KR20210144136A

KR20210144136A - 유속 증대용 나선형 방해판

Info

Publication number: KR20210144136A
Application number: KR1020200061019A
Authority: KR
Inventors: 신현진; 장정기; 임예훈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2021-11-30

Abstract

본 발명은 유속 증대용 나선형 방해판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 열교환기와 연결된 이중 파이프 중 내측 파이프의 외주면을 따라 나선형으로 제공되는 나선형 구조부를 포함함으로써, 유로를 통해 열교환기로 공급되는 냉각수에 난류를 형성시키고, 그로 인해 냉각수의 유속 상승이 촉진되는 유속 증대용 나선형 방해판에 관한 것이다.

Description

유속 증대용 나선형 방해판{HELIX BAFFLE TO INCREASE FLOW RATE}

일반적으로, 폴리머 제품의 대부분은 교반기 타입의 반응기를 이용하게 된다. 이때, 제품 원가를 낮추고 품질을 높이기 위하여 반응기 중합 시간을 줄이게 되는데, 개시제 및 촉매 중량을 통해 반응기 중합 시간을 단축할 수도 있으나, 순간 중합열이 크게 발생되기 때문에 그에 따른 반응기 온도 및 압력 제어에도 어려움을 겪게 된다.

따라서, 현재 대부분의 중합 반응기는 냉각수를 재킷(Jacket) 및 방해판(Baffle)에 투입하여 반응열을 제어하고 있다. 이때, 중합 반응기의 제열 성능은 재킷과 방해판의 열교환 효율에 큰 영향을 받게 된다.

종래에는 재킷과 방해판의 열교환 효율을 높이기 위하여 열교환기로 공급되는 냉각수의 파이프를 이중 파이프 구조로 적용하게 되는데, 열교환기로 공급되는 냉각수는 이중 파이프 중 외측 파이프를 통해 흐르게 되고, 열교환이 되어 온도가 상승한 냉각수는 내측 파이프를 통해 흘러 배출된다.

이 과정에서, 보다 효율을 높이기 위해서 종래에는 외측 파이프와 내측 파이프 사이 유로를 좁힘으로써 유속을 높이게 되었는데, 이때 기존 유로에서는 냉각수의 흐름이 직선 형태로 이루어져 효율이 다소 떨어지는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-1309312호

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 열교환기와 연결된 이중 파이프 중 내측 파이프의 외주면을 따라 나선형으로 설치되는 나선형 구조부를 이용하여, 유로를 통해 열교환기로 공급되는 냉각수에 난류를 형성시킴으로써 냉각수의 유속 상승 촉진 및 열교환 효율을 극대화시키기 위한 유속 증대용 나선형 방해판에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판은 외측 파이프와 내측 파이프 사이에 형성된 유로에 위치되는 나선형 구조부;를 포함하며, 상기 나선형 구조부는 상기 내측 파이프의 외주면을 따라 나선(HELIX)형으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 유로를 통해 흐르는 냉각수가 상기 나선형 구조부에 의해 난류(Tubulence)를 형성함에 따라 냉각수의 유속이 상승할 수 있다.

바람직하게는, 상기 나선형 구조부는 상기 외측 파이프의 내측면과 접하도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 나선형 구조부에는 길이 방향을 따라 일정 간격으로 하나 이상의 홀이 형성되며, 그리고 상기 유로를 통해 흐르는 냉각수가 중 일부가 상기 하나 이상의 홀을 통과할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 홀은, 상기 내측 파이프와 길이 방향으로 천공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 나선형 구조부는 니켈(Ni) 재질일 수 있다.

바람직하게는, 상기 나선형 구조부의 길이는, 상기 내측 파이프의 길이와 상응하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기존의 직선 형태의 냉각수 흐름을 난류 형성을 통해 나선 형태의 냉각수 흐름으로 변형시킴으로써, 냉각수의 빠른 유속을 통한 열교환기의 열교환 효율이 극대화되는 이점을 가진다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 나선형 방해판의 길이 방향을 따라 천공된 다수의 홀을 통해서도 냉각수가 통하기 때문에 나선형 방해판에 의한 차압 증대가 극복될 수 있는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 유속 증대용 나선형 방해판(100)에 의해 유로 내 난류가 형성되는 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판(100)의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 유속 증대용 나선형 방해판(100)에 의해 유로 내 난류가 형성되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판(100)은 나선형 구조부(110) 및 홀(111)을 포함할 수 있다.

나선형 구조부(110)는 열교환기와 연결되는 외측 파이프(10)와 내측 파이프(20) 사이에 형성된 유로에 위치되며, 내측 파이프(20)의 외주면을 따라 나선(HELIX)형으로 설치된다.

보다 구체적으로, 나선형 구조부(110)는 내측 파이프(20)의 외주면에서 마치 나사선의 형태로 형성된다. 특히 이러한 나선형 구조부(100)는 외측 파이프(10)의 내측면과 접하도록 구성되게 된다.

한편, 나선형 구조부(110)의 길이는 내측 파이프(20)의 길이와 상응하게 형성될 수 있으며, 나선형 구조부(110)의 재질은 서스강(Sus) 혹은 니켈(Ni) 재질이 적용될 수 있다. 다만 나선형 구조부(110)의 길이나 재질이 제한되는 것은 아님을 유의한다.

이러한 나선형 구조부(110)로 인하여, 외측 파이프(10)와 내측 파이프(20) 사이에 존재하는 미세한 틈인 유로를 직선 형태가 아닌 나사선 형태로 제공할 수 있으며, 이러한 유로를 통과하는 냉각수에 난류를 형성할 수 있게 된다.

따라서, 도 2와 같이, 유로를 통해 흐르는 냉각수가 나선형 구조부(110)에 의해 난류를 형성함으로써 유속이 직선으로 흐르는 냉각수의 유속 대비 상승하게 된다. 이러한 냉각수의 유속 상승은 열교환기로 통하는 냉각수에 의한 열교환 효율을 높일 수 있기 때문에, 그에 따른 교반기 타입 반응기의 순간 중합열을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

또한 일 실시예에서 나선형 구조부(110)는 내측 파이프(20)의 외주면에 용접을 통해 고정될 수도 있고, 또 다른 실시예에서는 나선형 구조부(110)는 금속 접착 수단을 통해 내측 파이프(20)와 고정될 수도 있다.

한편, 나선형 구조부(110)에는 길이 방향을 따라 일정 간격으로 하나 이상의 홀(111)이 천공될 수 있다. 이러한 구성으로 인해 냉각수 중 일부가 이러한 홀(111)을 통해 통과될 수 있다.

이러한 홀(111)은 내측 파이프(10)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 천공될 수 있다. 바람직하게는, 홀(111)은 내측 파이프(20)와 수평한 방향으로 천공될 수 있다. 즉, 나선형 구조부(110)는 나사선 형태로 꼬아진 상태이지만, 홀(111)은 그와 무관하게 내측 파이프(20)의 길이 방향과 수평한 방향으로 천공된다. 따라서, 도 2와 같이, 외측 파이프(10)와 내측 파이프(20) 사이 유로를 통해 냉각수가 흐르는 과정에서, 냉각수가 나선형 구조부(110)에 부딪혀 난류를 형성함과 동시에 홀(111)을 통해 냉각수 중 일부가 통과되기 때문에 유로 내 나선형 구조부(110)에 의한 차압 증대가 제거될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판(100)을 설치하기 전과 설치한 후에 대한 열플럭스(heat flux)를 살펴보면 다음과 같다.

유속 증대용 나선형 방해판	설치 전	설치 후
차압(Bar)	1.0	1.0
열플럭스(Heat Flux) (kW/m²)	60	65

상기 표 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유속 증대용 나선형 방해판(100)을 적용하기 전과 후의 유로의 차압은 동일한 반면, 열플럭스는 60kW/m²에서 65 kW/m²로 증가됨을 알 수 있다. 즉, 유속 증대용 나선형 방해판(100)을 이중 파이프 사이에 설치함에 따른 열교환 효율이 증가됨을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 유속 증대용 나선형 방해판
110: 나선형 구조부
111: 홀

Claims

외측 파이프와 내측 파이프 사이에 형성된 유로에 위치되는 나선형 구조부;를 포함하며,
상기 나선형 구조부는 상기 내측 파이프의 외주면을 따라 나선(HELIX)형으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제1항에 있어서,
상기 유로를 통해 흐르는 냉각수가 상기 나선형 구조부에 의해 난류(Tubulence)를 형성함에 따라 냉각수의 유속이 상승하는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제1항에 있어서,
상기 나선형 구조부는 상기 외측 파이프의 내측면과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제1항에 있어서,
상기 나선형 구조부에는 길이 방향을 따라 일정 간격으로 하나 이상의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제4항에 있어서,
상기 유로를 통해 흐르는 냉각수가 중 일부가 상기 하나 이상의 홀을 통과하는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 홀은 복수 개 형성되며, 상기 하나 이상의 홀의 크기 및 간격은 선택적으로 변경되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 홀은,
상기 내측 파이프와 길이 방향으로 천공되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 홀에 의해 상기 나선형 구조부는 서로 이격되어 위치되는 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제1항에 있어서,
상기 나선형 구조부는 니켈(Ni) 재질인 것을 특징으로 하는,
유속 증대용 나선형 방해판.
제1항에 있어서,
상기 나선형 구조부의 길이는,
상기 내측 파이프의 길이와 상응하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 유속 증대용 나선형 방해판.