KR20150093455A - 공기압 손실이 낮은 열교환 튜브를 이용한 공랭식 열교환기 및 밀폐형 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 발명의 열교환기(100)는, 열교환 튜브 내측으로 고온의 유체가 흐르고, 열교환 튜브의 외측면을 통하여 대기의 공기가 흐르면서 유체의 열이 공기로 이동되어 유체를 냉각시키는 열교환기에 있어서, 하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공(21)이 형성된 복수의 분배헤더(20); 하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공(31)이 형성된 복수의 수집헤더(30); 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브(11)를 포함하며, 상기 각각의 튜브(11)의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공(21)에 연결되며, 상기 각각의 튜브(11)의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공(31)에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스(10)를 형성하며; 상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더(20)의 유체 유입구(22)에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더(30)의 유체 배출구(32(에는 유체 배출관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더(30)의 유체 배출구가 각각의 분배헤더(20)의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이룬다.

Description

공기압 손실이 낮은 열교환 튜브를 이용한 공랭식 열교환기 및 밀폐형 냉각탑 {AIR COOLED HEAT EXCHANGER AND CLOSED CIRCUIT COOLING TOWER USING A LOW AIR PRESSURE DROP HAET EXCHANGE TUBE}

본 발명은 대기의 공기를 이용하여 냉각유체를 냉각시키는 공랭식 열교환기 및 튜브 번들에 물을 살포하여 대기의 공기로 증발시켜 증발에 의한 기화열로 냉각유체를 냉각시키는 밀폐형 냉각탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기가 열교환 튜브 번들을 통과할 때 종래의 핀 튜브 (Fin Tube) 또는 나관 (Bare Tube)을 사용하는 경우 보다 공기의 압력손실이 낮은 형상의 열교환 튜브를 사용하여 공랭식 열교환기 및 밀폐형 냉각탑 내부로 대기의 공기를 압입송풍 (Forced Draft) 또는 유도통풍 (Induced Draft)시키는 축류형 팬(Axial Flow Fan) 또는 원심형 팬 (Centrifugal Fan)의 동력을 절감할 수 있는 열교환 튜브와 이를 이용한 공랭식 열교환기 및 밀폐형 냉각탑에 관한 것이다.

일반적으로 각종 기계장치 등에서 발생된 열은 냉각유체(물, 부동액 혼합수, 오일, 변압기유 등)로 열이 전달되고 가열된 냉각유체는 대기의 공기로 냉각시키게 된다.

공기와 직접 접촉시킬 수 있는 순수한 물이 냉각유체(냉각수)로 사용되는 경우에는, 냉각수의 증발이 효과적으로 일어나게 하기 위하여 전열면적이 넓은 전열매체(예를 들어, 충전재 등)의 상부에 냉각수를 분사하여 냉각탑 내부로 유입되는 공기와 직접 접촉시켜 냉각시키는 습식냉각방식의 개방형 냉각탑이 이용된다.

이에 비하여, 공기와 직접 접촉시킬 수 없는 부동액 혼합수, 오일, 변압기유 등과 같은 유체가 냉각유체로 사용되는 경우에는, 냉각유체를 전열면적이 넓은 열교환기의 튜브 내측으로 유동시키고 대기의 공기를 튜브 외측으로 유동시켜 비 접촉에 의한 현열에 의해 열 교환하는 공랭식 열교환기(Air Cooled Heat Exchanger)와 열교환 튜브 표면에 물(분무수)을 살포하여 증발에 의해 열 교환하는 밀폐형 냉각탑 (Closed Circuit Cooling Tower)이 이용된다.

상기 공랭식 열교환기와 밀폐형 냉각탑에서는 축류형 팬 또는 원심형 팬을 이용하여 대기의 공기를 열교환 번들로 유동시키게 되며, 이들 팬을 구동하기 위한 동력은 공기가 열교환기를 통과할 때 발생되는 공기흐름 저항을 극복하는데 대략적으로 70%를 소모되게 된다.

또한, 종래의 공랭식 열교환기의 경우에는 전열면적이 높은 핀 튜브를, 예를 들어, 6 ~ 10열로 장착한 튜브 번들을 사용한다. 또한, 종래의 밀폐형 냉각탑의 경우에는 원형 또는 타원형의 나관(bare tube)을, 예를 들어, 2열로 하여 패스 (Pass) 수가 6 ~ 12인 튜브 번들을 사용한다. 이들 튜브 번들은 공기가 유동할 때 매우 높은 압력손실을 수반하게 된다.

또한, 종래의 밀폐형 냉각탑에서 원형의 나관을 사용한 튜브 번들에 분무수를 뿌리면, 상승하는 공기의 기류에 의해 분무수가 원형 나관의 하부면에 적셔지는 것을 방해하는 분무수 박리현상이 발생하여, 열교환기의 전열면적을 실제로 필요한 면적보다 약 10 ~ 20% 정도 크게 해주어야 한다.

또한, 종래의 공랭식 열교환기의 경우, 예를 들어, 1인치 튜브를 6 ~ 10열로 하여 1, 2 또는 4 패스로 구성하기 때문에, 열교환 튜브 내부를 흐르는 냉각유체의 압력손실이 높아서 냉각유체를 유동시키는 펌프의 동력이 많이 소비된다. 또한, 종래의 밀폐형 냉각탑에 이용되는 열교환 튜브는 외경이, 예를 들어, 1/2인치, 3/4인치, 1인치의 소구경 튜브를 사용하여 필요한 전열면적을 얻기 위하여 튜브의 패스(pass) 수(수평방향의 튜브의 유체통로의 수)를, 6, 8, 10, 12와 같이 구성하게 되므로, 곡관부가 많아 냉각유체의 압력손실이 높아 냉각유체를 유동시키는 펌프의 동력이 많이 소비된다.

한편, 습식냉각방식을 이용하여 냉각유체를 냉각시키는 개방형 및 밀폐형 냉각탑의 경우에 물이 증발하여 대기로 방출될 때 대기의 찬 공기에 의해 기체상태의 수증기가 액화되어 눈에 보이는 백연현상이 발생된다. 이 현상을 줄이기 위해서는 열교환기를 이용하여 포화상태의 공기를 직접 가열시키거나, 대기의 공기를 가열하여 포화상태 공기와 혼합시켜 상대습도를 낮추어 대기로 방출하면 된다. 다른 방법의 하나는 냉각탑 습식부를 통과한 포화공기를 공랭식 응축기를 이용하여 기체상태의 수증기를 응축하여 수분함량을 낮추고 응축에 의한 잠열로 가열된 저습도의 공기와 혼합시켜 상대습도를 낮추어 대기로 방출하면 된다. 그러나, 백연이 발생되는 대기온도 설계조건이 영하 10℃까지 점차 강하되는 추세이며, 이러한 설계조건을 충족시키기 위해서는 기존의 방식으로는 실현 불가능하기 때문에, 냉각탑 내부에 열교환기를 수평으로 설치하고 고온수 (예를 들어, 70 ~ 80℃)를 사용하여 포화상태 또는 불포화상태의 공기를 가열하여 상대습도를 낮추는 방식을 적용할 때 공기압 손실이 매우 낮은 열교환기가 필요하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환 튜브 번들을 유동하는 공기의 압력손실을 약 30 ~ 40% 정도 낮은 형상의 튜브를 사용하여 공기를 유동시키는 팬 구동 전동기의 에너지 소비를 약 30 ~ 40% 정도 절감시키고, 튜브의 곡관부에서 발생하는 냉각유체의 흐름저항을 줄이기 위한 형상의 튜브헤더를 사용하여 냉각유체를 순환시키는 펌프 구동 전동기의 에너지 소비를 줄이는데 목적이 있다.

또한, 밀폐형 냉각탑에서 분무수가 열교환 튜브 전체에 고르게 적셔지지 않는 문제를 해결함으로써 전열면적의 증가를 방지하여(종래에 비하여 전열면적의 약 10 ~ 20%의 감소효과를 얻을 수 있음) 자재낭비를 방지하고 밀폐형 냉각탑의 크기가 커지는 것을 방지하는데 목적이 있다.

또한, 백연경감 냉각탑의 설계조건이 영하 영하 10℃ ~ 15℃와 같은 요구조건을 충족시키기 위해서는 별도의 고온수로 냉각탑을 떠나는 공기를 가열시키는 열교환기를 냉각탑 내부에 설치하여야 하므로, 본 발명은 공기흐름 저항이 매우 낮은 열교환기를 장착한 백연경감 냉각탑을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열교환 튜브 내측으로 고온의 유체가 흐르고, 열교환 튜브의 외측면을 통하여 대기의 공기가 흐르면서 유체의 열이 공기로 이동되어 유체를 냉각시키는 열교환기에 있어서, 하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더; 하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더; 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며, 상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며; 상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 열교환기를 제공한다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 복수의 튜브의 각각은 중앙에 배치되는 하나의 직사각형 단면 섹션과 상하부에 각각 배치되는 2개의 사다리꼴 단면 섹션을 구비할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 열교환 튜브 패스의 복수의 튜브의 피치는 상기 튜브의 중심부의 두께의 약 2 내지 2.5배로 될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 각각의 열교환 튜브 패스에서의 복수의 튜브들은 분배헤드측으로부터 수집헤드측으로 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 수직으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상하로 인접하게 배치되는 상기 열교환 튜브 패스들에서 하측의 열교환 튜브패스에서의 튜브들이 상측의 열교환 튜브 패스에서의 튜브들 사이에 배열될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 상측 중앙을 향하여 약 5°내지 20°경사지게 배열될 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 열교환기에서는, 상기 복수의 열교환 튜브 패스의 상하로 인접하는 열교환 튜브 패스들에서의 튜브들의 경사방향이 좌우로 엇갈리면서 약 5°내지 20°경사지게 배열될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각되어질 유체가 내측을 흐르는 열교환기; 상기 열교환기의 상부에 배치되며, 상기 열교환기로 분무수를 공급하는 다수의 분구공 또는 노즐이 구비된 분무수 공급수단; 상기 열교환기로 공기를 송풍시키는 송풍수단; 및 상기 열교환기의 하부에 배치되는 집수조를 포함하는 밀폐형 냉각탑에 있어서, 상기 열교환기는, 하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더; 하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더; 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며, 상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며; 상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 밀폐형 냉각탑이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑의 상단에 설치되는 팬; 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구; 냉각수 분사부; 습식부 공기흡입구로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환하는 충전재; 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구; 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기; 및 상기 응축기의 상부에 배치되며 내측으로 고온의 유체가 흐르는 열교환기를 포함하며, 상기 응축기의 외측을 통과하면서 응축되어 습도가 낮아진 포화공기가 상기 열교환기의 외측을 통과하면서 상기 열교환기의 내측으로 흐르는 고온의 유체와 간접 열교환을 하는 백연경감 냉각탑에 있어서, 상기 열교환기는, 하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더; 하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더; 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며, 상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며; 상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 백연경감 냉각탑이 제공된다.

본 발명에 따르면, 밀폐형 냉각탑에서의 열교환기의 튜브들이 공기 흐름방향을 따라 수직 또는 약 5°내지 20°경사지게 배치되어 튜브들 사이에 유체의 흐름통로를 형성하기 때문에, 튜브의 외측을 통과하는 공기흐름저항을 종래의 밀폐형 냉각탑의 열교환기에 비하여 약 30 ~ 40% 정도 감소시킬 수 있어서, 축류형 팬 또는 원심형 팬의 구동 동력을 약 30 ~ 40% 정도 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 열교환기의 튜브들의 양단부가 각각 분배헤더 및 수집헤더에 의해 견고하게 고정되고, 각각의 튜브들이 복수의 섹션을 구비하므로, 처짐에 대한 강성이 커서 처짐이 발생하지 않으며, 튜브 내측에서 와류 생성이 방지된다.

또한, 본 발명에 따르면, 열교환기의 튜브들이 공기의 흐름을 방해하지 않는 형상으로 이루어지므로 튜브의 외측 표면에서 분무수 박리 현상이 발생하지 않아서, 분무수가 튜브 외측 표면을 완전히 적셔주는 효과가 있어서 열교환기 튜브의 전열면적을 추가로 증가시킬 필요가 없다.

또한, 본 발명에 따르면, 열교환기의 튜브의 패스 수를 종래에 비하여 약 60% 정도 줄일 수 있으며, 튜브 내부의 면적이 넓고 곡관부가 없는 튜브 헤더를 사용하기 때문에 튜브 내측을 흐르는 유체의 압력 손실을 약 20 ~ 30% 정도 줄일 수 있어서, 냉각유체를 순환시키기 위한 펌프의 토출압력을 줄일 수 있어서 동력절감의 효과가 우수하다.

또한, 대기의 조건이 가혹한 영하 10℃ ~ 15℃에서 백연이 발생되지 않게 하기 위해서는 열교환기(예를 들어, 고온수가 튜브 내측을 통과하는 열교환기)를 냉각탑 내부에 설치하여 포화공기를 가열해 주어야 하지만 종래의 핀 튜브는 공기압 손실이 높아 적용할 수 없는 문제가 있으나, 본 발명의 열교환기의 튜브 외측을 통과하는 포화공기의 압력 손실이 매우 낮기 때문에 추가적인 동력증가를 필요로 하지 않는다.

도 1은 종래의 열교환기가 설치된 밀폐형 냉각탑에서의 냉각유체 및 냉각수의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 열교환기가 설치된 밀폐형 냉각탑을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은℃ 종래의 밀폐형 냉각탑의 밀폐형 열교환기에서의 튜브 번들을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 열교환기의 튜브 패스들의 종단면도이다.
도 6은 도 4의 열교환기의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 분배헤더를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브패스를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 패스를 이루는 개별 튜브를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9b는 다른 실시예에 따른 개별 튜브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 수집헤더를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 튜브 패스들의 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 튜브 패스들의 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 설치된 개방형 냉각탑을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)가 개방형 냉각탑에 적용된 경우의 백연경감의 효과를 나타내는 온도-절대습도 선도(t-x 선도)이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에 따른 공기압 손실이 낮은 열교환 튜브는 대기의 공기를 이용하여 냉각되어질 유체(이하, '냉각유체'라 함)를 냉각시키는 공랭식 열교환기 및 튜브 번들에 물(분무수)을 살포하여 대기의 공기로 증발시켜 증발에 의한 기화열로 냉각유체를 냉각시키는 밀폐형 냉각탑에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환 튜브는 냉각수의 증발이 효과적으로 일어나게 하기 위하여 전열면적이 넓은 전열매체(예를 들어, 충전재 등)의 상부에 냉각수를 분사하여 냉각탑 내부로 유입되는 공기와 직접 접촉시켜 냉각시키는 습식냉각방식의 개방형 냉각탑에도 적용될 수 있는 것으로서, 먼저 공랭식 열교환기와 밀폐형 냉각탑에 본 발명의 열교환기가 적용되는 실시예에 대하여 설명한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 설명한다. 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 열교환기의 튜브 패스들의 종단면도가 되시되어 있으며, 도 6에는 도 4의 열교환기의 평면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 열교환기(100)는 복수의 튜브 패스(10)로 구성되며, 하나의 튜브 패스(10)에서 중앙에 복수의 튜브(11)가 배치되며 각 튜브(11)의 일단부에는 하나 이상의 유체 유입구(22)와 복수의 분배공(21)이 형성된 분배헤더(distributing header)(20)가 연결되며, 각 튜브(11)의 타단부에는 하나 이상의 유체 배출구(32)와 복수의 수집공(31)이 형성된 수집헤더(collecting header)(30)(도 10 참조)가 연결된다. 상기 분배헤더(20)는 냉각되어질 유체(예를들어, 고온수, 부동액 혼합수, 오일, 변압기유 등)를 열교환기(100)의 각각의 튜브(11)들 내측으로 동일한 압력과 동일한 유체흐름으로 분배하는 기능을 수행하며, 상기 수집헤더(30)는 각각의 튜브(11)들 내부를 통과한 냉각 유체를 모으는 기능을 수행한다. 본 발명에 따른 열교환기는 공기와 직접 접촉시킬 수 없는 글리콜 혼합수, 오일, 변압기유, 부동액 첨가 냉각수 등과 같은 유체를 냉각유체로 사용하는 열교환기로 이용될 수 있다.

상기 튜브(11)의 내부에는 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 공간부가 형성되어 있다. 상기 튜브(11)의 각 단부와 상기 분배헤더(20)의 분배공(21) 및 상기 수집헤더(30)의 수집공(31)의 연결은, 예를 들어 끼워맞춤방식으로 결합한 후 결합부를 용접하여 결합부들 사이로 유체가 누출되지 않도록 해야하지만, 이에 제한되는 것은 아니고 그 밖의 공지의 기술을 이용하여 연결할 수도 있다.

상기 열교환기(100)의 튜브 패스(10)를 이루는 튜브들(11)은 각각 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 2 이상의 튜브로 구성된다. 도 9a에는 상기 튜브(11)가 3개의 섹션(11a, 11b)을 구비하는 실시예가 도시되었다. 도 9a의 튜브(11)에서는 중앙에 하나의 직사각형 단면의 섹션(11a)이 배치되고, 직사각형 단면의 상하면에 각각 사다리꼴 단면의 섹션들(11b)이 맞대어 배치된다. 열교환 튜브의 높이는 전열면적을 고려하여 각각의 섹션들(11a, 11b)의 높이(A, B)를 적절히 선택하여 약 200mm ~ 600mm의 범위에서 조절될 수 있다. 본 발명의 열교환기의 튜브들은 열전도율이 우수하고 경량인 알루미늄 합금강으로 제조될 수 있으며, 튜브의 부식방지를 위하여 산화피막처리 후에 강도유지를 위한 열처리를 수행하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것이 아니고, 튜브의 재질은 금속 또는 두께가 얇은 플라스틱관으로 제조될 수 있으며, PVC, ABS, Nylon, PP, PE 등의 관으로 제조될 수도 있다. 도 9a의 실시예에서는 튜브(11)가 3개의 섹션을 구비하는 것으로 도시되었지만, 도 9b의 실시예와 같이 단면이 대칭인 사다리꼴 단면 섹션 2개를 구비한 튜브로 구성할 수도 있다. 본 발명에서는 튜브내에 2 이상의 섹션을 구비한 것은 튜브를 관통하여 흐르는 유체 유동에서의 와류 생성을 방지하여 압력손실을 감소시키며, 섹션을 형성하는 격벽이 보강부재로 작용하여 튜브의 처짐에 대한 강성을 증가시킨 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기는 상기와 같이 복수의 튜브(11), 하나의 분배헤더(20) 및 하나의 수집헤더(30)를 결합하여 하나의 튜브 패스(10)를 구성하고, 다시 동일한 방식으로 튜브 패스들을 구성하여, 제1 튜브 패스의 수집헤더의 하측에 제2 튜브 패스의 분배헤더가 배치되고, 제2 튜뷰 패스의 수집헤더의 하측에 제3 튜브 패스의 분배헤더가 배치되고, 제3 튜브 패스의 수집헤더의 하측에 제4 튜브 패스의 분배헤더가 배치되는 방식으로, 복수의 튜브 패스를 상하로 배치하여 열교환튜브 번들을 구성한다. 이와 같이 상하로 배치된 튜브 패스에서, 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스(제1 튜브 패스)의 분배헤더의 유체 유입구(22)에는 유체 공급관(미도시)이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스(6개의 튜브 패스로 이루어진 열교환기의 경우에는 제6 튜브 패스)의 수집헤더의 유체 배출구(32)에는 유체 배출관(미도시)이 연결된다. 또한, 상기 열교환 튜브 패스들(제1 튜브 패스 ~ 제6 튜브 패스)이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더(30)의 하면에 형성된 유체 배출구(미도시)가 각각의 분배헤더(20)의 상면에 형성된 유체 유입구(미도시)에 연결된다.

도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 열교환기에서는 튜브들이 일정한 피치를 가지고 공기의 흐름방향을 따라 수직으로 배열되므로, 인접한 튜브들 사이에 유체 흐름통로(40)가 형성되어서, 열교환기의 외부를 통과하는 공기흐름저항을 종래의 공랭식 열교환기 또는 밀폐형 냉각탑의 열교환기에 비하여 약 30 ~ 40% 정도 감소시킬 수 있어서, 축류형 팬 또는 원심형 팬의 구동 동력을 약 30 ~ 40% 정도 절감할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 각각의 튜브들은 상하측에 사다리꼴 단면 형상을 가짐으로써, 튜브의 중심부의 두께(W2) 보다 상하단부의 두께(W1)가 작게 되어 수직으로 상승하는 공기흐름에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기에서, 상기 열교환 튜브 패스들의 복수의 튜브(11)의 피치는 상기 튜브의 중심부의 두께(W2)의 약 2 내지 2.5배로 이루어질 수 있다. 튜브들(11)의 배열 피치가 튜브의 중심부의 두께(W2)의 2배 이내로 될 경우에는 인접한 튜브들 사이에 형성되는 공기 통로가 좁아져서 공기흐름저항이 증가하여 축류형 팬 또는 원심형 팬의 구동력이 과도하게 증가되며, 튜브들(11)의 배열 피치가 튜브의 중심부의 두께(W2)의 2.5배 이상이 될 경우에는 열교환기의 크기가 증대되어 냉각탑 전체의 크기가 커지게 된다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에서는, 상하로 인접하게 배치되는 상기 열교환 튜브 패스들에서 하측의 열교환 튜브 패스(예를 들어, 도 4 및 도 5에서 제2 튜브 패스)에서의 튜브들(11)이 상측의 열교환 튜브 패스(예를 들어, 도 4 및 도 5에서의 제1 튜브 패스)에서의 튜브들(11) 사이에 배열함으로써, 하측의 열교환 튜브 패스들 사이를 통하여 수직으로 상승하는 공기가 상측의 열교환 튜브들에 효과적으로 접촉하여 튜브들(11)의 내부를 관통하여 흐르는 고온의 유체와 간접 열교환 할 수 있게 된다. 예들 들어, 제1 튜브 패스 및 제3 튜브 패스에는 20개의 튜브들(11)을 배치하고, 제2 튜브 패스 및 제4 튜브 패스에는 19개의 튜브들(11)을 배치하여, 상측의 튜브 패스의 튜브들(11)이 하측의 튜브 패스의 인접한 튜브들 사이의 통로(40)의 상부 중앙에 배치되도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 열교환 튜브 패스에서의 복수의 튜브들(11)은 분배헤드(20)측으로부터 수집헤드(30)측으로 경사지게 배치함으로써, 튜브내의 유체가 분배헤드(20)측으로부터 수집헤드(30)측으로 원활하게 흐르게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 튜브들(11)을 배열하면, 열교환기 내부의 유체를 외부로 배출할 때 완전히 드레인할 수 있게 된다. 이와 같이 튜브들(11)을 수평방향에서 좌우로 경사지게 배열하는 경우에는 제1 튜브 패스의 분배헤드측과 제2 튜브 패스의 수집헤드측의 피치와 제1 튜브 패스의 수집헤드측과 제2 튜브 패스의 분배헤드측 피치가 서로 다르게 된다. 상기 복수의 열교환 튜브 패스에서의 열교환 튜브 패스의 피치는 튜브 패스의 수평방향의 경사도에 따라 튜브(11) 높이(H)의 약 1.2 내지 1.5배로 설정될 수 있다. 열교환 튜브 패스들(10)의 배열 피치가 튜브(11)의 높이(H)의 1.2배 이내로 될 경우에는 상하로 인접한 튜브 패스들 사이에 형성되는 공기 통로가 좁아져서 공기흐름저항이 증가하여 축류형 팬 또는 원심형 팬의 구동력이 과도하게 증가되며, 튜브 패스들(10)의 배열 피치가 튜브(11)의 높이(H)의 1.5배 이상이 될 경우에는 열교환기의 크기가 증대되어 냉각탑 전체의 크기가 커지게 된다.

이어서, 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 설명한다.

냉각탑의 상부에 축류형 흡입팬을 설치하여 냉각탑 내부로 공기를 유입하는 유도통풍식 냉각탑에서는, 열교환기를 통과하여 수직으로 상승하는 공기를 냉각탑의 상부의 플레넘 챔버의 중앙으로 유도하는 것이 바람직하다. 따라서, 이와 같은 축류형 흡입팬이 냉각탑 상부에 설치되는 유도통풍식 냉각탑에 적용되는 열교환기에서도, 열교환기의 외부를 통과하는 공기의 흐름을 냉각탑 상부의 플레넘 챔버의 중앙으로 유도함으로써 공기 흐름저항을 감소시키기 위하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기의 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들은 상측 중앙을 향하여 약 5°내지 20°경사각(θ₁)으로 배열될 수 있다. 도 11에서와 같이 튜브들을 배열할 경우에, 인접한 튜브들(11) 사이에 형성된 통로가 냉각탑의 상부 중앙을 향하는 공기 흐름 가이드의 기능을 수행하게 된다.

도 11의 실시예에서 열교환기의 튜브 패스의 튜브들이 경사지게 배치되는 것 이외의 나머지 구성들은 도 4 내지 도 6의 실시예와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

이어서, 도 12를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기를 설명한다.

도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 튜브 패스들의 종단면도가 도시된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기에서는, 복수의 열교환 튜브 패스의 상하로 인접하는 열교환 튜브 패스들에서의 튜브들의 경사방향이 좌우로 엇갈리면서 약 5°내지 20°경사지게 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 튜브 패스에서는 튜브들(11을 우측으로 약 5°내지 20°의 경사각 (θ₁)으로 배열하며, 제2 튜브 패스에서는 튜브들(11)을 좌측으로 약 5°내지 20°의 경사각(θ₂)으로 배열하는 방식으로 반복하여 인접하는 열교환 튜브 패스들을 배열할 수 있다. 도 12에서와 같이 튜브들을 배열할 경우에, 인접한 튜브들(11) 사이에 형성된 통로가 지그재그로 형성되어 튜브들(11)에 대한 공기의 접촉 효과를 증대시켜 열교환기의 전열효과를 증가시킬 수 있다.

도 12의 실시예에서 열교환기의 인접한 튜브 패스의 튜브들이 좌우로 엇갈지게 경사지게 배치되는 것 이외의 나머지 구성들은 도 4 내지 도 6의 실시예와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

일반적으로, 냉각탑에서 축류형 팬을 이용하여 냉각탑 내부로 공기를 유동시킬 때에는 공기가 팬의 회전방향으로 회전하면서 유동하므로, 이와 같은 축류형 팬을 이용하는 냉각탑에 본 발명의 열교환기를 적용할 경우에는 튜브(11)들을 수직선에 대하여 경사지게 배열하는 것(도 11 및 도 12의 실시예)이 전열효과와 공기흐름저항 측면에서 유리하며, 원심형 팬을 이용하여 냉각탑 내부로 공기를 유동시킬 때에는 공기의 흐름이 비교적 고르기 때문에, 이와 같은 원심형 팬을 이용하는 냉각탑에 본 발명의 열교환기를 적용할 경우에는 튜브(11)들을 수직으로 배열하는 것(도 4 내지 도 6의 실시예)이 전열효과와 공기흐름저항 측면에서 유지하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(100)가 밀폐형 냉각탑에 적용되는 다른 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 밀폐형 냉각탑은, 하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더(20), 하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더(30), 내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브(11)를 포함하며, 상기 각각의 튜브(11)의 일단부가 상기 각각의 분배헤더(20)의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브(11)의 타단부가 상기 각각의 수집헤더(30)의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스(10)를 형성하며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스들(10)이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더(30)의 유체 배출구가 각각의 분배헤더(20)의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 열교환기(200); 상기 열교환기의 상부에 배치되며, 상기 열교환기로 분무수를 공급하는 다수의 분구공 또는 노즐이 구비된 분무수 공급수단; 상기 열교환기로 공기를 송풍시키는 송풍수단; 및 상기 열교환기의 하부에 배치되는 집수조를 포함하여 이루어진다. 상기 열교환기(100)는 도 4 내지 도 6의 실시예의 열교환기, 도 11의 실시예의 열교환기 또는 도 12의 실시예의 열교환기로 구성될 수 있으며, 그 구성 및 작용효과는 앞에서 설명한 바와 같다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)가 개방형 냉각탑에 적용되는 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)가 설치된 개방형 냉각탑의 단면을 개략적으로 나타낸다.

도 13에 도시된 바와 같이, 냉각탑(230)의 상단에 설치되는 팬(235); 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구(234); 냉각수 분사부(252); 습식부 공기흡입구(234)로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환을 하는 충전재(233); 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구(231); 및 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(233)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(210)를 포함하는 개방형 냉각탑에서, 상기 응축기(210)의 상부에 본 발명의 열교환기(200)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 응축기(210)의 상부에 열교환기(200)를 배치하여, 상기 열교환기(200)의 내부를 흐르는 고온의 유체(기계장치 등에서 발생된 열을 전달받은 공정수로서 냉각탑에서 냉각되어지는 유체와는 별도의 고온의 유체)의 열에 의해 상기 응축기(210)의 외부를 통과하면서 응축되어 습도가 낮아진 포화공기를 가열할 있다. 상기 열교환기(200)는 도 4 내지 도 6의 실시예의 열교환기, 도 11의 실시예의 열교환기 또는 도 12의 실시예의 열교환기로 구성될 수 있으며, 그 구성은 앞에서 설명한 바와 같다.

습식냉각방식이 이용되는 개방형 냉각탑에서는, 냉각탑 습식부를 통과한 포화공기가 백연경감을 위해 설치한 응축기를 통과하면서 포화공기내의 수증기가 응축되어 수분함량이 낮아진 상태로 응축기 출구단에서 곧 바로 과냉되어 과포화상태로 변하게 되어, 기체상태의 수증기가 응축되어 미세한 물방울로 변하기 시작하면서 팬스택을 통과할 때는 응축이 더욱 강하게 발생하여 백연경감의 효과가 저하되게 되는데, 본 발명에서와 같이 개방형 냉각탑(230)의 응축기(210)의 상부에 열교환기(200)를 배치하면, 응축기(210)의 외부를 통과하는 포화공기를 열교환기(200) 내부를 흐르는 고온수의 열로 가열하여 백연경감 효과를 증대시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)가 개방형 냉각탑에 적용된 경우의 백연경감의 효과를 나타내는 온도-절대습도 선도(t-x 선도)이다. 도 14에서, 점 O는 대기의 조건의 공기의 온도 및 습도를 나타내는 점이고, 점 A는 포화공기가 냉각탑으로 유입된 대기의 공기와 접촉하여 증발에 의한 열교환을 하였을 때의 상태를 나타내는 점이고, 점 B는 포화공기가 응축기를 통과하면서 열교환을 하여 온도가 낮아진 포화상태를 나타내는 점이고, 점 C는 응축기의 포화공기유로를 통과한 포화공기를 본 발명의 열교환기를 통과시켜 가열한 상태(절대습도 값의 변화는 없으나 상태습도의 값이 저하됨)를 나타내는 점이고, 점 D는 대기의 공기가 응축기의 응축공기유로를 통과하면서 가열된 상태(절대습도 값의 변화가 없음)를 나타내는 점이고, 점 E는 점 C상태의 함습기체와 점 D상태의 응축공기가 냉각탑의 플래넘 챔버내에서 혼합된 상태를 나타내는 점이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(200)가 개방형 냉각탑에 적용된 경우의 실험에서, 점 O는 건구온도(dbt)가 2℃이고 상대습도(RH)가 70%이며, 점 A는 건구온도가 23℃이고 상대습도가 100%이며, 점 B는 건구온도가 20.4℃이고 상대습도가 100%이며, 점 C는 건구온도가 28.5℃이고 상대습도가 61.6%이며, 점 D는 건구온도가 21.5℃이고 상대습도가 19.3%이며, 점 E는 건구온도가 26.4℃이고 상대습도가 53.3%이다.

도 14의 t-x선도상에서 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 응축기(210)의 포화공기유로를 통과한 포화공기를 본 발명의 열교환기(200)를 통과시켜 가열 상태(건구온도 28.5℃, 상대습도 61.6%)의 함습기체를 응축기(210)의 응축공기유로를 통과하면서 가열된 상태(건구온도 21.5℃, 상대습도 19.3%)의 응축공기와 냉각탑의 플래넘 챔버내에서 혼합시켜, 상태점 E의 상태(건구온도 26.4℃, 상대습도 53.3%)로 만들어서 대기로 방출시키면, 대기의 온도가 영하 10℃ 이하의 가혹한 조건인 경우에도, 냉각탑으로부터 배출되는 함습기체가 대기의 공기와 희석되는 과정에서 노점이하도 떨어지지 않기 때문에 백연이 눈에 보이지 않게 된다. 즉, 이 상태에서는 도 14의 선도상에서 선 O-E가 공기포화곡선을 초과하지 않게 되어, 배출공기 중의 수증기가 응축되지 않게 되며, 이에 따라 백연이 발생하지 않는다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 튜브 패스 11 : 튜브
20 : 분배헤더 21 : 분배공
22 : 유체 유입구 30 : 수집헤더
31 : 수집공 32 : 유체 배출구
40 : 유체흐름 통로 100, 200 : 열교환기
210 : 응축기 230 : 냉각탑
233 : 충전재 235 : 팬
W1, W2 : 튜브의 두께 θ₁, θ₂ : 튜브의 경사각

Claims (15)

1. 열교환 튜브 내측으로 고온의 유체가 흐르고, 열교환 튜브의 외측면을 통하여 대기의 공기가 흐르면서 유체의 열이 공기로 이동되어 유체를 냉각시키는 열교환기에 있어서,
   하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더;
   하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더;
   내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며,
   상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며;
   상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며,
   상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 튜브의 각각은 중앙에 배치되는 하나의 직사각형 단면 섹션과 상하부에 각각 배치되는 2개의 사다리꼴 단면 섹션을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 각각의 열교환 튜브 패스에서의 복수의 튜브들은 분배헤드측으로부터 수집헤드측으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상하로 인접하게 배치되는 상기 열교환 튜브 패스들에서 하측의 열교환 튜브패스에서의 튜브들이 상측의 열교환 튜브 패스에서의 튜브들 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 상측 중앙을 향하여 약 5°내지 20°경사지게 배열된 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 열교환 튜브 패스의 상하로 인접하는 열교환 튜브 패스들에서의 튜브들의 경사방향이 좌우로 엇갈리면서 약 5°내지 20°경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 냉각되어질 유체가 내측을 흐르는 열교환기; 상기 열교환기의 상부에 배치되며, 상기 열교환기로 분무수를 공급하는 다수의 분구공 또는 노즐이 구비된 분무수 공급수단; 상기 열교환기로 공기를 송풍시키는 송풍수단; 및 상기 열교환기의 하부에 배치되는 집수조를 포함하는 밀폐형 냉각탑에 있어서,
   상기 열교환기는,
   하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더;
   하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더;
   내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며,
   상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며;
   상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며,
   상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 것을 특징으로 하는 밀폐형 냉각탑.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 복수의 튜브의 각각은 중앙에 배치되는 하나의 직사각형 단면 섹션과 상하부에 각각 배치되는 2개의 사다리꼴 단면 섹션을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 냉각탑.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 냉각탑.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 상측 중앙을 향하여 약 5°내지 20°경사지게 배열된 것을 특징으로 하는 밀폐형 냉각탑.
12. 냉각탑(300)의 상단에 설치되는 팬(235); 냉각탑의 하부에 배치되는 습식부 공기흡입구(234); 냉각수 분사부(252); 습식부 공기흡입구(234)로 유입되는 공기와 냉각수가 열교환하는 충전재(233); 냉각탑의 상부에 배치되는 한 쌍의 건식부 공기흡입구; 건식부 공기흡입구를 통하여 유입되는 대기의 공기와 충전재(233)를 통과하는 포화공기가 열교환하는 응축기(210); 및 상기 응축기(210)의 상부에 배치되며 내측으로 고온의 유체가 흐르는 열교환기(200)를 포함하며, 상기 응축기(210)의 외측을 통과하면서 응축되어 습도가 낮아진 포화공기가 상기 열교환기(200)의 외측을 통과하면서 상기 열교환기의 내측으로 흐르는 고온의 유체와 간접 열교환을 하는 백연경감 냉각탑에 있어서,
    상기 열교환기는,
    하나 이상의 유체 유입구와 복수의 분배공이 형성된 복수의 분배헤더;
    하나 이상의 유체 배출구와 복수의 수집공이 형성된 복수의 수집헤더;
    내부 공간으로 고온의 유체가 관통하여 흐르는 복수의 튜브를 포함하며,
    상기 각각의 튜브의 일단부가 상기 각각의 분배헤더의 분배공에 연결되며, 상기 각각의 튜브의 타단부가 상기 각각의 수집헤더의 수집공에 연결되어 복수의 열교환 튜브 패스를 형성하며;
    상기 열교환 튜브 패스 중 최상단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 분배헤더의 유체 유입구에는 유체 공급관이 연결되며, 상기 열교환 튜브 패스 중 최하단에 배치되는 열교환 튜브 패스의 수집헤더의 유체 배출구에는 유체 배출관이 연결되며,
    상기 열교환 튜브 패스들이 서로 유체 연통되도록 각각의 수집헤더의 유체 배출구가 각각의 분배헤더의 유체 유입구에 연결되어 튜브 번들을 이루는 것을 특징으로 하는 백연경감 냉각탑.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 튜브의 각각은 중앙에 배치되는 하나의 직사각형 단면 섹션과 상하부에 각각 배치되는 2개의 사다리꼴 단면 섹션을 구비하는 것을 특징으로 하는 백연경감 및 증발수 회수 냉각탑.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 백연경감 및 증발수 회수 냉각탑.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 튜브 패스에서 튜브들이 상측 중앙을 향하여 약 5°내지 20°경사지게 배열된 것을 특징으로 하는 백연경감 및 증발수 회수 냉각탑.

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