원형 단면을 가지며 상기 핀은 구불구불한 구성을 갖는다. 오일 기반 캐래어 및 플럭스 혼합물이 일 실시예에서 핀을 나강 튜브에 브레이징하기 위해 사용된다. 브레이징 용가재가 수 가지 서로 다른 제공 메커니즘에 따라 접합 영역에 근접하여 도입될 수 있다. 상기 브레이징 용가재는 알루미늄 또는 알루미늄 실리콘일 수 있다. 상기 핀-튜브 어셈블리는 튜브 다발로 결합되고 조립되어 발전 스테이션 및 다른 애플리케이션에서 사용될 수 있는 공기 냉각 응축기를 형성한다.

Description

열 교환기 용 핀-튜브 어셈블리{FINNED TUBE ASSEMBLIES FOR HEAT EXCHANGERS}
본 발명은 2012년 1월 18일에 출원된 미국 가출원 번호 61/588,086호 및 2012년 12월3일에 출원된 미국 가출원 번호 61/732,751호에 대하여 우선권을 주장하고, 상기 출원의 내용 모두는 참조로서 본 출원에 포함된다.
본 발명은 열전 발전 장치(thermal electric power generating plants)에 관한 것이며, 보다 구체적으로 공기 냉각 응축기 핀-튜브(air cooled condenser finned tube) 및 이를 제작하는 관련 방법에 관한 것이다.
습식 냉각 기술 대신에 건식 냉각 기술을 통해 열전 발전 장치에서 사용되는 랭킨 사이클(Rankine cycle)의 폐열을 폐기하는 기법은 본질적으로 더 환경 친화적이다. 실제로 산업적 사용을 위한 물 소비, 특히 발전 장치에서 폐 증기(waste steam)를 응축하기 위한 정부적 규제가 전세계적인 추세로서 출현하고 있다. 점증적인 물 부족으로 인해, 발전 장치 설계자들은 열교환기를 종래 "물 냉각" 응축기 대신에 공기 냉각 응축기의 형태로 변환하여 왔다. 공기 냉각 응축기(ACC: air cooled condenser)는, 발전 장치 터빈 배출 증기가 튜브 내에서 흐르고 일반적으로 밑에 배치되는 축류팬(axial fan)에 의해 전달되는 교차 흐름 배열의 냉각 공기 흐름에 의해 응축되는, "셀(cell)"들의 어레이로 배열되는 경사 튜브 다발로 구성된다. 그러므로 상기 증기는 튜브 입구와 출구 사이에서 기체로부터 액체로의 위상 변화를 겪는다. "기생 전력"(팬을 작동하는데 필요한 에너지)을 최소화하기 위하여, 건식 냉각 산업은 지난 70년 동안에 다열(multi-row) 핀-튜브 다발들을 사용하는 것으로부터 단일 튜브 열을 사용하는 것으로 꾸준히 진화해왔다.
핀-튜브가 ACC를 위해 제안되었다. 이들 핀-튜브는 일반적으로 브레이징된 알루미늄 핀들을 구비한 알루미늄 클래딩된 탄소강 튜브, 브레이징된 알루미늄 핀들을 구비한 알루미늄 도금된(aluminized) 탄소강 튜브, 및 레이저 웰딩(weld)된 스테인리스 강 핀을 구비한 스테인리스 강 튜브를 포함할 수 있다.
전술한 튜브 구성들은 ACC가 광범위하게 이용되는 것을 제한하는 몇 가지 단점들을 갖는다. 예를 들면: (1) 최신 세대의 발전 장치의 급속 기동 및 고 사이클(high cycle)에 의해 악화되는 탄소강 튜브들의 유체 가속 부식 문제(flow accelerated corrosion issue); (2) 탄소강 튜브의 부식 및 현대 발전 장치의 더욱 엄격한 수질 화학(water chemistry) 요건에 대응하기 위하여 요구되는 관련된 추가적인 물 처리에 의한 응축물의 오염(유해한 철 수반); 및 (3) 레이저 웰딩된 스테인리스 강 핀들을 구비한 스테인리스 강 튜브들과 관련된 높은 자본 비용과 같은 단점들을 갖는다.
개선된 튜브 구조 및 제작 공정이 요구된다.
본 발명은 개선된 튜브 구조 및 제작 공정을 제공한다.
본 개시는 개선된 핀-튜브 어셈블리 및 알루미늄 핀을 코팅되지 않은 나강 튜브에 접합하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 파우더 플럭스 및 오일 기반 캐리어를 포함하는 플럭스 혼합물을 이용한다. 바람직한 실시예에서, 플럭스 혼합물에서 물이 이용되지 않는다. 유리하게, 상기 방법은 브레이징 공정을 시작하기 전에 튜브를 핀에 접합하기 위해 튜브의 외부 표면 상에 알루미늄 클래딩 층(또는 알루미늄 도금된 표면)을 먼저 제공할 필요성을 제거하고, 플럭스된 튜브를 건조할 필요성을 제거하고, 그리고 브레이징 동안에 형성되는 서로 다른 금속 간의 해로운 금속간 화합물 층(예컨대, FeAl3)를 감소시킨다. 후자는 유익한바, 이는 FeAl3가 상대적으로 깨지기 쉬워 연결부위 균열을 피하기 위해서 이러한 층의 두께는 최소화하는 것이 바람직하기 때문이다. 본 개시에 따른 방법은 브레이징 후에 외부 튜브 표면의 장기간 부식 방지를 제공한다. 상기 방법은 탄소강, 페라이트(ferritic) 스테인리스 강, 오스테나이트(austenitic) 스테인리스 강, 및 다른 강철 합금으로 구성된 튜브에도 적용할 수 있다.
일 바람직한 실시예에서, 강철 코어 튜브는 스테인리스 강이다. 스테인리스 강 코어 튜브는 현재 발전 장치 공기 냉각 응축기 산업을 방해하는 유체 가속 부식 및 철 수반 문제에 대한 특별한 해법을 제공한다. 본 발명은 특히 오늘날 존재하는 더욱 엄격한 수질 화학 요건 및 순환적인 발전 장치 로딩 시나리오(cyclic power plant loading scenarios)에 대처한다.
본 개시는 고 효율성, 낮은 제조 비용, 및 기존에 알려진 공기 냉각식 응축기에 비해 수명이 긴 공기 냉각 응축기(ACC) 타입의 열 교환기를 더 제공한다. 본 개시에 따른 방법 및 열 교환기는 비용 효과적인 제조를 유지할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열 교환기 용 튜브 어셈블리는 나강 튜브(bare steel tube) 및 알루미늄을 포함하는 브레이징 용가재(brazing filler metal)에 의해 상기 나강 튜브의 노출된 외부 표면에 직접 접합된 적어도 하나의 세트의 알루미늄 핀을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 강철 튜브는 스테인리스 강(stainless steel)으로 만들어진다. 다른 실시예에서, 상기 강철 튜브는 저 탄소강으로 만들어진다. 상기 세트의 알루미늄 핀은 피크 및 밸리를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는다. 특정 실시예에서, 상기 강철 튜브는 길쭉한 단면 형상을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 브레이징 노(brazing furnace)에서 열 공정을 위한 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리(finned tube brazing preassembly)가 제공된다. 상기 프리 어셈블리는 노출된 외부 표면을 구비한 나강 튜브, 하나의 세트의 알루미늄 핀, 상기 나강 튜브와 상기 세트의 알루미늄 핀 사이에 배치된 불소 기반 플럭스(fluoride based flux) 및 오일 기반 캐리어(oil based carrier) 혼합물, 및 알루미늄을 포함하는 브레이징 용가재를 포함한다. 상기 브레이징 용가재는 상기 핀을 상기 튜브에 접합하기 위해 상기 세트의 알루미늄 핀과 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물에 근접하여 배치된다. 상기 브레이징 용가재는 상기 브레이징 노에서 열 공정된 때 상기 나강 튜브와 상기 세트의 알루미늄 핀 사이에 브레이징 접합을 형성한다. 일 실시예에서, 상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일이다. 일 실시예에서, 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물은 대략 25g/m2 플럭스와 35g/m2 오일 기반 캐리어의 비율로 튜브(102)의 노출된 외부 표면(124)에 인가되며, 여기서 상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일일 수 있다. 다양한 실시예에서, 나강 튜브는 바람직하게 스테인리스 강 또는 저 탄소강이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 산업 및 상업적 적용을 위한 크기의 공기 냉각 응축기가 제공된다. 상기 공기 냉각식 응축기는 증기 운반을 위한 유입 증기 분배 헤더(inlet steam distribution header), 응축수 운반을 위한 응축수 유출 헤더, 및 튜브 다발의 어레이를 포함한다. 상기 튜브 다발 각각은 노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브 및 브레이징 용가재에 의해 상기 튜브 상에 직접 브레이징된 하나의 세트의 알루미늄 핀을 구비하는 복수의 핀-튜브 어셈블리를 포함한다. 상기 나강 튜브들은 상기 알루미늄 핀에 의해 서로 이격된다. 상기 강철 튜브는 상기 유입 증기 분배 헤더에 유체 결합된 유입단 및 상기 유출 헤더에 유체 결합된 유출단을 더 포함한다. 상기 튜브 다발을 통해 공기를 송풍하도록 배치된 강제 통풍 팬(forced draft fan)이 제공된다. 다양한 실시예에서, 나강 튜브는 바람직하게 스테인리스 강 또는 저 탄소강이다.
공기 냉각 응축기 용 튜브 어셈블리 형성 방법이 제공된다. 상기 방법은 강철의 노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브를 제공하는 단계; 알루미늄 핀을 제공하는 단계; 상기 나강 튜브의 상기 노출된 외부 표면 상에 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물을 인가하는 단계; 브레이징 용가재를 제공하는 단계; 집합적으로 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 정의하는 상기 나강 튜브, 상기 알루미늄 핀, 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물, 및 상기 브레이징 용가재를 상호 접촉시키는 단계; 상기 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 브레이징 노 내로 로딩하는 단계; 및 상기 브레이징 용가재가 융해되고 상기 알루미늄 핀이 상기 나강 튜브에 직접 접합되기에 충분한 온도까지 상기 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 가열하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에서, 나강 튜브는 바람직하게 스테인리스 강 또는 저 탄소강이다.
본 개시에 따른 공기 냉각 응축기를 이용하는 증기 응축 방법이 또한 제공된다. 상기 방법은 튜브 다발의 어레이, 증기를 운반하는 유입 증기 분배 헤더, 응축수를 운반하는 응축수 유출 헤더, 및 상기 튜브 다발을 통해 공기를 송풍하는 강제 통풍 팬을 제공하는 단계, 여기서, 상기 튜브 다발 각각은 노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브 및 브레이징 용가재에 의해 상기 튜브 상에 직접 브레이징된 하나의 세트의 알루미늄 핀을 구비하는 복수의 핀-튜브 어셈블리를 포함하고 상기 나강 튜브는 상기 유입 증기 분배 헤더에 유체 결합된 유입단 및 상기 유출 헤더에 유체 결합된 유출단을 구비하며; 상기 유입 증기 분배 헤더를 통해 증기를 유통(flow)하는 단계; 상기 튜브 각각의 유입단을 통해 증기를 받아들이는 단계; 상기 튜브 각각의 상기 유입단과 상기 유출단 사이에서 상기 증기를 응축하는 단계; 상기 튜브 각각의 상기 유출단을 통해 액화된 응축수가 통과하는 단계; 및 상기 응축수 유출 헤더에서 상기 응축수를 수집하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에서, 나강 튜브는 바람직하게 스테인리스 강 또는 저 탄소강이다.
나강 튜브 상에 알루미늄 핀을 브레이징하기에 적합한 플럭스 혼합물이 제공된다. 일 실시예에서, 상기 플럭스 혼합물은 플럭스 파우더; 및 오일 기반 캐리어를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 오일 기반 캐리어는 지방족 탄화수소(aliphatic hydrocarbon)이며, 더욱 바람직하게 배니싱 오일이다. 상기 플럭스 파우더 및 오일 기반 캐리어는 공기 냉각 응축기 튜브 또는 다른 구조에 적용할 수 있는 플럭스 젤 또는 페이스트를 형성한다.
본 발명에 따르면 개선된 튜브 구조 및 제작 공정을 제공한다.
도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 공기 냉각 응축기 시스템의 사시도이다.
도 1b는 열 발전 장치를 위한 랭킨 사이클 및 구성 요소들의 개략적 흐름도이다.
도 2a는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용되는 핀-튜브 어셈블리의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 튜브 어셈블리의 횡단면도이다.
도 2c는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리의 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 2d는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리의 또 다른 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 2e는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리의 또 다른 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 2f는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리의 또 다른 대안적인 실시예의 횡단면도이다.
도 3은 도 2a의 핀-튜브 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리를 형성하기 위한 핀-튜브 프리 어셈블리의 제1 실시예의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리를 형성하기 위한 핀-튜브 프리 어셈블리의 제2 실시예의 분해 사시도이다.
도 6은 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 어셈블리를 형성하기 위한 핀-튜브 프리 어셈블리의 제3 실시예의 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 공기 냉각 응축기에서 사용 가능한 튜브 다발의 일부를 형성하기 위해 함께 블레이징된 도 2의 수 개의 튜브 어셈블리의 사시도이다.
모든 도면들은 도식적으로 나타내었으며 반드시 비율이 일정하지는 않다.
본 발명의 특징 및 장점은 예시적인 실시예를 참조하여 여기에 설명되고 도시된다. 실시예의 설명은 동반되는 도면과 연결하여 읽어져야 하고, 도면은 기술된 전체 설명의 일부로 고려되어야 한다. 여기에 개시된 실시예의 설명에 있어서, 방향 또는 지향의 어떠한 참조는 단순히 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 어떠한 방식으로 고려되어서는 안된다. "아래쪽", "위쪽", "수평의", "수직의", "위의", "아래의", "위로", "아래로", "상부", "하부" 및 그들의 파생어(즉, "수평적으로", "아래쪽으로", "위쪽으로의", 등) 아래에 논의된 도면에서 도시된 바와 같이 그 방향을 참조하여 이해되어야 한다. 이러한 상대적인 용어들은 오직 설명의 편의를 위한 것이며, 특정한 방향으로 구성되거나 작동하는 장치를 요구하지 않는다. 둘 모두 이동 가능하거나 강건한 부착 또는 관계일 뿐 아니라, 구조물이 또 다른 하나에 직접 또는 삽입되는 구조를 통해 간접적으로 고정되거나 부착되고, 다르게 표현되지 않는다면, "장착된", "부착된", "연결된", "결합된", "상호연결된" 및 관계에 대한 언급도 유사한 참조이다. 따라서, 직접적인 개시는 특징들의 다른 조합에서 혼자 존재할 수 있는 일부 가능한 비-한정적인 특징의 조합을 설명하는 그러한 실시예에 한정되지 않아야 한다.
도 1a는 저압 증기를 액체("응축수")로 변환하기 위해 열전 발전 장치에서 사용되는 공기 냉각 응축기(ACC) 시스템(20) 형태의 열 교환기를 도시한다. 공기 냉각 응축기 시스템(20)은 본 기술분야에서 숙련된 당업자에게 알려질 바와 같이 공기 냉각 응축기(22) 및 배출 증기관(30; exhaust steam supply)을 포함하며, 상기 배출 증기관(30)은 일 실시예에서 터빈-발전기 세트(25, 도 1b 참조)의 터빈으로부터의 배출 증기에 유체 연결된다. 기술되는 본 실시예에서, 유체는 초기에 공기 냉각 응축기의 업스트림(upstream)인 저압 터빈 배출 증기(물의 기체 상태) 및 공기 냉각 응축기의 다운스트림인 액체 응축수(응축된 물)이다.
일 실시예에서, 도시된 바와 같이 증기관(30)은 주 증기 배관(32)을 포함하며, 주 증기 배관(32)은 유입 증기를 공기 냉각 응축기(22)로 운반하기 위한 복수의 상승관(36) 및 분배 헤더(38: distribution header)들로 분기되는 파이프 분배 매니폴드(34: piping distribution manifold)로 유체 결합된다. 상승관(36)은 일반적으로 수직 배향되고 분배 헤더(38)는 일반적으로 수평 배향될 수 있다. 각각의 상승관(36) 및 분배 헤더(38) 세트는 복수의 개별 핀-튜브(102)로 구성된 응축기 튜브 다발(100)의 어레이에 증기를 공급한다. 튜브(102) 각각은 분배 헤더(38) 중 하나에 유체 결합되어 증기 상태로 물이 유입되는 유입단(126a) 및 상기 튜브로부터 응축된 증기 또는 응축수(액체 상태 물)을 수집하는 응축수 유출 헤더(24)로 유체 결합된 유출단(126b)을 구비한다.
열전 발전 장치의 종래 랭킨 사이클을 간략하게 도시하는 도 1b를 추가로 참조하면, 유출 헤더(24)는 응축수 귀환 파이프(26)로 유체 연결되어 액체 응축수를 응축수 귀환 펌프(28)로 다시 보내며, 상기 응축수 귀환 펌프(28)는 응축수를 증기 생성기("보일러(boiler)") 피드 시스템(feed system)으로 펌프시킨다. 응축수(사이클의 현재 단계에서 "급수(feedwater)")는 일반적으로 하나 이상의 급수 가열기(21)를 통해 펌프되어 상기 급수가 사전 가열(pre-heat)된다. 급수 펌프(29)는 액체 급수가 증발되어 다시 증기로 변환되는 증기 생성기(23: 예컨대, 핵 또는 화석 연료 연소)로 급수를 펌프시킨다. 증기는 공지된 방식으로 전기를 생성하는 터빈-발전기 세트(25)를 통해 흐른다. 증기가 열 및 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 터빈을 통해 흐르면서 증기의 압력은 떨어진다. 터빈의 유출단에서 저압 증기가 수집되어 주 증기 배관(32)으로 귀환하여 공기 냉각 응축기 시스템(20)으로의 유체 경로가 완성된다.
다시 도 1a를 참조하면, 공기 냉각 응축기(22)는 튜브 다발(100)을 지면 위로 들어 올리는 지지 구조물(40)을 더 포함하여, 일 가능한 실시예에서 복수의 강제 통풍 팬(60: forced draft fan: 도 1a에 도시된 팬 날개)을 포함하는 공기 이동 시스템에 의해 공기가 아래로부터 튜브 다발을 통하여 수직 위로 이동할 수 있다. 상기 팬(60) 각각은 지지 구조물(40)에 의해 지지되는 팬 데크 플랫폼(50: fan deck platform) 상에 실장된다. 일 바람직한 실시예에서, 팬 데크 플랫폼(50) 및 튜브 다발(100)은 적어도 튜브 다발의 높이(분배 헤더로부터 수직으로 유출 헤더(24)까지 측정되는 것으로 정의됨)만큼 큰 거리로 지면으로부터 수직 위로 올려져 있다. 지지 구조물(40)은 상기 구조물을 측면으로 강화시켜 풍 하중(wind load)을 보상할 뿐 아니라 튜브 다발(100), 팬(102), 상승관(36), 분배 헤더(38) 및 유출 헤더(24)의 무게를 지지하는데 요구되는 대각재(cross-bracing) 및 기둥(44)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 강제 통풍 팬(60)으로부터 튜브 다발(100)을 통한 통상적인 위쪽 및 외부로 향하는 공기흐름에 악영향을 미칠 수 있는 우세풍(prevailing wind)의 효과를 억제하도록 튜브 다발(102)의 주변에 바람벽(44)이 제공될 수 있다.
공기 냉각 응축기(22)는 단일 증기 분배 헤더(38)가 한 쌍의 이격된 튜브 다발(102)에 증기를 공급하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 각 쌍의 튜브 다발(100)은, 도시된 바와 같이, 일반적으로 튜브 다발들 사이로서 튜브 다발의 바닥 또는 하부에 위치한 팬(60)과 함께 텐트(tent)같은 삼각형 형태를 구성하는 각도로 서로간에 배열될 수 있다. 각 튜브 다발(100)은 팬 데크 플랫폼(50)에 의해 지지되고 팬 데크 플랫폼(50) 근처에 위치하는 개별 유출 헤더(24)를 구비한다. 일 비제한적인 배치에서, 유출 헤더(24)들은 팬(60)의 반대편 양측에서 이격되어 있을 수 있다. 튜브 다발(100)은 서로간에 임의의 적절한 각도로 배치될 수 있다.
도 2a는 튜브 다발(100)의 예시적인 핀-튜브 어셈블리(104)를 도시하며, 여기서 핀-튜브 어셈블리(104)는 종 방향으로 연장하는 연장 튜브(102: elongated tube) 및, 이하에서 더욱 상세하게 기술될 본 개시에 따른 특징적인 브레이징 방법에 의해 상기 튜브(102)에 접착된 두 개의 세트의 냉각 핀(110)들을 포함한다. 복수의 이들 튜브 어셈블리(104)들은 본질적으로 튜브 다발(100)을 형성하는 인접 평행 관계에서 함께 적층 및 배치된다(예컨대, 도 7을 참조). 일 실시예에서, 튜브 다발(100)은 단일 열의 인접한 튜브 어셈블리(104)들로 구성되고, 여기서 각각의 튜브 어셈블리(104)는 분배 헤더(38)와 유출 헤더(24) 사이에서 유체 연결된다(예컨대, 도 1a 참조). 바람직한 실시예에서, 도 7에서 최선으로 도시된 바와 같이, 단일 세트의 핀(110)들은 측면 방향에서 핀(110)들에 의해 이격된 각 튜브(102) 사이에 배치된다.
도 3은 브레이징 전의 핀-튜브 어셈블리(104)의 분해도이며, 이는 핀-튜브 프리 어셈블리로 정의될 수 있다.
도 2, 3 및 7을 참조하면, 튜브(102)는 종 방향의 내부 유체 도관 또는 통로(120)를 형성하는 내부 표면(122)과, 여기서 더 기술되는 바와 같이, 두 개의 세트의 핀(110)들이 접합되는 노출된 외부 표면(124)을 구비한다. 내부 통로(120)는 분배 헤더(38)에 유체 연결된 유입단(126a)부터 유출 헤더(24)에 유체 연결된 반대편 유출단(126b)까지 연장된다. 내부 통로(120)는 분배 헤더(38) 및 유출 헤더(24) 양자와 유체 연통한다. 통로(120)는 공기 냉각 응축기(22)의 튜브(102)를 통해 증기-액체 수상(water phase) 혼합물을 전송할 수 있는 구성 및 치수로 형성될 수 있다. 내부 통로(120)는 핀(110)들과 함께 동작하여 터빈 배출 유체로부터 열을 제거하는 기능을 수행하는 밀봉된 유체 도관이다. 여기서 터빈 배출 유체는 분배 헤더(38)로부터 증기 상태로 튜브(102)의 유입단(126a)에 유입되고, 열 전달에 의해 튜브를 통해 흐르면서 응축되고, 그리고 액체 상태("응축수")로 유출단(126b)을 떠나 유출 헤더(24)에서 수집된다.
튜브(102)(및 결과적인 내부 통로(120))는 바람직하게 원형이 아니며 일반적으로 길쭉한(oblong), 타원형의, 또는 난형(ovoid)의 형상으로 설명되는 횡단면을 가질 수 있다. 기술되는 바람직한 실시예에서, 튜브(102)는 일반적으로 측벽들(132a 및 132b)에 의해 연결된 맞은편의 상부 및 하부의 실질적으로 평면인 벽들(130a 및 130b)을 포함한다. 일 실시예에서, 평면 벽들(130a 및 130b)은 서로 평행하도록 배향된다. 평면 벽들(130a-b) 각각은, 예컨대, 도 2b에서 예시된 측면 섹션(132a-b)의 높이(H2)보다 큰 폭(W1)을 가진다. 평면 벽들(130a, 130b)은 상응하여, 이하에서 더 기술되는 바와 같이, 핀(110)들이 접착될 수 있는 편평한 노출 외부 표면(124)을 각각 정의한다.
도 2b-f는 본 개시에 따라 비-원형의 단면 및 평면 벽들(130a, 130b)을 구비한 튜브(102)의 가능한 실시예에 대한 몇몇 예를 도시하며, 이들 예들은 여기서 기술되는 핀-튜브 접착 공정을 이용하기에 적합하다. 튜브(102) 각각은 도 2f 및 도 4-6에 도시된 바와 같은 단면에서 (예컨대, 압출가공에 의해) 단일의 통합된 모노리식 구조(unitary monolithic structure)로서 형성되거나, 또는 시임 웰딩(seam welding), 브레이징(brazing), 크림핑(crimpimg)과 같이 봉인된 유체 도관을 형성하기 위해 본 기술분야에서 사용되는 적합한 제조 수단, 또는 누설 방지 튜브 구성을 제공하기에 적합한 다른 기술에 따라 연결 부위에서 서로 결합되는 두 개 이상의 구성된 튜브 벽 세그먼트로 구성된다.
본 발명의 실시예들이 임의의 특정 타입의 튜브 구성으로 제한되지 않는 것이 바람직할 것이며 튜브(102)는 매우 다양한 비-원형 횡단면 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b)은 튜브의 종 방향 축(LA)으로부터 활모양으로 굽은 바깥으로 볼록한 횡단면을 가져 튜브 내부에서 부분 또는 완전 진공 조건에서 변형을 저지할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 튜브(102)는 터빈으로부터 배출 증기를 냉각 및 응축하기 위해서 열 발전 장치에서 사용되는 공기 냉각 응축 시스템에서의 산업적 또는 상업적 적용을 위한 구성 및 치수로 형성될 수 있다. 이러한 애플리케이션에서, 튜브(102)는 몇몇 실시예에서 대략 10 내지 60 피트(feet) 사이인 종 방향 길이(L1)로 연장된다. 튜브(102)의 폭(W1)은 대략 4 내지 18 인치(inch)의 범위일 수 있다. 튜브 벽의 두께는 바람직하게 튜브와 핀 사이의 열 전달을 촉진하고 튜브 및 핀(110)의 중량을 지지하기에 충분하다. 일 실시예에서, 예를 들어, 튜브 벽 두께(T1: 예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같은 횡단면에서 측정된 벽들(130a, 130b 및 132a, 132b))는 대략 0.035 내지 0.12 인치일 수 있다. 일 실시예에서, 벽 두께(T1)은 대략 0.050 인치이다. 물론, 본 발명은 이와 같이 제한되지 않으며 종 방향 길이(L1), 폭(W1) 및 벽 두께(T1)는 임의의 필요한 치수를 가질 수 있다. 더욱이, 튜브(102)가 선형의 종 방향 축을 따라 연장되는 것으로 예시되지만, 다른 실시예에서 튜브(102)는 하나 이상의 직교하는 방향에서 곡선(curve), 벤드(bend) 및/또는 기울기(angle)를 포함할 수 있다.
튜브(102) 치수는 사용되는 물질에 근거하여 다양한 시장 상태에 맞춰 최적화될 수 있다. 예를 들어, 0.039 인치(1mm)의 벽 두께(T1) 및 0.79 인치(20mm)의 높이(H2)와 함께 9.25 인치(235mm)의 튜브 폭(W1)이 SS409 물질과 함께 이용 가능한 것으로 판정되었다. 수반하는 AL3003 핀은 0.09 인치(2.31mm)의 핀 피치로 배치되어 (종 방향 축(LA)을 따라 종 방향으로 측정되는) 8.5 인치(215mm) 길이, 0.83 인치(21mm) 높이(H1), 및 0.01 인치(0.25mm) 두께(시트(sheet) 두께)를 갖는다.
발전 장치에서와 같이 산업적 사용을 위해 적합한 공기 냉각 응축기에서의 적용을 위해, 튜브(102)는 바람직하게 강철로 구성된다. 소정 애플리케이션에 적절한 열 전달 특성을 구비한 임의의 적합한 강철이 이용될 수 있다. 일 바람직한 실시예에서, 강철은 내식성(corrosion resistance)을 위해 스테인리스 강일 수 있다. 적합한 스테인리스 강의의 비제한적인 예들로는 등급 409SS 또는 등급 3Cr12 스테인리스 강이 있다. 다른 적합한 페라이트(ferritic) 또는 오스테나이트(austenitic) 스테인리스 강이 사용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 튜브(102)는 핀(110) 직접 접합되는 노출된 외부 표면(124)을 구비하고 강철 성분의 금속 성분을 갖는 나강(bare steel)으로 구성된다. 일 실시예에서, 튜브(102)는 그러므로 일 종단에서 타 종단까지 그리고 횡단면에서 내부 표면(122)과 노출된 외부 표면(124) 사이에서 강철을 균일하게 포함하는 동질의 금속 성분(homogeneous metallurgical composition)을 가진다.
튜브(102), 특히 핀(110)이 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b)에 접합되는 노출된 외부 표면(124)에는 바람직하게 임의의 코팅(coating), 클래딩(cladding), 표면 화학 특성 변화(surface chemistry modification), 함침(impregnation), 또는 특히, 금속, 합금(alloy), 또는 알루미늄을 포함하는 성분과 같은, 강철 이외의 다른 물질을 통합시키는 다른 애플리케이션이 수행되지 않는다. 여기서 더 기술되는 바와 같이, 상기 핀-튜브 접합은 노출된 외부 표면(124)에 우선 알루미늄 코팅을 적용하거나 또는 외부 표면(124)을 도금하는 비용 및 원조 없이 나강 상에 바람직하게 형성된다.
도 2a-f 및 3을 참조하여 핀(110)들이 더욱 상세하게 기술될 것이다. 각 세트의 핀(110)들은 바람직하게 높은 열 전도 계수를 갖는, 바람직한 실시예에서 알루미늄과 같은, 물질의 파형 시트(corrugated sheet)로 형성된다. 이러한 금속 시트는 원래 평면이며 이후 적절한 제조 기술에 의해 파형을 형성하도록 모양이 만들어진다. 파형 시트(20A, 20B)는 임의의 길이일 수 있다. 단일 또는 복수의 파형 시트가 핀-튜브 어셈블리(104)의 평면 벽(130a 또는 130b)의 전체 종 방향 길이(L1)를 실질적으로 덮도록 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 파형 시트 물질은 평면 벽(130a, 130b)의 전체 길이(L1) 보다 적게 또는 단지 간헐적 부분들만 덮을 수 있다.
본 개시에 따라 핀(110)들을 형성하는데 사용 가능한 알루미늄 시트는 알루미늄 협회에 의해 설계된 1xxx, 3xxx, 5xxx 또는 6xxx 계열의 알루미늄 합금으로부터 만들어질 수 있는 평면 요소로서, 열 흡수 및 해당 시트를 지나 흐르는 냉각 매체로 방열하기에 적합하도록 개조된다. 일 실시예에서, 제한함이 없이, 바람직한 파형 핀(110)은 대략 0.010 인치의 두께를 갖는 Al3003 물질의 시트로부터 형성될 수 있다.
핀(110)들 세트 각각은 일반적으로 도 2-7(도 2a-f를 포함)에 도시된 바와 같이 복수의 높낮이가 있는 교대의 피크(131: peak) 및 밸리(133: valley)를 포함하는 구불구불한 형태를 갖는다. 측면 공기 흐름 통로는 튜브의 길이(L1) 및 종 방향 축(LA)에 일반적으로 직교하는 공기 흐름을 위해 피크와 밸리 사이의 갭(gap)에서 형성된다. 피크(131)는 튜브(102)에 접합되기 위한 핀(110)의 반대편 상부 및 하부 측 상에 실장 기반 영역(mounting base area)을 정의한다. 피크(131)의 끝(tip)은 브레이징 공정 동안에 튜브(102)에 접합되는 튜브(102)의 종 방향 축(LA) 및 종 방향 길이(L1)에 직교하도록 배치된 측면으로 연장하는 리지(ridge)를 형성한다. 튜브 다발(100)에서 최외곽의 2개의 튜브(102)를 제외하고, 리지들은 인접한 튜브들의 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b) 상의 노출된 외부 표면(124)에 인접하게 접촉하여 여기서 기술되는 방식으로 상기 벽들에 접합하도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에서, 튜브(102)로의 핀(110) 결합부는 사각 톱니 형태(square saw tooth configuration)를 가진 단속적인 핀 에지(interrupted fin edge)에 의해 만들어진다. 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b) 상에서 노출된 외부 튜브의 나 표면(bare surface: 124)과 핀 사이에 접촉 표면은, 핀에 형성된 폭이 좁은 수직으로 연장하는 슬릿(134: slit)에 의해 끊어진(punctuated) 핀의 폭이 좁은 금속 스트립(strip)으로 만들어진다. 슬릿(134)은 도시된 실시예에서 외부 표면(124) 및 평면 벽들(130a, 130b)에 직교하여 연장한다. 슬릿(134)은 바람직하게 도시된 바와 같이 균일하게 이격되거나, 또는 대안적으로 균일하지 않게 이격될 수 있다. 슬릿(134)은 핀(110)의 피크(131)에 형성되고 핀의 높이(H1)를 따라 부분적으로 아래/위로 연장된다(높이 치수를 정의하는 도 2b 참조). 이러한 톱니 형태를 사용하여, 브레이징 공정 동안에 생성된 열이 유리하게 튜브의 과도한 표면 변형을 야기하지 않는다. 이러한 독특한 핀 기반 디자인은 핀의 기반에서 제어 일드 존(controlled yield zone)을 생성하여 알루미늄 핀과 강철 튜브 사이의 열팽창 률 차이를 수용한다. 이러한 특징은 핀이 모체 튜브보다 더 수축하도록 함으로써 후속 브레이징 냉각 동안에 튜브의 변형을 상당히 완화한다.
다른 실시예에서, 피크(131)에서 핀(110)의 에지는 예를 들면 도 2a에 도시된 바와 같이, 단속없이 측 방향으로 연속될 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 알루미늄 핀을 코팅되지 않은 나강 튜브에 접착하는 공정 또는 방법이 제공된다. 바람직한 실시예에서, 접착 방법은 브레이징이다. 구성요소, 물질, 프리 브레이징 어셈블리 단계, 및 노내 브레이징 공정(furnace brazing procee)의 개괄에 대해서 먼저 기술될 것이다.
일반적인 참조를 위해 도 3을 참고하면, 나강 튜브(102)에 알루미늄 핀(110)을 접착하는 방법은 특히 적어도 이하의 일반적인 (여기서 더 설명될) 단계들을 포함한다: (1) 본 실시예에서 스테인리스 강인 나강 튜브(102)의 형태인 적어도 하나의 제1 구조적 구성요소, 바람직하게 배니싱 오일(vanishing oil)을 함유하는 오일 기반 캐리어 브레이징 플럭스(140: carrier brazing flux) 젤(gel) 또는 페이스트(paste), 도 4-6에 도시된 바와 같은 그리고 여기서 더 기술될 3가지 물리적인 공급 포맷 중 하나인 브레이징 용가재(150: brazing filler metal), 그리고 알루미늄 핀(110) 형태인 적어도 하나의 다른 제2 구조적 구성요소를 제공한다; (2) 이들 구성요소들을 물리적 접촉시킨다; (3) 이들 구성요소를 대략 577℃ 및 610℃ 사이, 바람직하게 대략 585℃ 및 600℃ 사이의 온도까지 노에서 가열한다; 그리고 (4) 후속하여 대략 2 내지 6분, 바람직하게 대략 3분 내지 5분 동안 상기 온도 범위를 유지하며, 이때 브레이징 용가재가 접착제(bonding agent)로 사용되어, 튜브와 핀 사이의 적어도 한 접촉 지점상에서 브레이징 접착이 일어난다.
본 발명에 따른 방법은 튜브(102)의 평탄한 외부 표면(124)이 브레이징 전에 사전 공정을 통해 알루미늄 또는 다른 물질로 코팅되거나 클래딩되지 않는 경우에, 브레이징 용가재가 브레이징 온도에 있는 전체 시간이 상당히, 예컨대, 적어도 10% 감소할 수 있다는 발견에 근거한다. 브레이징 온도 또는 그 이상 온도에 있는 총 시간이 감소함으로써 서로 다른 물질들 사이에 형성되는 금속간 화합물(intermetallics: FeAl3)의 형성이 감소한다. 상기 방법은 또한 핀-튜브 어셈블리(104)가 브레이징 전에 건조(수분 제거)될 필요가 없으므로 비용이 낮다.
서로가 인접하게 접촉된 핀(110)과 튜브(102)를 가열함에 따라, 브레이징 용가재 및 브레이징 기판은 하나의 단계에서 함께 녹으며, 이는 본 발명에 따라 플럭스 브레이징 젤(도 5)에 첨가제로서 또는 포일 시트(foil sheet: 도 6)로서 또는 알루미늄 핀 상에 감긴 클래딩층(도 4)으로서 제공된 오일 기반 브레이징 플럭스(140) 젤 및 브레이징 용가재(150)가 그 다음 브레이징 물질로 사용됨에 따라 제공된다. 이는 브레이징 전에 사전 가열 사이클을 통해 알루미늄 클래딩 물질이 배치되지 않는 유리한 점을 제공한다. 이는 클래딩 및 브레이징 공정이 같은 단계에서 수행되기 때문에 제조 비용을 줄이고 금속간 화합물 형성으로 인한 부정적인 영향을 줄인다. 또한 이는 전체적으로 전력 소비를 줄일 수 있으며 이는 낮은 비용을 수반한다.
본 발명에 따른 방법에서, 브레이징 용가재(150)가 여기서 더 설명되는 바와 같이 포일 시트(152: foil sheet)의 형태로 공급되면 포일 시트는 튜브(102)의 외부 표면(124)과 인접하여 접촉하여 있고, 이에 따라 포일 시트가 브레이징 공정 동안에 녹으면 튜브의 외부 표면은 알루미늄-실리콘 층으로부터 부식 방지가 향상된다. 일 대표적인 예에서, 제한함이 없이, 대략 25μm의 두께를 갖는 알루미늄 실리콘 코팅이 브레이징 공정을 통해 강철 튜브(102) 상에 증착될 수 있다.
논의되는 일 바람직한 및 본 실시예에서, 튜브(102)는 스테인리스 강이다. 본 발명에 따른 브레이징 방법은 페라이트 또는 오스테나이트 강철 튜브 모두에 적용될 수 있다.
이상에서 알려진 바와 같이, 도 4-6은 브레이징 용가재(150)를 브레이징 공정에 도입시키기 위한 3가지 가능한 접근 방법을 도시한다. 이들 세 개의 도면 각각은 핀(110)을 강철 튜브(102)에 접착하기 위한 브레이징 공정 동안에 사용되는 제품 및 구성요소를 포함하여 브레이징 전의 핀-튜브 어셈블리(104)의 분해도를 도시한다. 따라서, 도 4-6은 브레이징하여 영구적으로 접합된 핀-튜브 어셈블리를 형성하는데 사용되는 융해되지 않은 구성요소들을 도시하며, 이는 여기서 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리로 정의될 수 있다. 여기서 기술되는 세 개의 용가재(150) 제공 메커니즘 모두에서, 알루미늄 또는 알루미늄 실리콘 용가재는 핀을 튜브에 브레이징하기 위해서 알루미늄 핀(110)과 강철 튜브(102)의 노출된 외부 표면 사이의 접착 영역에 근접하여(proximate) 제공된다.
브레이징 용가재(150)는 바람직하게 85 중량% 또는 그 이상만큼 많은 알루미늄을 포함하고, 나머지 부분은 대부분 실리콘이다. 따라서, 바람직한 브레이징 용가재는 알루미늄 실리콘(AlSi)이다. 일부 실시예에서, 브레이징 용가재는 대략 6-12%의 실리콘을 함유할 수 있다. 아연(zinc)이 브레이징 용가재 합금에 추가되어 융해 온도를 낮추고, 이에 따라 보다 낮은 온도 범위(540℃ 내지 590℃)에서 브레이징이 일어날 수 있도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 브레이징 용가재(150)는 알루미늄 시트상에 열간 압연(hot rolled)되거나 또는 알루미늄 시트상에 접합되는 클래딩층으로서 제공되어 클래딩된 핀(110)을 형성한다. 전형적으로 aa3003인 알루미늄 핀(110)은 대략 6 내지 12% 실리콘을 포함하는 AlSi 브레이징 합금으로 클래딩된다. 실리콘을 추가함에 따라 금속간 화합물 합금(예컨대, FeAl3) 층 두께를 최소화하는 것에 더하여 합금의 융해 온도를 낮추고, 표면 장력을 줄이고 이에 따라 합금의 젖음성(wettability)을 증가시킴으로써 브레이징을 촉진한다. 핀 시트 금속 상의 AlSi 클래딩 층의 두께는 핀(110)의 전체 두께의 대략 10% 내지 20% 사이, 바람직하게 대략 15%이다.
가능한 일 실시예에서, 핀(110)은 그러므로 브레이징 용가재(150)가 양측에 클래딩된 aa3003 알루미늄 코어를 갖는 3층 복합 구조(three-layer composite)로 구성될 수 있다. 일 바람직한 실시예에서, 적합한 클래딩 핀 복합 구조는 aa4343/aa3003/aa4343이다. aa4343 클래딩 층은 대략 6.8-8.20%의 실리콘 함유량을 갖는 AlSi 조성이다. 이러한 방식으로 구성된 핀(110)의 대표적인 비제한적 두께는 대략 0.012인치이다. 핀 및 클래딩의 다른 적합한 두께가 제공될 수 있다.
튜브(102)상에 핀(110)을 브레이징 및 접합하기 전에 전기의 결과적인 튜브 어셈블리(104)가 도 4에 도시된다. 튜브(102)는 나강(즉, 어떠한 방식으로도 코팅되지 않고 알루미늄 처리되지 않은)이고, 이 실시예에서 바람직하게 스테인리스 강이다. 플럭스(140)가 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b) 상의 편평한 외부 표면(124)들과 클래딩된 핀(110) 사이에 인가된다. 상기 어셈블리는 함께 클램프(clamp)로 물려 핀을 튜브에 접합하도록 브레이징 노에서 가열될 준비가 된다.
도 5를 참조하면, 브레이징 용가재(150)는 대안적으로 플럭스(140)에 첨가물로서 혼합되어 제공된다. 알루미늄 파우더와 같은 파우더 기반 용가재가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명을 제한함이 없이 aa4343(6.8-8.2% Si), aa4045(9-11% Si), 또는 적합한 aa4047(11-13% Si)와 같은, 파우더로 된 AlSi 브레이징 합금이 플럭스(140)에 첨가되고 유리하게 스테인리스 강의 외부 부식 방지를 증가시킨다. 바람직하게, 용가재(150)로 사용되는 브레이징 합금은 aa4045 또는 aa4047이고, 더욱 바람직하게 사용되는 브레이징 오븐 온도 프로파일에 따라 일부 실시예에서 aa4045이다. 이는 대부분의 부식이 쉬운 금속들을 공격하는 배출물을 발생시키는 화학 공장의 근처 또는 염기(salt air)와 같은 열악한 환경에 위치한 열 교환기에서 특히 유리하다. 해양성 대기 환경에서 내식성을 확증하기 위해서 시료에 대해 장기적인 ASTM b-117 염분 스프레이 테스트(750 시간)가 수행되었다.
튜브(102)상에 핀(110)을 브레이징 및 접합하기 전에 전기의 결과적인 튜브 어셈블리(104)가 도 5에 도시된다. 튜브(102)는 나강(즉, 어떠한 방식으로도 코팅되지 않고 알루미늄 처리되지 않은)이고, 이 실시예에서 바람직하게 스테인리스 강이다. 핀(110)은 여기서 기술되는 바와 같이 클래딩되지 않으며 단일의 알루미늄(예컨대, aa3003) 시트로 형성된다. 플럭스(140)가 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b) 상의 편평한 외부 표면(124)들과 클래딩되지 않은 핀(110) 사이에 인가된다. 상기 어셈블리는 함께 클램프(clamp)로 물려 핀을 튜브에 접합하도록 브레이징 노에서 가열될 준비가 된다.
도 6을 참조하면, 브레이징 용가재(150)는 대안적으로 브레이징 포일(152) 시트의 형태로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 포일은 제한함이 없이 예를 들어 aa4045와 같은 AlSi 물질일 수 있다. 대략 0.010 내지 0.15 인치의 대표적인 시트 두께를 갖는 포일(152)이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 포일(152)의 시트 두께는 대략 0.015인치일 수 있다.
튜브(102)상에 핀(110)을 브레이징 및 접합하기 전에 전기의 결과적인 튜브 어셈블리(104)가 도 6에 도시된다. 튜브(102)는 나강(즉, 어떠한 방식으로도 코팅되지 않고 알루미늄 처리되지 않은)이고, 이 실시예에서 바람직하게 스테인리스 강이다. 브레이징 포일(152)은 핀(110)의 피크(131)에 맞붙여 배치된다. 플럭스(140)는 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b) 상의 편평한 외부 표면(124)들과 포일(152) 사이에 인가된다. 상기 어셈블리는 함께 클램프(clamp)로 물려 핀을 튜브에 접합하도록 브레이징 노에서 가열될 준비가 된다.
이상에서 기술된 도 4-6에 따른 핀 및 튜브 어셈블리(104)는 핀과 튜브 사이에 접합을 형성하기에 적합한 온도로 제어된 대기(controlled atmosphere) 브레이징 노에서 함께 브레이징된다. 임의의 적합한 상업적으로 이용가능한 브레이징 노(furnace)가 본 개시에 따라 형성된 핀-튜브 어셈블리(104)를 브레이징하는데 이용될 수 있다.
세슘(cesium) 또는 리튬(lithium) 첨가제와 함께 불소(fluoride) 기반 플럭스와 같은 적합한 브레이징 플럭스가 바람직하게 스테인리스 강 모재(parent material) 내에서 크롬(chromium) 및 니켈(nickel) 화합물의 악영향을 격리시키는데 이용된다. 불소 기반 플럭스에 대한 세슘 및/또는 리튬 첨가제는 브레이징 온도에서 크롬 및 니켈의 악영향을 속박하고 지체시킨다. 이러한 실행은 더 짧은 지속기간 및 더 낮은 온도인 매우 구체적인 시간 대(vs.) 온도 브레이징 사이클을 필요로 한다. 이러한 접근법은 브레이징 결합부에서 금속간 화합물 층(예컨대, FeAl3) 두께를 줄임으로써 브레이징 결합 세기 및 강도를 더 향상시킨다.
적합한 세슘 및 리튬 플럭스는 독일 하노버(Hannover, Germany)에 위치한 Solvay Fluor GmbHdml의 브랜드 명칭 NOCOLOK®으로 상업적으로 이용가능 하다. 유리하게, 이는 알루미늄-알루미늄 브레이징 공정을 가능하게 하도록 튜브(102) 모재 상에 압연 클래딩 층 또는 알루미늄 도금 층을 필요로 하는 현재의 일반적인 산업적 실행을 제거한다. 이는 열 교환 율을 개선하면서도 노동력과 자재 비를 줄일 것이다.
본 발명자는 파우더로 된 플럭스 물품으로부터 퍼짐 가능한(spreadable) 플럭스 페이스트 또는 젤을 준비하기 위해 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 캐리어로서 물 대신에 플럭스 혼합물에 오일 기반 첨가제를 혼합하면, 브레이징 노에서 알루미늄 핀과 나강 튜브 사이의 접착력 및 브레이징 성능이 개선됨을 발견하였다. 일 바람직한 실시예에서, 적합한 오일 기반 캐리어는 제한함이 없이 윤활유(lubricant) 또는 배니싱 오일과 같은 지방족 탄화수소(aliphatic hydrocarbon)이다. 이러한 오일 기반 캐리어는 유리하게 공정 동안에 증발하여 브레이징을 방해하지 않는다.
적합한 비수성(non-aqueous) 오일 기반 캐리어는 Evaplube 브랜드의 배니싱 오일로서 미국 미시건주 브라이튼(Brighton, Michigan)에 위치한 General Chemical Corporation으로부터 상업적으로 이용가능 하다. 일 실시예에서, Evap-Lube 2200이 사용되었다. 이 제품은 액체 오일 형태이고 0.751-0.768 (물=1)의 비중(specific gravity), 화씨 340-376도의 끓는 점, 화씨 68도에서 0.5mmHg의 증기압, 0.16의 증발률, 및 100% 체적당 휘발성(100% volatile by volume)을 갖는다.
플럭스 파우더(예컨대, NOCOLOK®플럭스) 및 오일 기반 캐리어(예컨대, Evap-Lube 2200)를 포함하는 퍼짐성 있는 적합한 플럭스 혼합물을 준비하기 위해서, 바람직하게 사용되는 각각의 상대적인 양은 대략 중량 60-35%의 플럭스에 대해서 대략 중량 40-65% 배니싱 오일의 범위를 갖고, 보다 바람직하게 대략 중량 52-42%의 플럭스에 대해서 대략 중량 48-58%의 배니싱 오일의 범위를 가질 수 있다. 일 대표적인 실시예에서, 제한 없이, 대략 중량 53%의 배니싱 오일이 혼합물에서 나머지 중량 퍼센트(47%)를 갖는, 플럭스나 추가의 첨가제를 갖는 플럭스인, 산물(product)과 함께 사용될 수 있다.
전기의 오일 기반 캐리어와 파우더로 된 플럭스 혼합물은 브레이징을 위한 준비 중에 튜브(102) 상에서 용이하게 퍼짐 가능성 있는 매우 점성이 강한 플럭스 혼합물(농도 및 점도에서 젤 또는 벽지용 페이스트와 유사한)을 생산한다. 유리하게, 본 브레이징 애플리케이션을 위해, Evap-Lube 2200 배니싱 오일은 잔존 오일이 없거나 거의 없이 용이하게 증발하고, 이에 따라 핀(110)과 나강 튜브(102) 사이의 브레이징된 접합 형성을 방해하지 않는다. 오일 기반 캐리어 및 불소 기반 플럭스 브레이징 젤 또는 페이스트는, 제한함이 없이, 불화 칼륨 알루미늄(potassium aluminum fluoride), 불화 세슘 알루미늄(cesium aluminum fluoride), 및 불화 리튬 알루미늄(lithium aluminum fluoride)을 포함하는 할로겐화물의 혼합물이다.
플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물의 적합한 대표적인 시용양(application rate)은 대략 35g/m2 배니싱 오일에 대해서 25g/m2 플럭스이다.
대안적인 실시예에서, 플럭스-오일 기반 캐리어 혼합물의 퍼짐 가능성을 개선하고 더 연장하기 위해 긴 사슬 알코올(long chain alcohol)이 추가될 수 있으며, 이는 브레이징을 위해 준비된 보다 긴 길이의 나강 튜브(102)에 대해서 이용될 수 있다. 특정 실시예에서, 상기 긴 사슬 알코올은 헥실렌 글리콜(hexylene glycol) 및 프로필렌 글리콜(propylene glycol)을 포함하는 글리콜일 수 있다. 글리콜 또는 다른 긴 사슬 알코올은 일부 실시예에서 대략 중량 25% 또는 그 이하의 양이 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물에 첨가될 수 있으며, 또는 대안적으로 다른 실시예에서 중량 1-25% 범위에서 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 글리콜 또는 다른 긴 사슬 알코올이 플럭스 혼합물에 첨가되는 경우, 최적의 브레이징 성능 및 접합을 제공할 수 있도록 혼합물에서 플럭스 파우더의 중량 퍼센티지를 동일하게 유지하면서 사용되는 오일 기반 캐리어의 중량 퍼센티지(weight percentage)는 비례하여 감소된다.
도 5에 도시되고 이상에서 기술된 바와 같이 용가재(150)가 직접 플럭스(140)로 혼합되는 블레이징 용가재 제공 시스템을 준비하기 위해 배니싱 오일 및 불소 기반 플럭스 브레이징 혼합물 젤을 사용함에 있어, 상기 플럭스 혼합물은 NOCOLOK®플럭스, Evaplube 배니싱 오일(예컨대, Evap-Lube 2200), 및 파우더 알루미늄을 포함한다. 다양한 실시예에서, 플럭스(140) 젤/페이스트의 알루미늄 함유량은 대략 중량 10-50% Al 파우더의 범위일 수 있다. 일 대표적인 예에서, 설명을 위해, 대략 60g/m2의 알루미늄 파우더가 첨가될 수 있으며 이는 몇몇 실시예에서 AlSi일 수 있다. 플럭스 젤과 함께 혼합되기 위해 페이스트 같은 농도를 갖는 알루미늄 준비물질(preparation)을 만들기 위해서, 대략 90g/m2의 Evaplube가 동일 양의 알루미늄 파우더에 첨가될 수 있다. 대략 25g/m2의 NOCOLOK®플럭스 및 대략 35g/m2의 Evap-Lube 2200가 전술한 바와 같이 오일 기반 캐리어 플럭스 젤 혼합물에 이용될 수 있다. 전술한 모든 구성 성분을 합하면, 튜브 나표면(bare tube surface)에 인가되는 플럭스 젤 또는 페이스트를 형성하도록 결합된 때 알루미늄 파우더는 결과적으로 본 예에서 총(210g/m2) 용가재-플럭스 젤 혼합물의 대략 중량 30%에 해당한다.
일 실시예에서, AlSi 파우더 또는 알루미늄의 알루미늄 파티클(particle) 크기는 제한함이 없이 대략 5-10μm일 수 있다.
나강 튜브(102)에 알루미늄 핀(110)을 접합하기 위한 예시적인 방법은 앞으로 전술한 파라미터 및 물질에 근거하여 기술될 것이다.
일반적으로 상기 방법은 도 4, 5 또는 6에 도시된 바와 같이 개별적인 구성요소들의 프리 어셈블리를 우선 제공함으로써 시작되며, 이는 이상에서 기술되어 있다. 본질적으로, 나강 튜브(102)가 제공되고 알루미늄 핀(110) 세트는 함께 브레이징 및 접합될 주요 부분을 포함한다. 튜브(102)는 본 예에서 타입 409SS와 같은 스테인리스 강일 수 있다. 핀(110)은 aa3003 알루미늄일 수 있다.
튜브(102)는 본 실시예에서 젤 또는 페이스트 형태로 제공될 수 있는 플럭스(140)를 받아들이도록 튜브의 외부 표면(124)을 준비하면서 인발 유(drawing oil) 및 때(grime)를 제거하기 위해 초기에 적합한 세정제(cleaner)로 세척된다. 수성(water based) 클리너가 사용될 수 있으며, 대안적으로 다른 가능한 실시예에서 아세톤(acetone)이 사용될 수 있다. 이상적으로, 핀(110)이 접착될 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b)을 따라 튜브(102)의 외부 표면(124)은 튜브와 핀 사이에 양질의 브레이징 결합을 형성하는데 악영향을 미칠 수 있는 오염이 완전히 세척되어야 한다.
다음으로, 오일 기반 캐리어 플럭스(140) 혼합물 브레이징 젤 또는 페이스트가 튜브(102)에 인가된다. 핀(110)이 튜브 표면 및 플럭스와 맞닿아 표면 접촉되도록 배치되기 전에 플럭스(140)는 상부 및 하부 평면 벽들(130a, 130b)를 따라 튜브(102)의 외부 표면(124)에 인가된다(도 4-6 참조). 도 5의 실시예에서, 플럭스(140)는 이미 여기서 기술된 바와 같이 AlSi 용가재(150)를 함유할 것이다. 도 4 및 6의 실시예에서, 플럭스는 일반적으로, 핀(110) 상에 클래딩되거나(도 4) 또는 별개의 포일 시트의 형태로 제공되는 것(도 6)과 같이 여기서 기술된 다른 방법에 의해 제공되는, 어떠한 용가재(150)도 함유하지 않을 것이다.
상기 방법은 플럭스(140)가 인가된 튜브(102) 및 핀(110)을 서로 표면 접촉하도록 하여 도 4 및 5에 도시된 프리 어셈블리를 형성함으로써 계속된다. 도6과 관련하여, 바람직하게 플럭스(140)가 튜브(102)에 인가된 후에 AlSi 용가재 포일(152)은 플럭스(140) 상에 배치되고, 그 다음 핀들이 젤 또는 페이스트와 같은 플럭스를 통해 튜브에 접착된 포일과 표면 접촉된다.
도 4-6에 도시된 바와 같이 전기의 조립되었지만 브레이징되지 않은 핀-튜브 어셈블리(104)가 브레이징 노에서의 공정을 위한 준비로 클램프와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 함께 속박되어 지탱된다.
상기 튜브 어셈블리(104)는 그 다음 브레이징 노로 로딩(load)되고, 적합한 브레이징 온도까지 가열되고 그리고 충분한 시간 기간 동안에 상기 온도로 유지되어 이미 여기서 기술된 바와 같이 알루미늄 핀(110)과 튜브(102) 사이에 영구적인 접합을 형성한다. 그 다음 상기 접합된 튜브 어셈블리(104)는 냉각되고 브레이징 노로부터 제거된다.
핀(110)을 튜브(102)에 접합하여 완전한 튜브 어셈블리를 형성하는 대안적인 방법에서, 브레이징 공정은 하나의 세트의 핀(110)과 평면 벽 중 하나(130a 또는 130b)를 포함하는 반-튜브 부분(half-tube segment)에 적용될 수 있다(예컨대, 도 3 참조). 예를 들면, 제1 세트의 핀(110)이 평면 벽(130a) 상에 브레이징될 수 있고, 그리고 제2 세트의 핀이 평면 벽(130b)에 브레이징될 수 있다. 그 다음, 두 개의 브레이징된 반-튜브들이 도 2a에 도시된 완전한 튜브 어셈블리(104)를 생성하도록 웰딩(welding)과 같은 적합한 방법에 의해 함께 결합될 수 있다. 이러한 제조 기술은 중력으로 하여금 브레이징 물질이 브레이징 결합부로 흐르는 것을 돕도록 한다.
다른 실시예에 따르면, 나 탄소강(bare carbon steel) 튜브(102) 및 핀(110)을 포함하는 튜브 어셈블리(104)가 전술한 방법에 따라 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 대략 0.060인치의 벽 두께(T1)을 갖는 저 탄소강(low carbon steel)이 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 0.1-0.25%의 크롬(Cr) 함유량을 갖는 저 탄소강이 0.060인치의 벽 두께(T1)로 이용될 수 있다. 대략 0.015인치의 시트 두께를 갖는 aa4045 알루미늄으로 만들어진 도 6에 도시된 포일(152) 형태의 브레이징 용가재(150)가 구성에 이용될 수 있다. 플럭스(140)는 여기서 기술된 바와 같이 NOCOLOK® 및 Evaplube 혼합물일 수 있고, 몇몇 가능한 실시예에서 플레이크(flake) 또는 파우더 형태의 알루미늄 또는 AlSi 충전재(filler)가 플럭스 혼합물에 첨가될 수 있다. 튜브의 외부 표면(124)으로부터 녹(rust), 오일 및 다른 표면 오염을 제거하여 튜브(102)를 준비하는데 수성 세정제가 선호되나; 다른 적합한 세정액이 이용될 수 있다. 바람직하게, 튜브상에서 산화물 형성이 재발하는 것을 방지하도록 세척한 후에 즉각적으로 플럭스가 인가된다. 몇몇 실시예에서, 조작 처리를 위해 플럭스를 건조시키도록 바인더(binder)가 플럭스 혼합물에 첨가될 수 있다.
본 발명은 당업자는 이 발명, 다양한 대체, 수정 및 진보된 것을 기꺼이 이용하고 사용할 수 있을 정도로 충분히 상세한 하게 도시되고 기술되었으나, 이는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 것임이 명백하다.
20: 공기 냉각 응축기 시스템
100: 튜브 다발
102: 튜브
104: 핀-튜브 어셈블리
110: 핀

Claims (70)

  1. 나강 튜브(bare steel tube); 및
    알루미늄을 포함하는 브레이징 용가재(brazing filler metal)에 의해 상기 나강 튜브의 노출된 외부 표면에 직접 접합된 적어도 하나의 세트의 알루미늄 핀을 포함하는,
    열 교환기용 튜브 어셈블리(tube assembly).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 알루미늄 및 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 대략 6-12% 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세트의 알루미늄 핀은 피크(peak) 및 밸리(valley)를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는,
    튜브 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 스테인리스 강(stainless steel)으로 만들어진,
    튜브 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 길쭉한(oblong) 단면 형상을 갖는,
    튜브 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 실질적으로 평면인 상부 및 하부 벽들을 포함하고, 상기 알루미늄 핀은 상기 평면인 상부 또는 하부 벽에 접합되는,
    튜브 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 함께 결합된 세그먼트(segment)들로 구성된,
    튜브 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 단일의 통합된 구조로 형성된,
    튜브 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 핀은 알루미늄 코어 및 상기 알루미늄 코어의 맞은편 양측상에 클래딩(cladding)된 상기 브레이징 용가재를 포함하는 복합 구조를 갖도록 클래딩되는,
    튜브 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 알루미늄 및 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 대략 6-12% 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 대략 4 내지 18인치(inch)의 폭 및 대략 0.035 내지 0.12인치의 튜브 벽 두께(T1)를 갖는 길쭉한 단면 형상을 갖는,
    튜브 어셈블리.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 대략 10-60피트(feet)의 종 방향 길이를 갖는,
    튜브 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 핀은 aa3003 알루미늄을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 저 탄소강(low carbon steel) 또는 크롬을 포함하는 저 탄소강을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 등급 409 또는 등급 3Cr12 스테인리스 강을 포함하는,
    튜브 어셈블리.
  18. 브레이징 노(brazing furnace)에서 열 공정을 위한 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리(finned tube brazing preassembly)이며,
    노출된 외부 표면을 구비한 나강 튜브;
    하나의 세트의 알루미늄 핀;
    상기 나강 튜브와 상기 세트의 알루미늄 핀 사이에 배치된 불소 기반 플럭스(fluoride based flux) 및 오일 기반 캐리어(oil based carrier) 혼합물; 및
    알루미늄을 포함하고 상기 세트의 알루미늄 핀과 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물에 근접하여 배치된 브레이징 용가재를 포함하며,
    여기서, 상기 브레이징 용가재는 상기 브레이징 노에서 열 공정된 때 상기 나강 튜브와 상기 세트의 알루미늄 핀 사이에 브레이징 접합을 형성하는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일(vanishing oil)인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물은 대략 중량 40-65%의 오일 기반 캐리어를 포함하는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물은 젤 또는 페이스트 형태인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물에 첨가되는 파우더인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 박막 시트의 포일 형태인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 상기 세트의 알루미늄 핀 상의 클래딩 층의 형태인,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 알루미늄 핀은 알루미늄 코어 및 상기 알루미늄 코어의 맞은편 양측상에 클래딩된 상기 브레이징 용가재를 포함하는 복합 구조를 갖는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  27. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 알루미늄 및 실리콘을 포함하는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 대략 6-12% 실리콘을 포함하는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 세트의 알루미늄 핀은 피크 및 밸리를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 스테인리스 강으로 만들어진,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 길쭉한 단면 형상을 갖는,
    핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리.
  32. 증기 운반을 위한 유입 증기 분배 헤더(inlet steam distribution header);
    응축수 운반을 위한 응축수 유출 헤더;
    노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브 및 브레이징 용가재에 의해 상기 튜브 상에 직접 브레이징된 하나의 세트의 알루미늄 핀을 구비하고 상기 나강 튜브 서로는 상기 알루미늄 핀에 의해 이격된 복수의 핀-튜브 어셈블리를 각각 포함하는 튜브 다발의 어레이(array of tube bundle); 및
    상기 튜브 다발을 통해 공기를 송풍하도록 배치된 강제 통풍 팬(forced draft fan)을 포함하고,
    상기 튜브는 상기 유입 증기 분배 헤더에 유체 결합된 유입단 및 상기 유출 헤더에 유체 결합된 유출단을 구비하는,
    산업 및 상업적 적용을 위한 크기의 공기 냉각 응축기.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 알루미늄 및 실리콘을 포함하는,
    공기 냉각 응축기.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 대략 6-12% 실리콘을 포함하는,
    공기 냉각 응축기.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 세트의 알루미늄 핀은 피크 및 밸리를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는,
    공기 냉각 응축기.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 스테인리스 강으로 만들어진,
    공기 냉각 응축기.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 길쭉한 단면 형상을 갖는,
    공기 냉각 응축기.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 실질적으로 평면인 상부 및 하부 벽들을 포함하고, 상기 알루미늄 핀은 상기 평면인 상부 또는 하부 벽에 접합되는,
    공기 냉각 응축기.
  39. 제32항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 실질적으로 평면인 상부 및 하부 벽들을 포함하고, 상기 알루미늄 핀은 상기 평면인 상부 또는 하부 벽에 접합되는,
    공기 냉각 응축기.
  40. 제32항에 있어서,
    상기 공기 냉각 응축기는 삼각형 형태를 형성하는 각도로 서로 배치되는 적어도 두 개의 튜브 다발을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 튜브 다발은 하나의 증기 분배 헤더에 유체 결합되는,
    공기 냉각 응축기.
  41. 제32항에 있어서,
    상기 증기 분배 헤더는 열 발전 스테이션의 증기 터빈(turbine)에 유체 결합되고 상기 터빈으로부터 배출 증기를 받아들이는,
    공기 냉각 응축기.
  42. 강철의 노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브를 제공하는 단계;
    알루미늄 핀을 제공하는 단계;
    상기 나강 튜브의 상기 노출된 외부 표면 상에 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물을 인가하는 단계;
    브레이징 용가재를 제공하는 단계;
    집합적으로 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 정의하는 상기 나강 튜브, 상기 알루미늄 핀, 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물, 및 상기 브레이징 용가재를 상호 접촉시키는 단계;
    상기 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 브레이징 노 내로 로딩하는 단계; 및
    상기 브레이징 용가재가 융해되고 상기 알루미늄 핀이 상기 나강 튜브에 직접 접합되기에 충분한 온도까지 상기 핀-튜브 브레이징 프리 어셈블리를 가열하는 단계를 포함하는,
    공기 냉각 응축기 용 튜브 어셈블리 형성 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물은 대략 중량 40-65%의 오일 기반 캐리어를 포함하는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어는 배니싱 오일인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  46. 제42항에 있어서,
    상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물은 젤 또는 페이스트 형태인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  47. 제42항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물에 첨가되는 파우더인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  48. 제42항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 박막 포일 시트의 형태인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 상기 나강 튜브 상의 상기 플럭스 및 오일 기반 캐리어 혼합물과 상기 알루미늄 핀 사이에 상기 박막 포일 시트를 인가하는 단계를 포함하는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  50. 제42항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 상기 세트의 알루미늄 핀 상의 클래딩 층의 형태인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  51. 제42항에 있어서,
    상기 알루미늄 핀은 알루미늄 코어 및 상기 알루미늄 코어의 맞은편 양측상에 클래딩된 상기 브레이징 용가재를 포함하는 복합 구조를 갖는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  52. 제42항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 알루미늄 및 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 브레이징 용가재는 대략 6-12% 실리콘을 포함하는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  54. 제42항에 있어서,
    상기 세트의 알루미늄 핀은 피크 및 밸리를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  55. 제42항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 스테인리스 강으로 만들어진,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  56. 제42항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 길쭉한 단면 형상을 갖는,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  57. 제42항에 있어서,
    상기 브레이징 노에서 상기 온도는 대략 577℃ 및 610℃ 사이인,
    튜브 어셈블리 형성 방법.
  58. 튜브 다발의 어레이, 증기를 운반하는 유입 증기 분배 헤더, 응축수를 운반하는 응축수 유출 헤더, 및 상기 튜브 다발을 통해 공기를 송풍하는 강제 통풍 팬을 제공하는 단계, 여기서, 상기 튜브 다발 각각은 노출된 외부 표면을 갖는 나강 튜브 및 브레이징 용가재에 의해 상기 튜브 상에 직접 브레이징된 하나의 세트의 알루미늄 핀을 구비하는 복수의 핀-튜브 어셈블리를 포함하고 상기 나강 튜브는 상기 유입 증기 분배 헤더에 유체 결합된 유입단 및 상기 유출 헤더에 유체 결합된 유출단을 구비하며;
    상기 유입 증기 분배 헤더를 통해 증기를 유통(flow)하는 단계;
    상기 튜브 각각의 유입단을 통해 증기를 받아들이는 단계;
    상기 튜브 각각의 상기 유입단과 상기 유출단 사이에서 상기 증기를 응축하는 단계;
    상기 튜브 각각의 상기 유출단을 통해 액화된 응축수가 통과하는 단계; 및
    상기 응축수 유출 헤더에서 상기 응축수를 수집하는 단계를 포함하는,
    공기 냉각 응축기를 이용하는 증기 응축 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 세트의 알루미늄 핀은 피크 및 밸리를 포함하는 구불구불한 구성을 갖는
    증기 응축 방법.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 스테인리스 강으로 만들어진,
    증기 응축 방법.
  61. 제58항에 있어서,
    상기 나강 튜브는 길쭉한 단면 형상을 갖는,
    증기 응축 방법.
  62. 플럭스 파우더; 및
    오일 기반 캐리어를 포함하며,
    나강 튜브 상에 알루미늄 핀을 브레이징하기에 적합한,
    플럭스 혼합물.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어의 양은 상기 혼합물의 대략 중량 40-60%인,
    플럭스 혼합물.
  64. 제62항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어의 양은 상기 혼합물의 대략 중량 48-58%인,
    플럭스 혼합물.
  65. 제62항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어의 양은 상기 혼합물의 대략 중량 53%인,
    플럭스 혼합물.
  66. 제62항에 있어서,
    상기 플럭스 파우더는 불소 기반인,
    플럭스 혼합물.
  67. 제62항에 있어서,
    상기 플럭스 파우더는 불소 기반이며 세슘(cesium) 또는 리튬(lithium)을 함유하는,
    플럭스 혼합물.
  68. 제62항에 있어서,
    상기 오일 기반 캐리어는 지방족 탄화수소(aliphatic hydrocarbon)인,
    플럭스 혼합물.
  69. 제68항에 있어서,
    상기 지방족 탄화수소는 배니싱 오일인,
    플럭스 혼합물.
  70. 제62항에 있어서,
    상기 혼합물의 대략 중량 1-25% 양의 글리콜(glycol)을 더 포함하는,
    플럭스 혼합물.
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