KR20220056872A - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기에 관한 것이다. 열교환기는 복수의 연속적으로 배열된 열교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함하고, 각각의 열교환기 판은 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 마루부 및 골부를 형성하는 분리 섹션을 형성한다. 분리 섹션은 마루부 및 골부가 빗각으로 연장하는 중앙 부분 및 각각의 마루부 및 골부가 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는 제1 및 제2 부분을 형성한다. 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지이다. 인접한 열교환 판은 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 중앙 부분에서 서로 접촉하도록 배열된다.
Description
본 발명은 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기, 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 위한 열교환 판, 및 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 제조하는 방법에 관한 것이다.
열교환기 판의 하나 또는 여러 개의 판 패키지가 프로세스의 주요 구성요소를 형성하는 해수를 담수화하기 위한 장비가 다년간 제조되어 왔다. 출원인 회사는, 증발, 분리 및 응축이 판 패키지에서 이루어지는 담수 생성기를 수년 동안 생산해왔다. 그 상세내용은 Alfa Laval Corporate AB에게 양도된 국제출원 WO 2006/104443 A1에서 확인할 수 있다. 이는 열교환기 내에 교번하는 순서로 형성된 제1 및 제2 유형 판 사이공간을 갖는 담수화를 위한 판형 열교환기를 개시하고 있다. 제1 유형 판 사이공간은 증발 섹션, 분리 섹션 및 응축 섹션을 형성하는 반면, 제2 유형 판 사이공간은 가열 섹션, 분리 섹션 및 냉각 섹션을 형성한다.
증발 섹션은 해수와 같은 액체 공급물을 증발시키기 위해서 사용되고, 분리 섹션은 비-증발된 공급물로부터 증발된 공급물을 분리하기 위해서 사용되며, 응축 섹션은 증발된 공급물을 응축시키기 위해서 사용된다. 가열 섹션은 증발 섹션을 가열하고, 냉각 섹션은 응축 섹션을 냉각한다. 전술한 열교환기의 장점은 해수의 전체 처리가 판 패키지에서 수행되므로 어떠한 컨테이너도 필요하지 않다는 것이다.
상기 판형 열교환기는 가열 유체, 냉각 유체 및 담수를 위한 중앙에 위치된 포트를 갖고, 염수 및 공급물을 위한 포트는 열교환기 판의 중심축을 중심으로 대칭적으로 배열된다. 이러한 방식에서, 단지 하나의 판 유형만이 필요하다. 제1 유형 사이공간 및 제2 유형 사이공간은 2개의 상이한 개스킷을 사용하고 매 두 번째 판을 중심축을 중심으로 180도 회전시킴으로써 열교환 판들을 면대면으로 배열하여 형성된다. 이러한 방식으로, 증발 섹션 및 응축 섹션 내의 대향하는 판들 내의 주름부는 각각의 판 사이공간 내의 대향하는 마루부가 맞닿는 십자형 패턴을 형성할 것이다. 각각의 판 사이공간 내의 골부는 각각의 이웃하는 판 사이공간 내의 대향하는 판의 마루부와 맞닿는 이웃하는 판 사이공간 내의 마루부를 형성한다.
그러나, 분리 섹션은 통상적으로 모든 판 사이공간들 사이에서, 즉 또한 제2 유형 판 사이공간 내의 가열 섹션과 냉각 섹션 사이에서 연장한다. 분리 섹션에서는, 판들 사이에서 열교환이 이루어지지 않는다. 이는 응축 섹션 및 증발 섹션과 상이하다. 분리 섹션에서, 판은 2개의 인접한 판의 주요 주름형 패턴이, 간헐적인 접촉점을 제외하고, 서로의 내부로 들어가고 맞닿지 않도록 설계된다. 이러한 방식으로, 유동이 계속해서 방향을 변경하게 되고, 이러한 방식으로 비-증발된 공급물의 액적이 판에 충돌함으로써 포획되고 그 후 증발 섹션으로부터 방출되는 반면에, 증발된 공급물은 응축 섹션으로 통과할 수 있는 사행 유로가 달성된다.
종래 기술의 열교환기에서는, 단지 하나의 판 유형만을 사용하여, 좌측의 마루부를 우측의 골부와 수평하게 동일 높이이게 하고 그 반대도 마찬가지로 함으로써 분리 섹션이 달성되었다. 전술한 종래 기술의 열교환기에서, 열교환기의 중앙 부분은 가열 유체, 냉각수, 담수 등을 위한 포트를 위해 사용된다. 또한, 분리 섹션은 분리 영역의 좌측과 우측 사이에 비주름형 중앙 구역을 가지며, 좌측의 마루부가 우측의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지가 되도록 패턴을 설계하는 것은 문제가 되지 않는다. 전술한 종래 기술의 열교환기에서, 비-주름형 중앙 구역은 분리 섹션의 중앙 부분 내로 연장하는 담수를 위한 출구 포트를 위해서 부분적으로 사용된다.
중앙에 위치된 포트 및 열교환기 판의 에지에 인접하는 포트는 열교환기 판의 폭을 따라서 최대 6개의 개스킷 요소가 요구될 것임을 암시한다. 개스킷은 열교환기 판 상의 공간을 점유하며, 이는 프로세스에 사용될 수 없다. 개스킷의 폭은 큰 열교환의 경우와 작은 열교환기의 경우에 거의 동일할 것이다. 큰 열교환기의 경우에, 개스킷이 점유하는 공간은 무시될 수 있지만, 작은 열교환기의 경우에 이는 중요할 수 있다.
더 작은 선박에서 온 보드로 사용될 수 있는 더 작은 담수 생성기에 대한 증가된 필요성이 존재한다. 전술한 바와 같이 담수 생성기의 크기를 감소시킬 때, 개스킷은 여전히 본질적으로 동일한 양의 공간을 차지할 것이다. 이는 더 작은 담수 생성기가 큰 담수 생성기에 비해서 면적 효율이 작아지게 할 것이다. 이는 적절하게 동작하기 위해서 큰 열교환 영역을 필요로 하는 응축기에서 특히 문제가 된다.
상기 문제에 대한 한 가지 해결책은 특히 응축기에서 중앙에 위치된 포트를 생략하고, 포트 모두를 열교환 판의 에지에 배열하는 것이다. 응축기를 위한 이러한 설계의 하나의 예가 유럽 특허 출원 EP19171723.0에서 제시된다. 그리고, 포트는 동일한 상대 위치에 포트를 유지하면서 개별 판이 중심축을 중심으로 뒤집힐 수 있게, 즉 180도 회전될 수 있게 허용하기 위해 중심축을 중심으로 여전히 대칭적으로 배치될 수 있다. 포트 및 개스킷 홈을 중심축을 중심으로 대칭적으로 유지하는 것에 의해서, 하나의 판 유형만이 필요하다.
그러나, 전술한 내용은 열교환 판의 중앙 부분이 증발 섹션 및 응축 섹션에서 열교환을 위해서 사용될 것임을 암시한다. 따라서, 마루부와 골부 사이의 변화가 일어나기 때문에 분리기 내에 중앙 비-주름형 영역을 갖는 것은 효율적이지 않을 것이다.
또한, 중심축을 따른 마루부와 골부 사이의 변화는 중심축을 따라 개방된 비-주름형 채널을 초래할 것이다. 중앙 비-주름형 영역을 사용하지 않더라도, 상단과 저부 사이에 플랭크(flank)를 갖는 주름부로 인해 개방된 비-주름형 채널이 형성될 것이다. 직선형 중심축을 따른 개방 채널은 많은 수의 액적이 판에 충돌하지 않고 응축기로 바로 지나갈 수 있게 한다. 이는 분리에 부정적인 영향을 미칠 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 열교환기의 중앙 부분에서의 마루부와 골 부사이의 변화에 대한 더 효율적인 해결책을 찾는 것이다.
중앙에 위치된 포트를 생략하는 것은 또한 분리 섹션 내의 대향하는 판들 사이의 임의의 중앙 접촉 위치를 제거할 것이다. 이는 분리 섹션의 중앙 영역에서 구조적 안정성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 추가의 목적은 중앙에 위치된 포트가 없을 때 분리 섹션의 구조적 안정성을 향상시키는 것이다.
분리 섹션에서 서로의 안으로 들어가는 대향하는 판들의 주름형 패턴이 개스킷 홈까지 줄곧 연장하는 경우, 판 사이공간은 개스킷 홈을 따라 어떠한 접촉점도 없을 것이다. 이는 덜 견고한 개스킷 홈을 초래할 것이며, 개스킷이 개스킷 홈 내에 잘못 위치되도록 할 수 있고, 결국 누설로 이어질 수 있다.
종래 기술에서, 주름부의 프레스 깊이(press depth)는 개스킷 홈에서의 개스킷의 지지를 향상시키기 위해 개스킷 홈에 인접하게 약간 증가되었다. 그러나, 여전히 개스킷 홈과 분리 섹션 사이의 판들 사이의 접촉이 제공되지 않았다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 개스킷 홈의 설계를 향상시키고 판의 에지에서 개스킷 및 개스킷 홈에서의 구조적 안정성을 증가시키는 것이다.
추가의 종래 기술은 상단으로부터 저부까지 응축 구역, 증발 구역 및 가열 구역으로 순차적으로 분할되는 열교환 판을 개시하는 CN203820488UU를 포함한다.
CN206262115UU는 증발-분리-응축의 3종 통합형(three-in) 해수 수집 판을 설명한다. 기체-액체 분리 구역 분리 구조는 플랩(flap)을 사용한다. 플랩에는 보강 리브가 제공된다.
GB1211065A는 2개의 판이 중첩 관계로 조립되는 판형 열교환기를 설명한다. 판들 중 하나는 다른 하나에 대해 그 자체 평면에서 180° 회전되고, 판들 사이에 통로가 얻어진다.
KR101345733B1은 장벽을 갖는 열교환기 판을 설명한다.
US8646517B2는 판형 열교환기를 위한 열교환기 판을 설명하며, 이 판은 다수의 포트, 분배 영역, 열전달 영역, 제1 단열 영역, 제2 단열 영역 및 포트들 및 영역들 외부에서 연장하는 에지 영역을 갖는다.
상기 목적은 제1 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기에 의해 실현되며, 열교환기는 복수의 연속적으로 배열된 열교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함하고, 각각의 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하며, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하며, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성하고,
이에 의해 인접한 열교환 판은 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 중앙 부분에서 서로 접촉하도록 배열된다.
증발 섹션은 판 패키지의 하부 부분에 위치되고, 응축 섹션은 판 패키지의 상부 부분에 위치되며, 분리 섹션은 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치된다. 증발 섹션 및 응축 섹션에서의 열교환 판은 마루부 및 골부의 주름부를 갖는 주름형이다. 완전한 판 패키지를 위해서 단일 판 유형을 사용하면, 판 패키지를 형성할 때 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 180도 회전된다. 달리 말하면, 각각의 판의 전방 표면은 인접한 판의 전방 표면에 대면하고, 각각의 판의 후방 표면은 인접한 판의 후방 표면에 대면한다. 이에 의해, 교번하는 제1 유형 및 제2 유형 판 사이공간이 형성된다. 증발 섹션 및 응축 섹션은 동일한 유형의 사이공간에 위치될 수 있지만; 이들은 또한 상이한 유형의 사이공간에, 즉 이웃하는 판 사이공간에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 증발 섹션 및 응축 섹션은 판의 대향 측면 상에 형성된다.
증발 섹션 및 응축 섹션 내의 주름부는, 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 회전될 때, 대향하는 마루부가 접촉점에서 서로 접촉하는 판 사이공간에 교차 주름형 패턴이 형성되도록 만들어져야 한다. 교차 주름형 패턴은 증발 섹션 및 응축 섹션에서 판 사이공간들 사이의 열전달을 향상시킨다.
분리 섹션에서, 판 사이공간들 사이의 열교환은 일어나지 않는다. 대신에, 큰 부분을 구성하는 분리 섹션 또는 분리 섹션의 제1 및 제2 부분에서, 열교환 판은 증발 섹션으로부터 응축 섹션으로 유동하는 액체, 즉 액체 액적의 포획을 허용하는 방식으로 마루부 및 골부의 주름부를 갖는 주름형이다. 이를 위해, 마루부 및 골부는 판의 횡방향으로, 즉 수직 에지 및 중심축에 대해 횡방향으로 연장되어야 한다. 또한, 각각의 판의 마루부는 대향하는 판의 골부 내로 들어가야 하고, 반대로 각각의 판의 골부는 대향하는 판의 마루부를 수용해야 하며, 이에 의해 대향 판에 접촉하지 않는다. 이에 의해, 분리 섹션의 제1 부분 및 제2 부분에서 판 패키지의 판들 사이의 판 사이공간에 사행 유로가 형성된다. 따라서, 달리 말하면, 마루부는 대향하는 판의 골부에 대면하며, 그 반대도 마찬가지이다. 이에 의해, 제1 및 제2 부분에서 판들 사이에 접촉이 형성되지 않는다.
매 두 번째 판이 180도 회전될 때 마루부가 대향하는 골부 내로 들어갈 수 있게 하기 위해, 제1 에지와 중심축 사이의 마루부는 수평(횡방향) 방향에서 중심축과 제2 에지 사이의 골부에 대응해야 한다. 이는 인접한 마루부의 중심 사이의 거리의 절반만큼의 제2 부분에 대한 제1 부분의 각각의 마루부와 골부 사이의 수직 변위에 대응한다. 이러한 방식으로, 매 두 번째 판이 180도 회전될 때, 마루부는 제1 및 제2 부분에서 골부와 대면하고 그 반대도 마찬가지이다.
따라서, 중심축에 천이부가 존재할 것이며, 여기서 마루부와 골부가 만난다. 중앙에 위치된 포트를 사용할 때, 포트에서 천이가 이루어질 것이지만, 중앙에 위치된 포트를 생략할 때, 다른 해결책이 발견되어야 한다. 바람직하게는, 중앙 부분은 중앙 부분을 최소화하고 중심축을 따라 접촉점을 갖도록 제1 부분과 제2 부분 사이에서 중심축의 양 측에서 대칭으로 연장한다. 따라서, 중앙 부분은 횡방향에서 제1 부분과 제2 부분 사이에 천이부를 형성한다.
분리 섹션의 구조적 안정성을 증가시키기 위해서, 중앙 부분의 대향하는 판은 교차 주름형 패턴을 형성하고, 즉 중앙 부분의 마루부 및 골부는 대향하는 마루부가 접촉점에서 접촉하도록 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장한다. 각각의 판 사이공간의 골부는, 골부가 판의 대향 측에 마루부를 형성할 것이기 때문에, 이웃하는 판 사이공간에서 각각의 이웃하는 판에 접촉할 것이다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 부분에서 접촉하지 않는 분리 섹션 내의 판은 중심축에서 추가의 지지를 갖는다.
제1 양태의 추가의 실시예에 따르면, 각각의 열교환기 판의 분리 섹션은 제1 수직 에지와 제1 부분 사이에 제1 에지 부분을 그리고 제2 수직 에지와 제2 부분 사이에 제2 에지 부분을 형성하며, 제1 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장한다.
제1 및 제2 에지에서 분리 섹션의 구조적 안정성을 더 증가시키기 위해, 판은 에지에 인접한 교차 주름형 패턴을 형성할 수 있는 데, 즉 에지 부분의 마루부 및 골부는 대향하는 마루부가 접촉점에서 접촉하고 골부가 이웃하는 판 사이공간에서 접촉하도록 수직 에지에 대해 빗각으로 연장한다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 부분에서 접촉하지 않는 분리 섹션 내의 판은 에지에서 추가의 지지를 갖는다. 이는 판의 에지에서 개스킷 및 개스킷 홈에서의 구조적 안정성을 향상시킨다.
제1 양태의 다른 실시예에 따르면, 판 패키지는 교번하는 순서로 배열되는 제1 판 사이공간 및 제2 판 사이공간을 형성하고, 각각의 판 사이공간은 각각의 판의 제1 및 제2 수직 에지를 따라 연장하는 개스킷에 의해 둘러싸인다.
판 패키지 내에서 판 전방 표면들이 서로 대면하고 판 후방 표면들이 서로 대면하도록 단일 판을 사용하고 중심축을 중심으로 매 두 번째 판을 180도 회전시킴으로써 교번하는 제1 및 제2 판 사이공간을 실현하는 것이 바람직하다. 패키지 내의 판은 바람직하게는 고무로 이루어진 개스킷에 의해 상호 밀봉된다.
제1 양태의 추가의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 판 사이공간 양자 모두에 분리 섹션이 제공된다.
분리 섹션에서는 열전달이 일어나지 않기 때문에, 제1 및 제2 판 사이공간 양자 모두는 분리를 위해 사용될 수 있다.
제1 양태의 추가의 실시예에 따르면, 열교환 판에는 판 사이공간 사이의 연통을 위해 제1 및 제2 통로에 개구가 제공된다.
증발된 공급물이 판 사이공간 사이에서 유동할 수 있도록 판 사이공간 사이에 개구가 제공되어야 한다. 바람직하게는, 각각의 판의 분리 섹션의 하부 부분 및 상부 부분 양자 모두에는 하나 이상의 개구가 각각 제공된다.
제1 양태의 추가의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 부분의 마루부 및 골부는 제1 프레스 깊이를 형성하는 반면, 중앙 부분 및/또는 제1 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 제2 프레스 깊이를 형성하고, 제1 프레스 깊이는 제2 프레스 깊이보다 크다.
판의 프레스 깊이는 각각의 판의 가상 중앙 평면과 마루부의 상단 및 골부의 저부 사이의 거리로서 각각 정의된다. 분리 섹션 내의 액체의 제거는 증발 섹션 및 응축 섹션 내의 마루부 및 골부에 비해 분리 섹션 내의 마루부 및 골부의 프레스 깊이를 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 이러한 방식으로, 증발 섹션으로부터 응축 섹션으로의 유로가 증가될 것이고, 더 깊은 주름부를 통과할 때에 유로의 방향의 변화가 증가될 것이고, 이것은 더 많은 액적이 판에 충돌하게 하고 증기 유동으로부터 분리되게 할 것이다. 중앙 부분 및/또는 제1 및 제2 에지 부분에서의 프레스 깊이는 대향하는 마루부가 접촉점에서 접촉하기 때문에 증발 섹션 및 응축 섹션에서와 동일해야 하며, 일부 마루부 및 골부가 더 큰 프레스 깊이를 형성하는 경우 이들은 접촉점에서 과잉 압축될 것이다.
프레스 깊이는 마루부가 골부 내로 들어가기 때문에 분리 섹션의 제1 및 제2 부분에서 증가될 수 있다. 또한, 분리 섹션의 제1 및 제2 부분에는 접촉점이 없다. 분리 섹션의 제1 및 제2 부분에서의 더 큰 프레스 깊이의 사용은, 프레스 깊이가 증발 섹션 및 응축 섹션의 프레스 깊이에 대응하도록, 중앙 부분 및/또는 제1 및 제2 에지 부분에서의 프레스 깊이의 높이 조정을 필요로 한다.
제1 양태의 추가적인 실시예에 따르면, 액체 공급물은 해수이다.
해수를 액체 공급물로서 사용하면, 응축물 출력물은 공급물보다 낮은 염도를 갖는 담수일 것이고, 농축물 출력물은 공급물보다 높은 염도를 갖는 염수일 것이다.
제1 양태의 다른 실시예에 따르면, 중앙 부분의 폭은 제1 및 제2 부분 각각의 폭보다 작다.
중앙 부분은 액체와 증기를 분리하기 위해 사용되지 않는 교차 주름형 패턴을 형성하며 단지 판 패키지의 구조적 안정성을 향상시킬 뿐이다. 따라서, 이는 가능한 한 작아야 한다.
제1 양태의 추가의 실시예에 따르면, 중앙 부분은 제1 및 제2 부분 각각의 영역의 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 더 바람직하게는 5% 미만의 영역을 형성한다.
상기 값은 효과적인 분리 영역의 대부분을 유지하면서 판 패키지의 양호한 구조적 안정성을 허용한다.
제1 양태의 다른 실시예에 따르면, 중앙 부분의 폭은 제1 및 제2 부분의 인접한 마루부의 중심 사이의 거리와 실질적으로 동일하다.
이러한 방식으로, 마루부 및 골부는 중심축에 대해 45도 각도를 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 대향하는 판들은 중심축에서 접촉점을 형성한다.
상기 목적은 제2 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 위한 열교환기 판에 의해 실현되며, 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 각각의 열교환기 판을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성한다.
제2 양태에 따른 상기 열교환기 판은 바람직하게는 제1 양태에 따른 판형 열교환기에 사용된다.
상기 목적은 제3 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 제조하는 방법에 의해 실현되며, 상기 방법은,
제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 복수의 열교환기 판을 제공하는 단계로서, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성하는,
복수의 열교환기 판을 제공하는 단계, 및
열교환기를 형성하는 판 패키지 내에 연속적으로 열교환기 판을 배열하는 단계로서, 마루부가 제1 및 제2 부분의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 중앙 부분에서 서로 접촉하도록 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 회전되는, 열교환기 판을 배열하는 단계를 포함한다.
제3 양태에 따른 상기 방법은 바람직하게는 제1 양태에 따른 판형 열교환기를 제조하기 위해 제2 양태에 따른 열교환기 판과 함께 사용된다.
증발 섹션은 판 패키지의 하부 부분에 위치되고, 응축 섹션은 판 패키지의 상부 부분에 위치되며, 분리 섹션은 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치된다.
상기 목적은 제4 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기에 의해 실현되며, 열교환기는 복수의 연속적으로 배열된 열교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함하고, 각각의 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하며, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성하며,
이에 의해 인접한 열교환 판은 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 배열된다.
에지 부분은 판의 에지에서 개스킷 홈에 인접하게 위치된다. 전형적으로, 마루부 및 골부는 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분에서 빗각으로 연장한다. 이러한 방식으로, 개스킷 홈에 인접하여 교차 주름형 패턴이 달성될 것이다. 이에 의해 형성된 접촉점이 압력 부하를 흡수하기 때문에 이는 개스킷 홈의 설계 및 구조적 안정성을 향상시키는데, 그렇지 않을 경우 개스킷에 영향을 미칠 것이다. 또한, 개스킷 홈에 인접한 접촉점을 가짐으로써, 개스킷을 홈 내의 제 위치에 유지하고 개스킷이 잘못 위치되는 것을 실질적으로 방지할 것이다. 따라서, 누설 위험이 감소된다.
상기 목적은 제5 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 위한 열교환기 판에 의해 실현되며, 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 각각의 열교환기 판을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성한다.
상기 목적은 제6 양태에서 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 제조하는 방법에 의해 실현되며, 상기 방법은,
제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 복수의 열교환기 판을 제공하는 단계로서, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성하는
복수의 열교환기 판을 제공하는 단계, 및
열교환기를 형성하는 판 패키지 내에 연속적으로 열교환기 판을 배열하는 단계로서, 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 회전되는, 연속적으로 열교환기판을 배열하는 단계를 포함한다.
제4, 제5 및 제6 양태에 따르면, 제1 및 제2 에지 부분의 교차 주름형 형상은 중앙에 교차 주름형 형상이 없는 상태에서 적용될 수 있다. 이는 판의 에지에서 개스킷 및 개스킷 홈에서의 구조적 안정성을 향상시킨다. 분리 섹션의 제1 및 제2 부분에서 더 큰 프레스 깊이를 사용하는 것은, 프레스 깊이가 증발 섹션 및 응축 섹션의 프레스 깊이에 대응하도록 제1 및 제2 에지 부분에서의 프레스 깊이의 높이 조정을 필요로 한다.
도 1은 판형 열교환기의 측면도를 도시한다.
도 2는 종래 기술의 열교환 판의 정면도를 도시한다.
도 3은 수평으로 배향된 마루부 및 골부가 어떻게 서로의 안으로 들어가는지를 도시한다.
도 4는 열교환 판의 정면도를 도시한다.
도 5는 열교환기 판의 후방측의 도면를 도시한다.
도 6은 열교환 판의 분리 섹션을 도시한다.
도 7은 그 중 하나가 180도 회전된 2개의 대향 판을 도시한다.
도 2는 종래 기술의 열교환 판의 정면도를 도시한다.
도 3은 수평으로 배향된 마루부 및 골부가 어떻게 서로의 안으로 들어가는지를 도시한다.
도 4는 열교환 판의 정면도를 도시한다.
도 5는 열교환기 판의 후방측의 도면를 도시한다.
도 6은 열교환 판의 분리 섹션을 도시한다.
도 7은 그 중 하나가 180도 회전된 2개의 대향 판을 도시한다.
도 1은 본 발명의 판형 열교환기(10)의 측면도를 도시한다. 이하의 설명에서, 해수의 담수화에 대한 적용예가 설명되고, 즉 공급물은 해수이다. 그러나, 본 발명은 공급물이 해수인 것으로 제한되지 않고, 임의의 다른 처리, 예를 들어 액체의 증류를 또한 지칭할 수 있다는 것에 유의한다. 판형 열교환기는, 그들이 판 패키지(14)를 형성하는 방식으로 서로 평행하게 그리고 연속적으로 제공되는 많은 수의 압축 몰딩된 열교환기 판(12)을 포함한다. 판 패키지(14)는 프레임 판(16)과 압력 판(18) 사이에 제공된다.
열교환기 판(12) 사이에, 제1 판 사이공간(20) 및 제2 판 사이공간(22)이 형성된다. 제1 판 사이공간(20) 및 제2 판 사이공간(22)은, 실질적으로 각각의 제1 판 사이공간(20)이 2개의 제2 판 사이공간(22)에 이웃하고 실질적으로 각각의 제2 판 사이공간(22)이 2개의 제1 판 사이공간(20)에 이웃하도록 판 패키지(14)에 교번하는 순서로 제공된다. 판 패키지(14) 내의 상이한 섹션은 각각의 판 사이공간 내의 개스킷(도시되지 않음)에 의해 서로로부터 경계지어지고, 이에 의해 제1 판 사이공간(20)은 제1 유형 개스킷(도시되지 않음)을 포함하고 제2 판 사이공간(22)은 제2 유형 개스킷(도시되지 않음)을 포함한다. 판 패키지(14), 즉 열교환기 판(12) 및 그 사이에 제공된 개스킷(도시되지 않음)은, 그 자체로 공지된 방식으로 개략적으로 표시된 조임 볼트(24)에 의해서 함께 유지된다.
판 패키지(14)는 냉각수 입구 도관(26), 냉각수 출구 도관(28) 및 담수 출구 도관(30)에 연결된다. 냉각수는 전형적으로 해수이고, 따라서 냉각수 출구 도관(28)은 냉각수에 의해 흡수된 열을 회수하기 위해서 해수 입구 도관(32)에 연결된다. 판 패키지(12)는 가열 유체 입구 도관(34) 및 가열 유체 출구 도관(36)에 더 연결된다. 가열 유체는 해수 입구 도관(32)을 통해서 판 패키지(14)에 진입하는 공급물, 즉 해수를 증발시키기 위해서 사용된다. 가열 유체는 가열된 물, 예를 들어 선박의 엔진으로부터의 자켓 워터(jacket water)일 수 있다. 응축된 담수는 담수 출구 도관(30)을 통해서 판 패키지(14)를 빠져 나간다.
도 2는 증발 섹션(40), 분리 섹션(44) 및 응축 섹션(42)을 갖는 종래 기술의 열교환 판(12)의 정면도를 도시한다. 판(12)은 또한 중심축(C)을 따라 중앙에 위치된 포트(46, 48, 50, 52, 54)를 형성하고, 포트(46, 48)는 냉각 유체 출구 및 입구 포트를 구성하고, 포트(50)는 담수 출구 포트를 구성하며, 포트(52, 54)는 가열 유체 입구 및 출구 포트를 구성한다. 분리 섹션은 횡방향으로 배향된 마루부(56) 및 골부(58)를 형성한다. 판은 또한 개스킷 홈 내에 개스킷(38)을 형성한다.
도 3은 수평으로 배향된 마루부(56) 및 골부(58)가 2개의 인접한 판(12, 12')에서 서로의 내부로 어떻게 들어가는지를 도시한다. 또한, 마루부 및 골부의 프레스 깊이가 분리 섹션에서 어떻게 증가되는지가 도시된다. 마루부(56) 및 골부(58)는 상부 판(12)의 최하부 부분이 인접한 판(12')의 최상 부분보다 낮도록 프레스 깊이를 형성한다. 이러한 방식으로, 증발 섹션으로부터 응축 섹션으로의 유로가 증가될 것이고, 주름부에 걸친 유동의 방향의 변화가 증가될 것이고, 이는 증발된 공급물로부터의 액체의 분리를 향상시킬 것이지만, 마루부(56) 및 골부(58)의 프레스 깊이는 마루부(56) 및 골부(58)가 이웃하는 판과 접촉해야 하는 위치에서 감소되어야 한다.
도 4는 본 발명에 따른 열교환 판(12)의 정면도를 도시한다. 각각의 열교환기 판(12)은 제1 수직 에지(60), 제1 수직 에지(60)에 실질적으로 평행한 대향 제2 수직 에지(60'), 및 수직 에지(60, 60') 사이에서 실질적으로 중앙에서 수직 방향으로 연장하는 중심축(C)을 갖는다. 판 패키지가 정상 사용 위치에 위치될 때, 중심축(C)은 실질적으로 수직으로 연장한다.
열교환기 판은 공급물, 즉 해수를 증발시키기 위한 저부의 증발 섹션(40), 증발된 공급물을 응축시키기 위한 상단의 응축 섹션(42) 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위해 증발 섹션(40)과 응축 섹션(42) 사이에 위치된 분리 섹션(44)을 포함한다. 증발된 공급물은 증발 섹션(40)으로부터 분리 섹션(44)을 통해 응축 섹션(42)으로 유동하도록 허용된다.
증발 섹션(40) 및 응축 섹션(42)은 열교환기 판(12)을 통한 열전달을 증가시키기 위해 대향하는 판과 함께 교차 주름형 패턴을 형성하는 빗각을 갖는 골부 및 마루부를 형성하는 주름형이다. 제1 판 사이공간은 열교환기 판들 사이에 위치된 제1 유형의 개스킷(38)을 갖는 2개의 판(12)을 면대면으로 배열함으로써 형성된다. 판 사이공간을 형성하는 2개의 판은 동일하지만, 열교환기 판 중 하나는 중심축(C)을 중심으로 180도 회전된다. 이러한 방식으로, 열교환기 판의 주름부는 대향하는 마루부가 십자형 패턴을 형성하고 증발 섹션(40) 및 응축 섹션(42) 내의 접촉점에서 서로 접촉하도록 배열될 수 있다.
열교환기 판(12)은 증발 섹션(40)으로부터의 일부 증발된 공급물이 평행한 분리 섹션을 포함하는 대향 판 사이공간으로 지나가게 하게 위해 증발 섹션(40)과 분리 섹션(44) 사이에 위치된 하나 이상의 개구(70)를 형성한다. 또한, 3개의 상부 증기 포트(70')가 증발된 공급물이 열교환기 판(12)을 통해 응축 섹션(42)으로 지나가게 하기 위해 제1 수직 에지(60)에 인접하여 응축 섹션(42)과 분리 섹션(44) 사이에 위치된다.
냉각수 출구 포트(46), 냉각수 입구 포트(48) 및 담수 출구 포트(50)가 제2 에지(60')에 인접하여 위치된다. 냉각수 입구 포트(46)는 냉각수 입구 도관과 연통하고, 냉각수 출구 포트(48)는 냉각수 출구 도관과 연통하고, 응축 섹션(42)으로부터 응축된 공급물을 수집하는 담수 출구 포트(50)는 담수 출구 도관과 연통한다.
가열 유체 입구 포트(52)가 증발 섹션(40)에 인접하게 중앙에 위치되고, 가열 유체 출구 포트(54)가 제공된다. 가열 유체 입구 포트(52)는 가열 유체 입구 도관과 연통하고, 가열 유체 출구 포트(54)는 가열 유체 출구 도관과 연통한다. 부가적으로, 해수를 증발 섹션(40)에 공급하기 위해서 해수 입구 도관에 연결된 공급물 입구 포트(72)가 저부에 인접하여 중앙에 위치되고, 분리 섹션(44)으로부터 하향 유동하는 비-증발된 공급물을 수집하기 위한 2개의 출구 포트(74, 74')가 판(12)의 저부에서 공급물 입구 포트(72)의 양 측에 하지만 그로부터 분리되어 위치된다.
분리 섹션(44)의 상부 부분에는 유동 안내 요소(76)가 제공될 수 있다. 유동 안내 요소(76)는 증기 유동을 분리 섹션 내로 안내하고, 유동이 분리 섹션(44)을 통해 응축 섹션(42) 내로의 직접 경로를 취하는 것을 방지하여, 비-증발된 공급물의 동반배출 위험을 감소시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 판형 열교환기의 제2 유형 개스킷(38') 및 열교환기 판(12')의 후방측의 도면을 도시한다. 따라서, 열교환기 판(12')은 중심축(46)을 중심으로 180도 회전된 것을 제외하고 열교환기 판(12)과 동일하다. 이것은 증발 섹션에 대향하는 가열 섹션(40') 및 응축 섹션에 대향하는 냉각 섹션(42')을 형성한다. 냉각수 입구 포트(46) 및 냉각수 출구 포트(48)는 냉각 섹션(42')과 연통하는 반면, 가열 유체 입구 포트(52) 및 가열 유체 출구 포트(54)는 가열 섹션(40')과 연통한다. 냉각 섹션(42') 및 가열 섹션(40')은 각각 다른 포트에 대해 밀봉된다. 냉각 섹션(42')은 대향 응축 섹션을 냉각하도록 배열되고, 가열 섹션(40')은 대향 증발 섹션을 가열하도록 배열된다. 후방측은 제2 판 사이공간을 형성한다.
열교환기 판(12')의 후방측은 또한 가열 섹션(40')과 냉각 섹션(42') 사이에 분리 섹션(44')을 포함한다. 증발된 공급물은 하부 증기 개구(70)를 통해 제1 판 사이공간으로부터 도입된다. 분리 섹션(44')은 대향 측의 것과 동일하게 기능하고 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리한다. 증발된 공급물은 상부 증기 개구(70')를 통해 위로 유동하는 반면, 비-증발된 공급물은 출구(74, 74')로 아래로 유동한다.
도 6은 본 발명에 따른 열교환 판(12)의 분리 섹션(44)을 도시한다. 판(12)은 평행한 마루부(56) 및 골부(58)를 포함한다. 판(12)은 제1 수직 에지(60) 및 제2 수직 에지(60')를 형성한다. 제1 수직 에지(60) 및 제2 수직 에지(60')는 대향 판(도시되지 않음)에 대한 밀봉을 위한 개스킷을 갖는다. 판(12)은 제1 및 제2 수직 에지(60, 60') 사이에 중심축을 추가로 형성한다. 분리 섹션(44)은 중심축(C)에 중앙 부분(62), 제1 수직 에지(60)와 중앙 부분(62) 사이에 제1 부분(64), 및 제2 수직 에지(60')와 중앙 부분(62) 사이에 제2 부분(66)을 형성한다.
제1 및 제2 부분(64, 66)에서, 주름부는 횡방향으로 연장한다. 제1 부분(64)의 마루부(56)는 제2 부분(66)의 각각의 골부(58)와 수평하게 동일 높이이며, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 방식으로, 판이 판 패키지에서 면대면으로 위치될 때, 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 180도 회전되며, 제1 부분(64) 내의 마루부(56)는 제2 부분(66) 내의 골부(58) 내로 들어가고 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 제1 및 제2 부분(64, 66) 내의 판 사이공간은 수직 방향에서 사행 유로를 형성할 것이다.
중앙 부분(62)에서, 주름부는 중심축(C)에 대해 빗각을 형성한다. 바람직하게는, 각도는 약 45도이다. 이러한 방식으로, 판이 판 패키지 내에서 면대면으로 위치될 때, 대향하는 판의 마루부(56) 및 골부(58)는 교차 주름형 패턴을 형성할 것이다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 부분(64, 66)의 마루부(56) 및 골부(58)는 중앙 부분(62)에서 상호연결된다. 대향하는 판의 대향하는 마루부(56)는 접촉점에서 접촉할 것이고, 골부(58)는 이웃하는 판 사이공간에 마루부를 형성할 것이고 또한 이웃하는 판 사이공간 내의 대향하는 마루부에 접촉할 것이며, 이는 분리 섹션(42) 내의 판 패키지의 구조적 안정성을 향상시킬 것이다. 중앙 부분(62)의 폭은 제1 및 제2 부분(62)에서 효과적인 분리가 발생하기 때문에 각각의 제1 및 제2 부분(64, 66)의 폭보다 상당히 작다.
분리 섹션(44)은 또한 저부에 개구(70)를 포함한다. 이는, 분리를 위해서 양 판 사이공간이 사용될 수 있기 때문에 증발된 공급물이 판의 양 측에 진입할 수 있게 하기 위한 것이다. 증발된 공급물은 분리 섹션(44)의 상단에 있는 개구(70')를 통해 응축 섹션(여기서는 도시되지 않음)을 갖는 판 사이공간으로 재진입할 수 있다. 응축 섹션은 또한 대안적인 실시예에서 증발 섹션에 대해 대향 판 사이공간 내에 위치될 수 있다.
각각 제1 수직 에지(60)와 제1 부분(64) 사이 그리고 제2 수직 에지(60')와 제2 부분(66) 사이에는 각각의 에지 부분(68, 68')이 위치된다. 에지 부분(68, 68')에서, 주름부는 중앙 부분(62)과 유사하게 중심축(C)에 대해 빗각을 형성한다. 바람직하게는, 각도는 약 45도이다. 이러한 방식으로, 판이 판 패키지 내에서 면대면으로 위치될 때, 대향하는 판의 마루부(56) 및 골부(58)는 교차 주름형 패턴을 형성할 것이다. 대향하는 판의 대향하는 마루부(56)는 접촉점에서 접촉할 것이고, 골부(58)는 이웃하는 판 사이공간에서 마루부를 형성하고 또한 이웃하는 판 사이공간에서 대향하는 마루부에 접촉할 것이고, 이는 각각 제1 및 제2 수직 에지(60, 60')에 위치된 개스킷에서 판 패키지의 구조적 안정성을 향상시킬 것이다. 에지 부분(68, 68')의 폭은 제1 및 제2 부분(64, 66)에서 효과적인 분리가 일어나기 때문에 중앙 부분(62)의 폭과 유사하다.
도 7은 2개의 대향 판(38, 38')을 도시하고, 이 중 하나는 중심축을 중심으로 180도 회전되었으며 판 패키지 내에 면대면으로 위치되었다. 제1 및 제2 부분(64, 66)에서, 주름부는 접촉 없이 서로의 내부로 들어가는 반면, 중앙 부분(62) 및 에지 부분(68, 68')에서 주름부는 교차 주름형 패턴을 형성한다.
10. 판형 열교환기
12. 열교환기 판
14. 판 패키지
16. 프레임 판
18. 압력 판
20. 제1 판 사이공간
22. 제2 판 사이공간
24. 조임 볼트
26. 냉각수 입구 도관
28. 냉각수 출구 도관
30. 담수 출구 도관
32. 해수 입구 도관
34. 가열 유체 입구 도관
36. 가열 유체 출구 도관
38. 개스킷
40. 증발 섹션
42. 응축 섹션
44. 분리 섹션
46. 냉각 유체 출구
48. 냉각 유체 입구
50. 담수 출구
52. 가열 유체 입구
54. 가열 유체 출구
56. 마루부
58. 골부
60. 수직 에지
62. 중앙 부분
64. 제1 부분
66. 제2 부분
68. 에지 부분
70. 개구
72. 공급물 입구
74. 염수 출구
76. 유동 안내부
C. 중앙 수직축
(')는 상이한 실시예의 유사한 특징부를 나타낸다.
12. 열교환기 판
14. 판 패키지
16. 프레임 판
18. 압력 판
20. 제1 판 사이공간
22. 제2 판 사이공간
24. 조임 볼트
26. 냉각수 입구 도관
28. 냉각수 출구 도관
30. 담수 출구 도관
32. 해수 입구 도관
34. 가열 유체 입구 도관
36. 가열 유체 출구 도관
38. 개스킷
40. 증발 섹션
42. 응축 섹션
44. 분리 섹션
46. 냉각 유체 출구
48. 냉각 유체 입구
50. 담수 출구
52. 가열 유체 입구
54. 가열 유체 출구
56. 마루부
58. 골부
60. 수직 에지
62. 중앙 부분
64. 제1 부분
66. 제2 부분
68. 에지 부분
70. 개구
72. 공급물 입구
74. 염수 출구
76. 유동 안내부
C. 중앙 수직축
(')는 상이한 실시예의 유사한 특징부를 나타낸다.
Claims (16)
- 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기이며, 열교환기는 복수의 연속적으로 배열된 열교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함하고, 각각의 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성하며,
이에 의해 인접한 열교환 판은 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 중앙 부분에서 서로 접촉하도록 배열되는 판형 열교환기. - 제1항에 있어서,
각각의 열교환기 판의 분리 섹션은 제1 수직 에지와 제1 부분 사이에 제1 에지 부분을 그리고 제2 수직 에지와 제2 부분 사이에 제2 에지 부분을 형성하고, 제1 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는 판형 열교환기. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
판 패키지는 교번하는 순서로 배열된 제1 판 사이공간 및 제2 판 사이공간을 형성하고, 각각의 판 사이공간은 각각의 판의 제1 및 제2 수직 에지를 따라 연장하는 개스킷에 의해 둘러싸이는 판형 열교환기. - 제3항에 있어서,
분리 섹션은 제1 및 제2 판 사이공간 양자 모두에 제공되는 판형 열교환기. - 제4항에 있어서,
열교환 판에는 판 사이공간 사이의 연통을 위해 제1 및 제2 통로에 개구가 제공되는 판형 열교환기. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 부분의 마루부 및 골부는 제1 프레스 깊이를 형성하는 반면, 중앙 부분의 및/또는 제1 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 제2 프레스 깊이를 형성하며, 제1 프레스 깊이는 제2 프레스 깊이보다 큰 판형 열교환기. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
중앙 부분의 폭은 제1 및 제2 부분 각각의 폭보다 작은 판형 열교환기. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
중앙 부분은 제1 및 제2 부분 각각의 영역의 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 더 바람직하게는 5% 미만의 영역을 형성하는 판형 열교환기. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
중앙 부분의 폭은 제1 및 제2 부분 내의 인접한 마루부의 중심 사이의 거리와 실질적으로 동일한 판형 열교환기. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 열교환기 판은 대향하는 마루부가 접촉점에서 서로 접촉하여 판 사이공간에 교차 주름형 패턴을 형성하도록 증발 섹션 및 응축 섹션에 주름부를 갖는 판형 열교환기. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
액체 공급물은 해수인 판형 열교환기. - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 위한 열교환기 판이며, 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 각각의 열교환기 판을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성하는 열교환기 판. - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 제조하는 방법이며, 상기 방법은,
제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 복수의 열교환기 판을 제공하는 단계로서, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분으로서, 중앙 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분, 및
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분을 형성하는,
복수의 열교환기 판을 제공하는 단계, 및
열교환기를 형성하는 판 패키지 내에 연속적으로 열교환기 판을 배열하는 단계로서, 마루부가 제1 및 제2 부분의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 중앙 부분에서 서로 접촉하도록 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 회전되는, 열교환기 판을 배열하는 단계를 포함하는 판형 열교환기를 제조하는 방법. - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기이며, 열교환기는 복수의 연속적으로 배열된 열교환기 판을 갖는 판 패키지를 포함하고, 각각의 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성하며,
이에 의해 인접한 열교환 판은 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 배열되는 판형 열교환기. - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 위한 열교환기 판이며, 열교환기 판은 제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 각각의 열교환기 판을 형성하고, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성하는 열교환기 판. - 액체 공급물의 처리를 위한 판형 열교환기를 제조하는 방법이며, 상기 방법은,
제1 수직 에지, 제1 수직 에지에 평행하게 연장하는 대향 제2 수직 에지, 및 제1 수직 에지와 제2 수직 에지 사이에서 실질적으로 중앙에서 그리고 제1 수직 에지 및 제2 수직 에지에 대해 평행하게 연장하는 중앙 수직축을 형성하는 복수의 열교환기 판을 제공하는 단계로서, 각각의 열교환기 판은 공급물을 증발시키기 위한 증발 섹션, 증발된 공급물을 응축시키기 위한 응축 섹션, 및 증발된 공급물과 비-증발된 공급물을 분리하기 위한 분리 섹션을 더 형성하고, 분리 섹션은 중앙 수직축의 방향을 따라 증발 섹션과 응축 섹션 사이에 위치되고 교번하는 마루부 및 골부를 형성하며, 분리 섹션은,
중앙 수직축의 양 측에서 연장하는 중앙 부분,
제1 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제1 부분으로서, 제1 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되는, 제1 부분,
제2 수직 에지와 중앙 부분 사이에서 연장하는 제2 부분으로서, 제2 부분의 마루부 및 골부는 수평으로 연장하고 중앙 부분의 각각의 마루부 및 골부에 연결되며, 제1 부분의 마루부는 제2 부분의 골부와 수평하게 동일 높이이고 그 반대도 마찬가지인, 제2 부분,
제1 수직 에지와 제1 부분 사이의 제1 에지 부분, 및
제2 수직 에지와 제2 부분 사이의 제2 에지 부분으로서, 제1 에지 부분 및 제2 에지 부분의 마루부 및 골부는 중앙 수직축에 대해 빗각으로 연장하는, 제2 에지 부분을 형성하는,
복수의 열교환기 판을 제공하는 단계, 및
열교환기를 형성하는 판 패키지 내에 연속적으로 열교환기 판을 배열하는 단계로서, 마루부가 제1 및 제2 부분 내의 대향하는 판의 골부 내로 들어가고 대향하는 판의 대향하는 마루부가 제1 및 제2 에지 부분에서 서로 접촉하도록 매 두 번째 판이 중심축을 중심으로 회전되는, 연속적으로 열교환기판을 배열하는 단계를 포함하는 판형 열교환기를 제조하는 방법.
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