KR20190002090A - Corrugated tube for surface condenser - Google Patents
Corrugated tube for surface condenser Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190002090A KR20190002090A KR1020170082496A KR20170082496A KR20190002090A KR 20190002090 A KR20190002090 A KR 20190002090A KR 1020170082496 A KR1020170082496 A KR 1020170082496A KR 20170082496 A KR20170082496 A KR 20170082496A KR 20190002090 A KR20190002090 A KR 20190002090A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- corrugated tube
- corrugations
- pitch
- inner diameter
- heat transfer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/06—Tubular elements of cross-section which is non-circular crimped or corrugated in cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/02—Rigid pipes of metal
- F16L9/06—Corrugated pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0061—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
- F28D2021/0063—Condensers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 표면 복수기용 주름관에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 종래 표면 복수기에서 증기를 액화시키기 위한 냉각수가 흐르는 복수관의 표면에 열전달을 촉진하기 위한 나선형의 주름이 형성된 표면 복수기용 주름관에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a corrugated tube for a surface concrete deck, and more particularly, to a corrugated tube for a surface concrete deck having a spiral wrinkle for promoting heat transfer on the surface of a plurality of pipes through which cooling water for liquefying steam in a surface condenser has flowed.
발전소와 같이 대량의 증기를 사용하는 시설에서는 사용된 증기(예를 들면, 터빈을 돌리고 난 후의 증기)를 냉각, 액화하여 물로 회수하는 장치, 즉 복수기(condenser)가 필요하다. 이는 증기가 액화된 후의 물에도 상당한 양의 열이 포함되어 있기 때문에, 이 고온의 물을 다시 가열하여 증기를 생산하는 것이 에너지 효율 면에서 이득이기 때문이다. 발전소를 예로 든다면, 복수기를 거치면서 액화된 물은 증기발생기로 공급되어 가열됨으로써 다시 증기로 바뀌게 된다.In a facility that uses a large amount of steam, such as a power plant, a condenser is needed to cool, liquefy and recover the steam used (eg, steam after turning the turbine) into water. This is because, since the water after liquefaction of the steam contains a considerable amount of heat, it is energy-efficient to produce steam by heating the high-temperature water again. For example, in a power plant, liquefied water is supplied to the steam generator through the condenser, and then heated again to steam.
복수기의 기본적인 구성은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 예시적으로 도시된 복수기(1)는 양편의 튜브 시트(10)에 고정된 다수의 복수관(20)이 복수기(1) 내부의 공간을 가로지르도록 배치되고, 복수관(20)이 가로지르는 방향과 직교하는 방향을 따라 복수기 안으로 증기(40)가 유입된다. 복수관(20) 안에는 차가운 냉각수(30)가 흐르고, 차가운 복수관(20)의 외면에 접촉한 증기(40)는 열을 빼앗겨 비등점 이하의 온도로 하강함으로써 액화된다.The basic configuration of the condenser is shown in Fig. 1 includes a plurality of
이러한 구조의 복수기를 표면 복수기(1)라 하며, 복수기(1)로 혼입된 공기는 진공 시스템인 이젝터(ejector) 쪽으로 배출된다. 참고로, 도 1에 도시된 표면 복수기(1)는 좌측의 튜브 시트(10) 공간의 반반을 냉각수(30)의 유입과 배출을 위한 공간으로 나누어 쓰고 있으며, 이에 따라 증기(40)와 접촉하는 복수관(20)의 절반씩은 냉각수(30)가 흐르는 방향이 서로 반대가 된다.The condenser having such a structure is referred to as a surface condenser 1, and the air mixed into the condenser 1 is discharged toward the ejector which is a vacuum system. For reference, the surface condenser 1 shown in Fig. 1 divides half of the space of the
도시된 것과 같이, 표면 복수기(1)의 구조 자체는 매우 간단하며, 증기(40)를 액화시키는 작용은 전적으로 복수관(20) 표면을 매개로 한 차가운 냉각수(30)와 고온의 증기(40) 사이에서의 열전달에 의존하고 있다. 따라서, 표면 복수기(1)의 효율은 복수관(20)의 설계에 크게 영향을 받는다. 만일 복수관(20)을 잘 설계하여 표면 복수기(1)의 성능을 향상시킬 수 있다면 그 자체로 표면 복수기(1)를 개선하는 것이며, 다른 측면으로는 복수기(1)의 성능을 동일하게 유지하는 가운데 소형화를 이룰 수 있기 때문에 복수관(20)의 최적 설계는 매우 중요하다.The structure itself of the surface condenser 1 is very simple and the action of liquefying the
본 발명은 표면에서의 열전달 및 이를 통한 증기의 응축을 촉진하면서도 압력 강하를 억제 내지는 줄일 수 있는 표면 복수기용 주름관을 제공하고, 이를 통해 표면 복수기의 효율과 성능을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a corrugated tube for a surface concrete device capable of suppressing or reducing a pressure drop while promoting heat transfer and condensation of steam through the surface, thereby improving the efficiency and performance of the surface condenser.
본 발명은 표면 복수기에 구비되는 복수관으로 사용되는 주름관에 관한 것으로서, 상기 주름관의 길이방향을 따라 그 표면에 형성되는 주름의 개수는 3개이고, 상기 주름의 피치는 상기 주름관 내경 대비 0.5 이하인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a corrugated pipe used as a plurality of pipes provided in a surface condenser, wherein the number of corrugations formed on the surface along the longitudinal direction of the corrugated pipe is 3, and the pitch of the corrugation is 0.5 or less .
나아가, 상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 상기 주름관 내경 대비 각각 0.1, 0.01인 것을 특징으로 한다.Further, the pitch and depth of the three wrinkles are 0.1 and 0.01, respectively, as compared with the inner diameter of the bellows.
여기서, 상기 주름관의 내경 및 두께는 각각 21㎜ 및 1.0㎜이고, 상기 주름관 내경에 대한 상기 3개 주름의 피치 및 깊이 비율은 상사성이 인정되는 주름관의 내경 및 두께 범위 안에서 그대로 유지된다.Here, the inner diameter and thickness of the corrugated pipe are 21 mm and 1.0 mm, respectively, and the ratio of the pitch and depth of the three corrugations to the inner diameter of the corrugated pipe is maintained within the inner diameter and thickness range of the corrugated pipe.
본 발명에 따른 표면 복수기용 주름관은 상기 주름관의 내경 및 두께는 각각 21㎜ 및 1.0㎜이고, 상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 각각 2.1㎜, 0.2㎜인 사양으로 구성될 수 있다.The inner surface and the thickness of the corrugated pipe according to the present invention are 21 mm and 1.0 mm, respectively, and the pitch and depth of the three corrugations may be 2.1 mm and 0.2 mm, respectively.
또한, 본 발명은 상기 주름관의 길이방향을 따라 그 표면에 형성되는 주름의 개수를 상기 주름관을 흐르는 냉각수의 유속과 상기 표면 복수기로 공급되는 증기의 압력을 달리하는 복수의 조건 하에서 주름 개수에 대한 총괄 열전달 계수의 변화를 평가하여 상기 총괄 열전달 계수의 증가분이 가장 큰 주름의 개수를 가장 먼저 확정하고, 그 다음으로 상기 주름의 피치 및 깊이를 선정하는 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관의 설계 방법을 제공한다.Further, the present invention is characterized in that the number of corrugations formed on the surface along the longitudinal direction of the corrugated tube is set to a total number of corrugations under a plurality of conditions that differ in the flow rate of the cooling water flowing through the corrugated tube and the pressure of the steam supplied to the surface condenser The number of the corrugations having the largest increase in the overall heat transfer coefficient is firstly determined and the pitch and depth of the corrugations are then selected by evaluating the change of the heat transfer coefficient do.
여기서, 상기 총괄 열전달 계수의 증가분이 가장 큰 주름의 개수는 3개인 것을 특징으로 한다.Here, the number of the corrugations having the largest increase in the overall heat transfer coefficient is three.
나아가 상기 표면 복수기용 주름관의 상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 상기 주름관 내경 대비 각각 0.1, 0.01인 것을 특징으로 한다.Further, the pitch and the depth of the three corrugations of the corrugated tube for surface condenser are respectively 0.1 and 0.01 with respect to the corrugated tube inner diameter.
여기서, 상기 주름관 내경에 대한 상기 3개 주름의 피치 및 깊이 비율은 상사성이 인정되는 주름관의 내경 및 두께 범위 안에서 그대로 유지된다.Here, the pitch and depth ratios of the three wrinkles to the inner diameter of the bellows are maintained within the inner diameter and thickness range of the bellows to which similarity is recognized.
이와 같이, 본 발명은 표면 복수기용 주름관의 설계에 있어 가장 우선적으로 고정시켜야 할 설계 인자가 주름의 개수에 있음을 확인하고, 이 주름의 개수를 최우선적으로 고정함으로써 표면 복수기용 주름관의 전체 설계에 들어가는 노력과 시간을 종래 대비 1/4∼1/3 수준으로 경감시킬 수 있게 되었다.As described above, according to the present invention, it is confirmed that the design factor to be fixed as the first priority in the design of the corrugated tube for a surface complex device lies in the number of corrugations, and by fixing the number of corrugations to the highest priority, And the effort and time to enter has been reduced to 1/4 to 1/3 of the conventional level.
또한, 이러한 개선된 표면 복수기용 주름관의 설계 기법을 통해, 총괄 열전달 계수는 가장 크게 향상되면서도 압력 강하 증가분은 이에 못 미치는 최적 사양의 표면 복수기용 주름관을 도출하기에 이르렀다.Also, through the improved design technique of surface corrugated tube, the overall heat transfer coefficient has been improved to the greatest, and the optimal specification of the corrugated tube for surface condensation has been obtained.
이처럼 압력 강하 증가량은 억제하면서도 총괄 열전달 계수는 크게 향상된 주름관을 표면 복수기에 적용하면 종래 대비 동등 성능을 유지하면서 표면 복수기의 크기는 획기적으로 줄일 수 있게 되고, 이에 따라 표면 복수기의 생산 비용을 줄일 수 있는 등의 다양한 이득을 기대할 수 있게 되었다.In this case, when the corrugated tube having a large overall heat transfer coefficient while suppressing the increase in the pressure drop is applied to the surface condenser, the size of the surface condenser can be drastically reduced while maintaining the same performance as the conventional condenser, And so on.
도 1은 표면 복수기의 일례를 도시한 도면.
도 2는 표면 복수기의 복수관으로 적용될 주름관의 주요 설계 인자를 도시한 도면.
도 3 내지 도 7은 주름관을 흐르는 냉각수의 유속과 표면 복수기로 공급되는 증기의 압력을 달리하는 다양한 조건 하에서 주름 개수에 대한 총괄 열전달 계수의 변화를 정량적으로 평가한 그래프.1 is a view showing an example of a surface condenser;
Fig. 2 shows the main design parameters of a corrugated tube to be applied to a plurality of tubes of a surface condenser. Fig.
FIGS. 3 to 7 are graphs for quantitatively evaluating changes in the overall heat transfer coefficient with respect to the number of corrugations under various conditions that are different from the flow rate of the cooling water flowing through the corrugated tube and the pressure of the steam supplied to the surface condenser.
이하, 본 발명의 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되어 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; coupled "or" connected "indirectly.
본 발명은 표면 복수기에 있어서 냉각수가 흐르는 복수관에 관한 것으로서, 특히 표면에 길이방향을 따라 나선형으로 옴폭하게 들어간 주름이 적어도 하나 이상 형성된 주름관(100, corrugated tube)에 관한 것이다. 복수관의 표면에 형성된 주름은 열전달 면적을 증대시키고, 국부적으로 난류를 발생시켜 열전달을 촉진함으로써 결과적으로 총괄 열전달 계수(over-all coefficient of heat transfer)를 많건 적건 어느 정도는 향상시키는 역할을 한다.The present invention relates to a plurality of pipes through which cooling water flows in a surface condenser, and more particularly to a corrugated tube (100) in which at least one wrinkle that rises in a spiral manner along the longitudinal direction is formed on the surface. Wrinkles formed on the surface of the plurality of tubes increase the heat transfer area and generate turbulence locally, thereby promoting heat transfer. As a result, it plays a role of improving the over-all coefficient of heat transfer to a certain degree.
여기서, 표면 복수기용 주름관(100)의 열전달 성능을 총괄 열전달 계수로 평가하는 것은 주름관(100)을 관통하여 외부의 증기로부터 내부의 냉각수로 열전달이 일어나기 때문에 주름관(100)의 내벽과 외벽 각각에서의 열전달 계수가 전체 열 전달량에 영향을 미치기 때문이다.The evaluation of the heat transfer performance of the
또 하나 표면 복수기용 주름관(100)의 성능을 평가하는데 필요한 인자는 압력 강하이다. 복수관의 표면이 매끈한 것에 비해 주름관(100)처럼 나선형의 오목한 홈이 존재하는 경우에는 주름관(100)의 내부를 흐르는 냉각수에 이러한 불균일한 표면 형상이 저항으로 작용하여 필연적으로 압력이 떨어지게 되는데, 이러한 압력 강하가 크면 냉각수의 적정 유속을 유지하기 위한 동력이 더 소모되거나 주름관(100)의 길이나 지름 등을 매끈한 관을 적용하는 경우에 비해 더 크게 해야 된다.In addition, a factor necessary for evaluating the performance of the
결국 압력 강하는 총괄 열전달 계수와는 반대로 작을수록 유리한 것인데, 압력 강하와 총괄 열전달 계수는 전반적으로 트레이드 오프 관계에 있기 때문에 적절한 주름관(100)을 설계하는 것이 결코 용이한 작업은 아니다. As a consequence, the pressure drop is advantageous as it is smaller than the overall heat transfer coefficient. Designing a suitable
도 2는 표면 복수기용 주름관(100)에 있어서 주름 형성에 관련된 3가지 설계 인자를 보여준다. 3가지의 설계 인자는 주름의 개수(N, 주름 시작점의 개수)와 주름 사이의 거리인 피치(P), 그리고 주름의 깊이(D)에 관한 것이다.Fig. 2 shows three design factors related to wrinkle formation in the
이처럼 표면 복수기에서 주름관(100) 하나를 설계하는 데에도 3가지 설계 인자가 중요하게 작용하고, 또한 표면 복수기용 주름관(100)의 성능 평가 인자로서 트레이드 오프 관계에 있는 총괄 열전달 계수와 압력 강하를 모두 고려해야 하기 때문에 최적의 주름관(100)을 설계하는 것은 상당히 어렵다.Three design factors are important for designing one
또한, 표면 복수기용 주름관(100)을 설계함에 있어 또 하나의 어려운 점은 전산으로 모사 실험을 하는 것, 즉 시뮬레이션을 하는 것이 어렵다는 것이다. 이는 표면 복수기의 주름관(100) 외면에서 증기가 물로 액화하는 상 변화가 수반되는 복잡한 물리 현상을 전산상에서 수학적으로 계산하는 것이 현재로서는 지난(至難)하기 때문이다. 따라서, 표면 복수기용 주름관(100)의 설계에는 현재로서는 상당한 조합의 실험이 수반되어야 하고, 이러한 점이 해결될 필요가 있다. In addition, another difficulty in designing the
본 발명은 이러한 주름관(100)을 설계함에 있어 최적의 주름관(100)을 도출하는 것은 물론 이러한 주름관(100)의 설계를 시간과 비용 면에서 효율적으로 수행할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a method for efficiently designing the
먼저, 위의 표면 복수기용 주름관(100)의 주름 형성에 관한 3가지 중요 설계 인자에 대해 언급했는데, 부수적으로 한 가지 더 생각할 것은 주름이 형성될 바탕이 되는 매끈한 복수관의 치수에 관한 것이다. 통상적으로 사용되는 복수관은 외경은 19∼24㎜이고, 두께는 0.55∼1.3㎜ 정도이다. 표면 복수기의 복수관에 대한 통상적인 치수 관련 정보는 A. Nirmalkumar P.Bhatt, B. A. M. Lakdawala, C. V. J. Lakhera, "Steam Surface Condenser Design based on Cost Optimization using Genetic Algorithm, INSTITUTE OF TECHNOLOGY, NIRMA UNIVERSITY, AHMEDABAD, DECEMBER, 2011"을 참조할 수 있다.Firstly, three important design factors regarding the wrinkle formation of the
본 발명에서는 기본적으로 매끈한 복수관의 치수가 내경 21㎜, 두께 1.0㎜인 사양을 대상으로 시뮬레이션 및 실험을 진행하였으며, 상사성이 유지되는 한 주름의 피치(P)와 깊이(D)는 내경에 대한 비율로서 표현될 수 있는 것이다(단, 자연수인 주름의 개수는 비율로 표현되지 않음). 여기서, 내경이 21㎜, 두께가 1.0㎜라는 것은 각각 제조 시의 오차 내지는 편차를 고려하려 20.5∼21.4㎜와 0.95∼1.04㎜ 범위의 내경과 두께를 가진 매끈한 복수관을 모두 아우르는 대표값을 의미하는 것으로 정의한다.In the present invention, simulations and experiments were carried out on specimens having a smooth inner diameter of 21 mm and a thickness of 1.0 mm. The pitch (P) and depth (D) of the wrinkles were measured in the inner diameter (Note that the number of natural wrinkles is not expressed as a ratio). Here, an inner diameter of 21 mm and a thickness of 1.0 mm means a representative value covering all smooth tubes having an inner diameter and a thickness in the range of 20.5 to 21.4 mm and 0.95 to 1.04 mm, respectively, .
본 발명은 주름관(100)의 주름 형성에 관한 3가지 중요 설계 인자 중 가장 먼저 확정할 필요가 있는 것, 즉 다른 설계 인자를 달리하기 전에 가장 먼저 고정시킬 필요가 있는 설계 인자로서 주름의 개수(N, 주름 시작점의 개수)를 선정하였다. 이는 주름의 개수(N)가 주름관(100) 전체로 보았을 때 형상 차이에 가장 큰 영향을 미치고, 이에 따라 총괄 열전달 계수와 압력 강하에 지배적인 영향을 미치는 총괄적인 인자가 될 것으로 판단하였기 때문이다.The present invention is based on three important design factors related to the wrinkle formation of the
도 3 내지 도 7은 주름관(100)을 흐르는 냉각수의 유속과 표면 복수기로 공급되는 증기의 압력을 달리하는 다양한 조건 하에서 주름 개수(N)에 대한 총괄 열전달 계수의 변화를 정량적으로 평가한 것이다. 물론 주름의 피치(P)와 깊이(D)는 모든 경우에 동일하다.3 to 7 are quantitative evaluations of changes in the overall heat transfer coefficient with respect to the number of corrugations N under various conditions, which are different from the flow rate of the cooling water flowing through the
놀랍게도 어떤 유속 조건과 증기 압력 조건 하에서도 주름의 개수(N)가 3개인 경우에 압도적으로 총괄 열전달 계수가 가장 우수한 것으로 나타났다. 즉, 주름의 개수(N)가 3개 미만이거나 초과할 경우 3개인 경우에 비해 총괄 열전달 계수가 급격하게 감소하는 것이 확인되었다. 따라서, 이러한 많은 수의 평가를 기반으로, 우선적으로 주름의 개수(N)는 3개로 확정하였다. 여기서, 도 3 내지 도 7 그래프의 종축은 총괄 열전달 계수 증가분으로 표현되어 있는데, 증가분 계산의 기준은 주름이 없는 매끈한 표면의 복수관에서의 총괄 열전달 계수이다.Surprisingly, the overall heat transfer coefficient was overwhelmingly superior to the case of three wrinkles (N) under certain flow conditions and steam pressure conditions. That is, it was confirmed that the overall heat transfer coefficient decreased sharply compared with the case where the number of wrinkles (N) was less than or greater than three. Therefore, based on such a large number of evaluations, the number of wrinkles (N) was first determined to be three. Here, the ordinate of the graphs of FIGS. 3 to 7 is expressed as an increase in overall heat transfer coefficient, and the criterion for the increment calculation is the overall heat transfer coefficient in a plurality of pipes with smooth surfaces without wrinkles.
다음으로, 주름의 개수(N)를 3개로 고정한 후 주름의 피치(P)와 깊이(D)를 다양하게 변경하고, 이에 따른 총괄 열전달 계수 및 압력 강하의 증가분을 실험하였다.Next, the number of wrinkles (N) was fixed to three, and then the pitch (P) and depth (D) of the wrinkles were variously changed, and then the overall heat transfer coefficient and the increase in the pressure drop were experimented.
아래의 표 1은 주름의 개수(N)를 3개로 고정한 상태에서, 주름의 피치(P)와 깊이(D)를 다양하게 변경한 실험 결과를 정리한 것이다. 참고로, 전술한 바와 같이, 매끈한 복수관을 기준으로 한 내경과 두께는 각각 21㎜와 1㎜인 사양을 기본 사양으로 하였다.Table 1 below summarizes the experimental results obtained by variously changing the pitch (P) and depth (D) of the wrinkles with the number of wrinkles (N) fixed at three. For reference, as described above, the inner diameter and the thickness based on smooth tubes are 21 mm and 1 mm, respectively.
No
(㎜)Pitch / depth
(Mm)
(내경에 대한 비율)Pitch / depth
(Ratio to inner diameter)
위의 실험 결과를 보면, 먼저 피치(P) 간격이 22.1㎜로서 주름관(100)의 내경과 거의 동일한 수준으로 클 경우에는 압력 강하 증가분은 가장 작지만, 총괄 열전달 계수의 증가분은 압력 강하 증가분과 거의 동등하거나 이에 미치지 못하기 때문에 실질적인 개선 효과는 미미하다는 것을 확인할 수 있다.In the above experimental results, if the pitch P is 22.1 mm, which is almost equal to the inner diameter of the
그리고, 이보다 피치(P) 간격이 짧은 실험결과를 후보군으로 좁혀서 보면, 총괄 열전달 계수의 증가분이 가장 큰 사양은 홈의 피치(P) / 깊이(D)가 각각 2.1 / 0.2 (㎜)인 첫 번째 주름관(100)임을 확인할 수 있다. 또한, 첫 번째 사양의 주름관(100)은 총괄 열전달 계수의 증가분이 141%로 가장 크면서도 압력 강하 증가분은 이보다 작은 132% 수준을 유지하고 있다. 이는 두 번째와 세 번째 사양의 경우에는 압력 강하 증가분이 총괄 열전달 계수 증가분을 초과하는 것과 비교할 때 매우 고무적인 결과이다.When the experimental results with shorter pitch (P) are narrowed down to candidates, the largest specification of the increase in overall heat transfer coefficient is the first one with the groove pitch (P) / depth (D) of 2.1 / 0.2 (mm) It can be confirmed that it is the
위와 같이, 주름의 피치(P)와 깊이(D) 변화에 따른 총괄 열전달 계수와 압력 강하의 변화량은 예측하기 힘들고, 표면 복수기의 주름관(100) 외면에서 일어나는 상 변화 현상을 전산 해석하는 것이 거의 불가능하기 때문에 실제 표면 복수기용 주름관(100)을 설계하기 위해서는 직접 실험을 해야 하는 부분이 많다. 이러한 점이 표면 복수기용 주름관(100) 설계를 쉽지 않게 하는 요인이 된다.As described above, it is difficult to predict the overall heat transfer coefficient and the change in the pressure drop due to the change of the pitch (P) and depth (D) of the corrugation, and it is almost impossible to analyze the phase change phenomenon occurring on the outer surface of the corrugated pipe Therefore, in order to actually design the
그런데, 본 발명은 주름의 개수(N)가 주름관(100) 전체로 보았을 때 형상 차이에 가장 큰 영향을 미치고, 이에 따라 주름의 개수(N)가 총괄 열전달 계수와 압력 강하에 지배적인 영향을 미치는 인자로 될 것임을 예상하였는데, 도 3 내지 도 7의 그래프로부터 입증된 것과 같이, 주름관(100)을 흐르는 냉각수의 유속과 표면 복수기로 공급되는 증기의 압력을 달리하는 다양한 조건 하에서 주름 개수(N)가 3개일 때 가장 총괄 열전달 계수의 개선이 극적으로 개선됨을 확인하였다.However, in the present invention, the number N of wrinkles has the greatest influence on the difference in shape when viewed in the whole
이와 같이, 본 발명은 표면 복수기용 주름관(100)의 설계에 있어 가장 우선적으로 고정시켜야 할 설계 인자가 주름의 개수(N)에 있음을 확인하고, 이 주름의 개수(N)를 최우선적으로 고정함으로써 표면 복수기용 주름관(100)의 전체 설계에 들어가는 노력과 시간을 종래 대비 1/4∼1/3 수준으로 경감시킬 수 있게 되었다.As described above, according to the present invention, it is confirmed that the design factor to be fixed as the first priority in the design of the
또한, 이러한 개선된 표면 복수기용 주름관(100)의 설계 기법을 통해, 총괄 열전달 계수는 가장 크게 향상되면서도 압력 강하 증가분은 이에 못 미치는 최적 사양의 표면 복수기용 주름관(100)을 도출하기에 이르렀다.In addition, through the improved design technique of the
이처럼 압력 강하 증가량은 억제하면서도 총괄 열전달 계수는 크게 향상된 주름관(100)을 표면 복수기에 적용하면 종래 대비 동등 성능을 유지하면서 표면 복수기의 크기는 획기적으로 줄일 수 있게 되고, 이에 따라 표면 복수기의 생산 비용을 줄일 수 있는 등의 다양한 이득을 기대할 수 있게 된다.As described above, when the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1: 표면 복수기
10: 튜브 시트
20: 복수관
30: 냉각수
40: 증기
100: 주름관
N: 주름의 개수
P: 주름의 피치
D: 주름의 깊이1: surface condenser 10: tube sheet
20: Multiple pipes 30: Cooling water
40: steam 100: corrugated tube
N: number of wrinkles P: pitch of wrinkles
D: Wrinkle depth
Claims (8)
상기 주름관의 길이방향을 따라 그 표면에 형성되는 주름의 개수는 3개이고, 상기 주름의 피치는 상기 주름관 내경 대비 0.5 이하인 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관.In a corrugated pipe used as a plurality of pipes provided in a surface condensate,
Wherein the number of corrugations formed on the surface of the corrugated tube along the longitudinal direction of the corrugated tube is 3 and the pitch of the corrugation is 0.5 or less of the corrugated tube inner diameter.
상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 상기 주름관 내경 대비 각각 0.1, 0.01인 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관.The method according to claim 1,
Wherein the pitch and depth of the three corrugations are 0.1 and 0.01, respectively, with respect to the corrugation inner diameter.
상기 주름관의 내경 및 두께는 각각 21㎜ 및 1.0㎜이고, 상기 주름관 내경에 대한 상기 3개 주름의 피치 및 깊이 비율은 상사성이 인정되는 주름관의 내경 및 두께 범위 안에서 그대로 유지되는 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관.3. The method of claim 2,
Wherein the inner diameter and thickness of the corrugated tube are 21 mm and 1.0 mm, respectively, and the pitch and depth ratio of the three corrugations to the inner diameter of the corrugator tube are maintained within the inner diameter and thickness range of the corrugated tube, Crease tube for multiple devices.
상기 주름관의 내경 및 두께는 각각 21㎜ 및 1.0㎜이고, 상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 각각 2.1㎜, 0.2㎜인 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관.3. The method of claim 2,
Wherein the inner diameter and the thickness of the corrugated pipe are 21 mm and 1.0 mm, respectively, and the pitch and depth of the three corrugations are 2.1 mm and 0.2 mm, respectively.
상기 주름관의 길이방향을 따라 그 표면에 형성되는 주름의 개수를 상기 주름관을 흐르는 냉각수의 유속과 상기 표면 복수기로 공급되는 증기의 압력을 달리하는 복수의 조건 하에서 주름 개수에 대한 총괄 열전달 계수의 변화를 평가하여 상기 총괄 열전달 계수의 증가분이 가장 큰 주름의 개수를 가장 먼저 확정하고,
그 다음으로 상기 주름의 피치 및 깊이를 선정하는 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관의 설계 방법.A method of designing a corrugated pipe for use in a plurality of pipes provided in a surface condensate,
The number of corrugations formed on the surface of the corrugated tube along the longitudinal direction of the corrugated tube may be changed by a change in the overall heat transfer coefficient with respect to the number of corrugations under a plurality of conditions that are different from each other in the flow rate of the cooling water flowing through the corrugated tube and the pressure of the steam supplied to the surface condenser The number of the corrugations having the largest increase in the overall heat transfer coefficient is first determined,
And then selecting the pitch and depth of the corrugation.
상기 총괄 열전달 계수의 증가분이 가장 큰 주름의 개수는 3개인 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관의 설계 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the number of corrugations having the largest increase in the overall heat transfer coefficient is three.
상기 표면 복수기용 주름관의 상기 3개 주름의 피치 및 깊이는 상기 주름관 내경 대비 각각 0.1, 0.01인 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관의 설계 방법.The method according to claim 6,
Wherein the pitch and depth of the three corrugations of the corrugated tube for surface condensation are 0.1 and 0.01, respectively, with respect to the corrugated tube inner diameter.
상기 주름관 내경에 대한 상기 3개 주름의 피치 및 깊이 비율은 상사성이 인정되는 주름관의 내경 및 두께 범위 안에서 그대로 유지되는 것을 특징으로 하는 표면 복수기용 주름관의 설계 방법.The method according to claim 6,
Wherein the pitch and depth ratio of the three wrinkles to the inner diameter of the bellows tube are maintained within the inner diameter and thickness range of the bellows to which similarity is recognized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170082496A KR20190002090A (en) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | Corrugated tube for surface condenser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170082496A KR20190002090A (en) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | Corrugated tube for surface condenser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190002090A true KR20190002090A (en) | 2019-01-08 |
Family
ID=65020959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170082496A KR20190002090A (en) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | Corrugated tube for surface condenser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20190002090A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111141067A (en) * | 2020-02-21 | 2020-05-12 | 顺德职业技术学院 | Variable-pipe-diameter composite twisted elliptic reinforced pipe condenser |
-
2017
- 2017-06-29 KR KR1020170082496A patent/KR20190002090A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111141067A (en) * | 2020-02-21 | 2020-05-12 | 顺德职业技术学院 | Variable-pipe-diameter composite twisted elliptic reinforced pipe condenser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Numerical investigation on combined multiple shell-pass shell-and-tube heat exchanger with continuous helical baffles | |
Wang et al. | Recent development and application of several high-efficiency surface heat exchangers for energy conversion and utilization | |
Dizaji et al. | Experimental studies on heat transfer and pressure drop characteristics for new arrangements of corrugated tubes in a double pipe heat exchanger | |
Soltan et al. | Minimizing capital and operating costs of shell and tube condensers using optimum baffle spacing | |
JP6091601B2 (en) | Plate heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same | |
US20140138861A1 (en) | Internal liquid separating hood-type condensation heat exchange tube | |
US20110174469A1 (en) | Double-pipe heat exchanger | |
Yang et al. | Influence of baffle configurations on flow and heat transfer characteristics of unilateral type helical baffle heat exchangers | |
Yang et al. | Performance simulation on unilateral ladder type helical baffle heat exchanger in half cylindrical space | |
Li et al. | Heat transfer and pressure drop for twisted oval tube bundles with staggered layout in crossflow of air | |
Pal et al. | Laminar flow and heat transfer through a circular tube having integral transverse corrugations and fitted with centre-cleared twisted-tape | |
US7267161B2 (en) | Heat exchanger comprising a supercritical carbon-dioxide circuit | |
Jiang et al. | Adaptive design methodology of segmented non-uniform fin arrangements for trans-critical natural gas in the printed circuit heat exchanger | |
KR20190002090A (en) | Corrugated tube for surface condenser | |
Kim et al. | Optimization study of cross-cut flow control for heat transfer enhancement in wavy fin heat exchangers: Concept of cross-cut reference length | |
Taghilou et al. | Optimization of double pipe fin-pin heat exchanger using entropy generation minimization | |
Moosavi et al. | Investigation of the geometrical structure of louvered fins in fin-tube heat exchangers for determining the minimum distance of the headers | |
Gu et al. | Performance comparison of helical baffle electric heaters with different baffle configurations | |
Du et al. | An experimental investigation on air-side performances of finned tube heat exchangers for indirect air-cooling tower | |
CN102401597B (en) | Heat transfer tube of heat exchanger and use its heat exchanger | |
Huang et al. | Manufacturing and single-phase thermal performance of an arc-shaped inner finned tube for heat exchanger | |
CN103339460A (en) | Tube structures for heat exchanger | |
Abbasov et al. | Efficiency of solar air heaters | |
CN103225933A (en) | Evaporator with variable-toothform internal-thread enhanced tube | |
CHO et al. | Simulation results for the effect of fin geometry on the performance of a concentric heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |