KR20230122113A - 증발식 습식 표면 공기 냉각기 - Google Patents

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케빈 샤르패스
크리스찬 폴락
크리스티안 안데르손
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알파 라발 코포레이트 에이비
알파 라발 코포레이트 에이비
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Abstract

습식 표면 공기 냉각기(WSAC)(1)가, 프로세스 매체를 통과 유동시키기 위한 증발식 나선형 판 열 교환기(300), 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 직접 분무하기 위한 분무 시스템(120), 및 공기를 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 유동시키는 팬(110)을 포함하고, 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 분무된 냉각 매체 및 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 유동하는 공기의 조합에 의해서 냉각 매체가 적어도 부분적으로 증발되어 프로세스 매체의 온도를 낮춘다.

Description

증발식 습식 표면 공기 냉각기
본 발명은 비용이 절감되고, 설치 면적이 감소되고, 열 성능이 개선된 습식 표면 공기 냉각기(WSAC)에 관한 것이다.
산업적 적용예를 위한 기존 습식 표면 공기 냉각기와 같은 기존 증발식 냉각 기술은 설치 면적이 크고 운영 비용이 높다.
통상적인 습식 표면 공기 냉각기(WSAC)(예를 들어, 증발식 냉각기)는 프로세스 유체 유동을 촉진하기 위한 튜브 번들, 물을 튜브 번들의 상단부 위로 분배하는 분무 시스템, 및 공기를 튜브 번들을 통해서 끌어 당기는 팬 또는 팬의 세트로 구성된다. 튜브의 외측 표면 상의 공기/분무 물 혼합물은 증발 냉각 효과를 제공하고, 이러한 효과는 열을 프로세스 유체로부터 제거하고 이어서 열을 팬 적층체의 외부로 그리고 분무 물 수집 수반(spray water collection basin) 내로 다시 배출한다.
예를 들어, 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 제6,598,862(이하에서, "862 특허")는 벽(369)에 의해서 간접 냉각 섹션 또는 간접 열 전달 섹션(330)으로부터 분리된 직접 열 전달 섹션(324)을 포함하는 증발식 냉각기를 개시하고, 벽(369)은 액체 수집부(338)(예를 들어, 수반)까지 연장되고, 액체 수집부(338)는 직접 열 전달 섹션(324)의 노즐(344)로부터 토출되는 물 및 간접 냉각 섹션(330)의 노즐(382)로부터 토출되는 물을 수집한다. 액체 수집부(338)로부터 각각의 노즐(382, 344)로 물을 재순환시키기 위해서 펌프(362 및 376)가 제공된다(862 특허 도 7, 및 컬럼 13, 라인 31 내지 39). 또한, 862 특허는, 직접 열 전달 섹션(324)이 습식 데크 충진부(wet deck fill)(326), 드리프트 제거기(352), 및 "공기가 공기 유입구(348)를 통해 유입되고 충진부(326)를 통해 위로 올라가 드리프트 제거기(352)를 통과하고 공기 이동 장치(328)를 지나 개구부(350)를 통해 배출된다는 것"을 포함하는 것을 개시한다(862 특허 도 7, 컬럼 12, 라인 59 내지 62 및 컬럼 14, 라인 1 내지 6). 862 특허는, 공기 유동의 외측에서 코일(332)을 갖는 것이 바람직하다는 것을 개시하고, 이는 벽(369)에 의해서 달성되며, "열 전달 코일(332)은 하우징을 통한 공기의 유동의 실질적으로 외측에 배치되어" 부가적인 유동 조건의 필요성을 감소시키고 "추가적인 공기 이동 마력"의 필요성을 감소시킨다(862 특허 컬럼 2, 라인 29 내지 32 그리고 컬럼 14, 라인 1 내지 3).
본 발명은, 증발식 냉각 기술과 조합하여, 습식 표면 공기 냉각기를 위한 나선형 판 유형의 열 교환기를 이용하여 산업적 냉각 적용예에 대한 더 효율적이고 콤팩트한 해결책을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 튜브 번들 대신 증발식 나선형(즉, 나선 형상) 판 열 교환기를 이용함으로써 WSAC의 증발식 냉각 프로세스를 향상시키고, 증발식 나선형 판 유형의 열 교환기는 증발식 냉각에 노출된다. 나선형 판 열 교환기가 나선형 열 교환기로 지칭될 수 있다. 물과 같은 냉각 매체가 증발식 나선형 판 열 교환기의 외측 열 전달 표면 상에 분무되고, 공기가 팬을 통해서 증발식 나선형 판 열 교환기 내의 개방 통로를 통해서 밀리거나 당겨져 증발 냉각 효과를 생성한다.
본 발명은, 팬이 어떻게 배치되는지에 따라, 증발식 나선형 판 열 교환기를 통한 공기 유동의 방향 및 분무된 냉각 매체의 방향에 대해서 동류 배열 및 향류 배열(counter-current arrangement) 모두로 동작할 수 있다. 본 발명은, 분무 물을 냉각하기 위한 그리고 열 전달 효율의 추가적인 증가를 제공하기 위한 냉각 타워 충진부로 구성된 직접 열 교환 섹션을 더 포함할 수 있다.
습식 표면 공기 냉각기(WSAC)는 프로세스 매체를 수용하도록 구성된 제1 채널을 포함하는 증발식 나선형 판 열 교환기, 냉각 매체를 나선형 판 열 교환기 상으로 분무하도록 구성된 분무 시스템, 및 공기를 강제하여 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 유동시키도록 구성된 팬을 포함하고, 증발식 나선형 판 열 교환기 상으로 분무된 냉각 매체 및 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 유동하는 공기의 조합은 냉각 매체가 적어도 부분적으로 증발되어 프로세스 매체의 온도를 낮추게 한다.
증발식 나선형 판 열 교환기의 제1 채널은 나선형 형상을 가질 수 있고, 프로세스 매체를 유동시키기 위한 복수의 윈드(wind)를 포함하며, 증발식 나선형 판 열 교환기는 공기 및 냉각 매체를 수용하기 위해서 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 축방향으로 연장되는 제2 채널의 세트를 더 포함할 수 있고, 각각의 제2 채널은 제1 채널의 윈드들 사이에 제공될 수 있다.
제1 채널은 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 폐쇄 경로일 수 있고 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄되며, 제2 채널은 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 개방될 수 있다.
유입구는 증발식 나선형 판 열 교환기의 반경방향 중심에 제공될 수 있고 배출구는 증발식 나선형 판 열 교환기의 최외측 반경방향 표면에 제공될 수 있고, 또는 유입구는 증발식 나선형 판 열 교환기의 최외측 반경방향 표면에 제공될 수 있고 배출구는 증발식 나선형 판 열 교환기의 반경방향 중심에 제공될 수 있다.
증발식 나선형 판 열 교환기는, 제2 채널을 통해서 유동하는 공기 및/또는 냉각 매체의 방향이 제1 채널을 통해서 유동하는 프로세스 매체의 방향에 수직인, 교차-유동 배열을 가질 수 있다.
WSAC는 복수의 공기 유동 통로 및 수반을 포함하는 하부 하우징을 더 포함할 수 있고, 수반은 분무 시스템에 의해서 분무된 냉각 매체를 수용하도록 구성될 수 있다.
하부 하우징의 공기 유동 통로는, 공기가 WSAC의 내측으로부터 WSAC의 외측으로 또는 WSAC의 외측으로부터 WSAC의 내측으로 유동할 수 있게 허용하도록 구성될 수 있다.
팬은 증발식 나선형 판 열 교환기 위에 제공될 수 있고, 증발식 나선형 판 열 교환기는 하부 하우징 상에 제공될 수 있다.
하부 하우징은 하부 모듈일 수 있고, 팬 및 분무 시스템은 상부 모듈의 일부일 수 있고, 상부 모듈은 증발식 나선형 판 열 교환기의 상부 표면에 제거 가능하게 체결되도록 구성될 수 있고 하부 모듈은 증발식 나선형 판 열 교환기의 하부 표면에 제거 가능하게 체결되도록 구성될 수 있다.
팬, 분무 시스템 및 증발식 나선형 판 열 교환기는 수직 방향으로 적층될 수 있다.
분무 시스템은, 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기에 걸쳐 분배하기 위해서 서로 이격된 복수의 분배 채널을 포함하는 동심적 분무 시스템일 수 있다.
팬은 증발식 나선형 판 열 교환기로부터 수평으로 이격될 수 있다.
WSAC는 수반을 포함하는 하부 하우징을 더 포함할 수 있고, 수반은 분무 시스템에 의해서 분무된 냉각 매체를 수용하도록 구성될 수 있고, 팬 및 증발식 나선형 판 열 교환기는 하부 하우징의 상단 표면에 제공될 수 있고, 분무 시스템은 증발식 나선형 판 열 교환기 위에 제공될 수 있다.
팬은 공기를 수반을 가로질러 그리고 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서, 또는 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 그리고 수반을 가로질러 강제하도록 구성된다.
나선형 판 열 교환기는 제1 채널을 형성하도록 권취된 적어도 하나의 나선형 시트를 포함할 수 있다. 권취된 적어도 하나의 나선형 시트는 제2 채널을 또한 형성할 수 있다. 따라서, 나선형 판 열 교환기는 제1 채널 및 제2 채널을 형성하도록 권취된 적어도 하나의 나선형 시트를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 나선형 시트는 제1 채널 및 제2 채널을 분리할 수 있다.
나선형 판 열 교환기는 권취된 적어도 하나의 나선형 시트에 의해서 형성된 나선형 본체를 포함할 수 있다. 거리 부재들이 상기 적어도 하나의 나선형 시트에 부착되어 상기 적어도 하나의 나선형 시트의 권취부들(winding)을 분리할 수 있다. 나선형 본체는 실질적으로 원통형인 쉘(shell)에 의해서 둘러싸일 수 있다.
습식 표면 공기 냉각기(WSAC)로 냉각하는 방법으로서, WSAC는 프로세스 매체를 수용하도록 구성된 제1 채널을 포함하는 증발식 나선형 판 열 교환기, 냉각 매체를 나선형 판 열 교환기 상으로 분무하도록 구성된 분무 시스템, 및 공기를 강제하여 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 유동시키도록 구성된 팬을 포함하고, 이러한 방법은 프로세스 매체를 제1 채널을 통해서 유동시키는 단계, 그리고 동시에 분무 시스템에 의해서 냉각 매체를 분무하고 팬을 동작시켜 공기를 증발식 열 교환기를 통해서 유동시켜 냉각 매체를 적어도 부분적으로 증발시키고 프로세스 매체의 온도를 낮추는 단계를 포함할 수 있다.
증발식 나선형 판 열 교환기의 제1 채널은 나선형 형상을 가질 수 있고, 프로세스 매체를 유동시키기 위한 복수의 윈드를 포함하며, 증발식 나선형 판 열 교환기는 증발식 나선형 판 열 교환기를 통해서 축방향으로 연장되는 제2 채널의 세트를 더 포함할 수 있고, 각각의 제2 채널은 제1 채널의 윈드들 사이에 제공되고, 방법은, 동시에 냉각 매체를 분무하고 팬을 동작시키는 동안, 냉각 매체 및 공기를 동일한 방향으로 또는 반대 방향들로 제2 채널을 통해서 유동시키는 단계를 더 포함한다.
제1 채널은 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 폐쇄 경로일 수 있고 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄되며, 제2 채널은 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 개방될 수 있고, 상기 방법은 프로세스 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기의 중심으로부터, 반경방향 외측으로 제1 채널을 통해서, 증발식 나선형 판 열 교환기의 외부 표면까지 유동시키는 단계, 냉각 매체가 중력에 의해서 하향 유동하게 하는 단계, 및 공기를 냉각 매체의 방향에 반대로 위쪽으로 강제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 채널은 유입구와 배출구 사이에서 연장되는 폐쇄 경로일 수 있고 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄될 수 있고, 제2 채널은 증발식 나선형 판 열 교환기의 상단 및 하단 표면에서 개방될 수 있고, 방법은 프로세스 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기의 외부 표면으로부터, 반경방향 내측으로 제1 채널을 통해서, 증발식 나선형 판 열 교환기의 중심까지 유동시키는 단계, 냉각 매체가 중력에 의해서 하향 유동하게 하는 단계, 및 공기를 냉각 매체의 방향에 반대로 위쪽으로 강제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
팬 및 분무 시스템은 상부 모듈의 일부일 수 있고, WSAC는 복수의 공기 유동 통로 및 수반을 포함하는 하부 모듈을 더 포함할 수 있고, 방법은 상부 모듈을 증발식 나선형 판 열 교환기의 상부 표면에 제거 가능하게 체결하는 단계 및 하부 모듈을 증발식 나선형 판 열 교환기의 하부 표면에 제거 가능하게 체결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 나선형 판 열 교환기는 더 효율적인 열 전달을 제공하고 그에 따라 적은 표면적을 필요로 하며, 결과적으로 통상적인 WSAC보다 설치 면적이 크게 감소된 더 콤팩트한 WSAC를 초래한다.
본 발명의 추가적인 적용 가능 범위가 이하에서 제공되는 구체적인 설명으로부터 자명해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 예가, 본 발명의 실시형태를 나타내지만, 단지 예시로서 제공되었다는 것을 이해하여야 하는데, 이는 이러한 상세한 설명으로부터 당업자가 본 발명의 범위 내의 다양한 변화 및 수정을 명확하게 이해할 것이기 때문이다.
본 발명은 이하에서 주어지는 상세한 설명 및 단지 예로서 주어지고 그에 따라 본 발명을 제한하지 않는 첨부 도면으로부터 더 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 횡단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 증발식 나선형 판 열 교환기를 도시하는 원근적 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 사시도이다.
이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이고, 몇몇 도면의 전체를 통해서 동일한 참조 번호를 사용하여 동일하거나 유사한 요소를 식별하였다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 횡단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 WSAC의 횡단면 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 증발식 나선형 판 열 교환기를 도시하는 원근적 횡단면도이다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 WSAC(1)는 상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 포함한다.
상부 모듈(100)은 팬 모터(115)를 갖는 팬(110)(예를 들어 배기 팬), 복수의 분배 채널(125)을 갖는 분무 시스템(120), 및 제1 통로(130)를 포함한다. 팬(110) 및 팬 모터(115)는 상부 모듈(100)의 하우징 내에 제공될 수 있다. 또한, 팬(110)의 중심은 상부 하우징 내의 중앙에 위치될 수 있다. 분배 채널(125)은 노즐, 슬롯형 파이프 내의 홀, 또는 기타의 형태일 수 있다. 분무 시스템(120)은 동심적인 분무 시스템(120)일 수 있고, 복수의 분배 채널들(125)이 상부 모듈(100)의 원주를 따라서 서로 균일하게 이격되어 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 위에(즉, 그 상단부 위에) 분배할 수 있다. 대안적으로, 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 위에(즉, 그 상단부 위에) 분배하도록, 복수의 분배 채널들(125)이 서로 임의의 간격을 가질 수 있고 상부 모듈(100)의 임의의 표면 상에 제공될 수 있다.
상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 각각은 상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 연결할 수 있게 하는 플랜지를 구비할 수 있다. 하부 모듈(200)은 하부 하우징(200)일 수 있다.
상부 모듈(100)은, 체결부(즉, 볼트, 나사, 리벳 등)를 통해서, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 표면(예를 들어, 상단 플랜지)에 제거 가능하게 커플링될 수 있고, 하부 모듈(200)은, 체결부(즉, 볼트, 나사, 리벳 등)를 통해서, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 하단 표면(예를 들어, 하단 플랜지)에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 나선형 판 열 교환기가 쉘(370)을 포함하는 경우, 쉘(370)은 상단 플랜지 및 하단 플랜지와 같은 플랜지를 구비할 수 있다. 또한, 상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 수직 적층 구성을 갖도록, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)가 하부 모듈(200) 상으로 수직으로 적층될 수 있고, 상부 모듈(110)이 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 수직으로 적층될 수 있다.
상부 모듈(100)은 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 표면에 제거 가능하게 커플링될 수 있고, 그에 따라 다른 높이, 다른 팬 크기, 및/또는 다른 형상과 같은 다른 구성을 갖는 다른 상부 모듈(100)과 용이하게 교체할 수 있다. 유사하게, 하부 모듈(200)은 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 하단 표면에 제거 가능하게 커플링될 수 있고, 그에 따라 다른 개수 또는 크기의 공기 유동 통로(220), 다른 크기의 수반 및/또는 다른 형상을 갖는 다른 하부 모듈(200)과 용이하게 교체할 수 있다.
상부 모듈(100), 하부 모듈(200) 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 포함하는 WSAC(1)는 원형 횡단면 형상을 가질 수 있다. 분무 시스템(120)의 복수의 분배 채널(125)이 분무 시스템(120)의 원주 주위에 위치되어 원형 분무 패턴을 형성할 수 있고, 이러한 패턴은 냉각 매체가 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 균일하게 분배되게 한다. 또한, 복수의 분배 채널(125)이 분무 시스템(120)의 원주 주위에서 균일하게 이격되거나 무작위적으로 이격될 수 있다. 분무 시스템(120)은 물 또는 임의의 다른 알려진 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 분무할 수 있고, 이는 수반(210) 내에서 수집된다.
대안적으로, 상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)가, 임의의 다각형 형상(즉, 직사각형, 오각형, 육각형), 타원형 형상, 등을 포함하여, 임의의 횡단면 형상을 가질 수 있다.
하부 모듈(200)은, 분무 시스템(120)으로부터 분무된 물을 수집하는 수반(210), 하나 이상의 공기 유동 통로(220), 펌프(230), 제1 유체 라인(232), 및 제2 유체 라인(234)을 포함한다. 하나 이상의 공기 유동 통로(220)가 하부 모듈(200)의 원주 주위에서 균일하게 이격될 수 있고, 공기 유동 통로(220)의 수 및 각각의 공기 유동 통로(220)의 크기를 변경하여 WSAC(1)를 통한 공기 유동을 최적화할 수 있다. 또한, 도 1은 하부 모듈(200)의 상단 부분에 배치된 하나 이상의 공기 유동 통로(220)를 도시하나, 하나 이상의 공기 유동 통로(220)는 하부 모듈(200)을 따라서 임의의 높이에 배치될 수 있다.
WSAC(1)의 향류 배열에서, 팬(110)은 공기를 하나 이상의 공기 유동 통로(220)를 통해서 끌어 들여, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 위쪽으로, 그리고 제1 통로(130)를 통해서 외부로 배출한다. 즉, WSAC(1)를 통한 상향 공기 유동 방향은 분배 채널(125)에 의해서 분무되는(즉, 중력으로 인한) 냉각 매체의 하향 방향에 반대이다.
대안적으로, WSAC(1)의 동류 배열에서, 팬(110)은 공기를 제1 통로로부터 아래쪽으로 그리고 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 아래쪽으로, 그리고 마지막으로 하나 이상의 공기 유동 통로(220)를 통해서 외부로 밀어 낸다. 즉, WSAC(1)를 통한 하향 공기 유동 방향은 분배 채널(125)에 의해서 분무되는 냉각 매체의 하향 방향과 동류이다.
수반(210)에서 수집되는 냉각 매체는 펌프(230), 제1 유체 라인(232) 및 제2 유체 라인(234)에 의해서 재순환된다. 구체적으로, 수집된 냉각 매체는 펌프(230)에 의해서, 제1 유체 라인(232)을 통해서, 이어서 제2 유체 라인(234)을 통해서 분무 시스템(120)으로 펌핑된다. 분무 시스템(120)은, 분배 채널(125)을 통해서, 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 연속적인 방식으로 분무한다. 즉, 펌프(230)는 냉각 매체의 연속적인 유동을 분무 시스템(120)에 제공할 수 있고, 분무 시스템(120)은 냉각 매체를 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 연속적으로 분무할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 유입구(310), 배출구(320), 제1 채널(330)(즉, 제1 유체 채널), 및 제2 채널(340)을 포함한다. 제1 채널(330)은 유입구(310)에 그리고 배출구(320)에 연결되고, 나선형 구성(즉, 나선형 형상의 횡단면 프로파일)을 갖는다. 즉, 제1 채널(330)은 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 횡단면 중심에서 시작되고 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 배출구(320)까지 반경방향 외측으로 나선화된다. 제1 채널(330) 및 제2 채널(340)은 서로 실질적으로 평행하게 연장된다.
또한, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 중심 축이 WSAC(1)의 수직 축을 따르도록 그리고 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 반경방향 축이 WSAC(1)의 수평 축을 따르도록, 배향될 수 있다.
나선형 판 열 교환기는 일반적으로, 중심 축 주위의 각각의 나선-형상의 경로를 따라서 연장되고 (실질적으로 서로 평행한) 제1 채널 및 제2 채널을 형성하는, 2개의 나선형 시트를 포함한다. 유동 채널의 폭에 상응하는 높이를 갖는 거리 부재가 시트 중 적어도 하나에 부착되어, 일반적으로 시트의 적어도 하나에 용접되어 시트들을 분리할 수 있고, 시트들 사이에서 희망 거리를 획득할 수 있고, 그리고 나선형 판 열 교환기, 특히 나선형 판 열 교환기의 나선형 본체에 강성도(rigidity)를 제공할 수 있다.
나선형 판 열 교환기(300)는 제1 채널(330)을 형성하도록 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)를 포함한다. 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)는 제2 채널(340)을 또한 형성한다.
권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)는 제1 채널(330) 및 제2 채널(340)을 분리한다.
나선형 판 열 교환기(300)는 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)에 의해서 형성된 나선형 본체(350)를 포함한다. 거리 부재(미도시), 예를 들어 스터드, 일반적으로 원통형 스터드가 상기 적어도 하나의 시트(360)에 부착되어 상기 적어도 하나의 나선형 시트(360)의 권취부들을 분리할 수 있다.
나선형 판 열 교환기(300)는 나선형 본체(350)를 포함한다. 나선형 본체(350)는 나선형 본체(350)를 형성하기 위해서 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)에 의해서 형성된다. 나선형 본체(350)는 나선형-형상의 제1 채널(330) 및 나선형-형상의 제2 채널(340)을 형성한다.
나선형 본체(350)는 일반적으로 나선형-형상의 제1 채널(330) 및 나선형-형상의 제2 채널(340)을 형성하기 위해서 권취된 2개의 금속 나선형 시트(360)에 의해서 형성된다. 대안적으로, 나선형 본체(350)는, 나선형 본체(350)의 중심으로부터 연장되고 나선형 본체(350)를 형성하기 위해서 권취되는 2개의 시트 부분을 제공하는 단일 금속 시트(360)로 형성될 수 있다. 나선형 본체(350)는 2개의 금속 시트(360)를 접이식 굴대(retractable mandrel) 주위에 권취하는 것에 의해서 통상적인 방식으로 형성될 수 있으나, 이는 또한 다른 방식으로 형성될 수 있다. 도면에서, 나선형 본체(350)는 소정 수의 권선으로 개략적으로 도시되어 있지만, 나선형 본체가 추가적인 권취부를 포함할 수 있다는 것 그리고 권취부가 나선형 본체(350)의 중심으로부터 나선형 본체(350)의 주변부까지 전체적으로 형성된다는 것이 분명하다. 적어도 하나의 나선형 시트(360)가 권취될 때, 권취부가 형성되고, 보다 정확하게 복수의 권취부가 형성된다.
나선형 본체(350)는 실질적으로 원통형인 쉘(370)에 의해서 둘러싸인다. 나선형 본체(350)는 (도 2에 도시된 바와 같이) 별도의 쉘(370)에 의해서 둘러싸일 수 있거나, 대안적으로 나선형 본체를 형성하는 시트(360)는 또한 (도 3에 도시된 바와 같이) 시트(360)의 외부 권취부로 쉘(370)을 구성할 수 있다. 나선형 본체(350)는 일반적으로 원통형인 중심 본체(380)를 포함한다. 중심 본체(380)는 시트(들)의 중심 부분에 의해서 또는 원통형 중심 단편에 의해서 형성될 수 있다. 나선형 판 열 교환기의 중심 본체(380)는 중심 커버(390)에 의해서 덮이고, 이러한 중심 커버는 나선형 본체(350) 상에, 더 정확하게 중심 본체(380)의 각 단부, 즉 상단 단부 및 하단 단부에 용접된다.
나선형 본체(350)의 중심 본체(380)는, 각각의 나선형 시트(360)의 단부가 용접되는 원통형 단편에 의해서 형성될 수 있다. 대안적으로, 나선형 본체(350)의 중심 본체(380)는, 본원에서 참조로 포함되는 WO2010/130580A1에서 설명된 바와 같이, 2개의 금속 시트(360)의 각각의 단부를 접이식 굴대의 대향 슬릿들 내로 삽입하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 추가적인 대안예로서, 나선형 본체(350)를 위한 시작 재료가 하나의 시트(360)일 수 있고, 여기에서 하나의 시트(360)의 중앙 부분을 굴대 내로 삽입하고, 중앙 부분으로부터 연장되는 2개의 시트 부분을 권취하여 나선형 본체(350)뿐만 아니라 중심 본체(380)를 형성한다. 권취 기계가 시트(360)를 권취하여 나선형 본체(350)를 형성한다. 권취 기계가 금속 시트(360)의 권취를 완료한 후에, 나선형 본체(350)를 권취 기계로부터 제거하고 접이식 굴대를 제거한다. 이어서, 나선형 본체(350)를 용접 스테이션으로 이동하여, 수작업으로 또는 용접 기계로, 제1 채널(330)이 폐쇄되도록 그리고 제2 채널(340)이 상단부 및 하단부에서 개방되도록 시트(360)의 권취부의 연부들, 즉 상단 연부 및 하단 연부를 서로 함께 용접하는 것에 의해서, 제1 채널(330) 및 제2 채널(340)을 밀봉 또는 밀접시킨다. 이는 2번째 권취부 개구부 마다 용접으로 폐쇄하는 것에 의해서 이루어진다. 중앙 커버(390)를 중심 본체(380)의 각각의 단부 개구부에 용접하여, 내구적이고(resistant) 밀봉된 중심 본체(380)를 달성한다.
시트(360)는, 판을 나선형 형상으로 권취할 수 있게 할 정도로 충분한 가요성을 갖는 판이다. 그러나, 시트/판을 나선형 형상으로 권취하기 위해서, 권취 기계가 필요할 수 있다.
도 3에서 화살표로 도시된 바와 같이, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는, 제2 채널(340)을 통해서 유동하는 공기 및/또는 냉각 매체의 방향이 제1 채널(330)을 통해서 유동하는 프로세스 매체의 방향과 교차하거나 그에 수직인, 교차-유동 배열을 갖는다.
증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 배출구(320)에 연결된 헤더(header)를 포함할 수 있거나, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 헤더를 구비하지 않을 수 있다.
제1 채널(330) 또는 더 정확하게 제1 채널(330)을 형성하는 적어도 하나의 시트(360)를 포함하는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 열 전도도가 양호한 금속 재료, 예를 들어 스테인리스 강, 구리, 아연 도금 강, 임의의 다른 알려진 재료로 구성될 수 있다. 또한, 제1 채널(330)은 열을 프로세스 매체로부터 제2 채널(340)을 향해서 복사할(즉, 열을 전달할) 수 있다. 또한, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)로 분무된 냉각 매체가 제2 채널(340)의 전체 길이(즉, 축방향 길이)를 따라서 코팅되어, 추가적으로 열을 프로세스 매체로부터 멀리 전달한다. 수직 채널(제2 채널(340))을 갖는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 구성으로 인해서, 공기 유동 및 냉각 매체가 열 전달 표면에 최대로 노출될 수 있게 하면서, 이용 가능한 압력 강하를 최적으로 이용할 수 있게 하는, 그에 따라 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 열 소산 효과를 개선할 수 있게 하는 열 교환기를 설계할 수 있다.
프로세스 매체(예를 들어, 고온 프로세스 매체)가 당업계에 알려진 수단에 의해서 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 유동한다. 본 발명에서, 프로세스 매체는 유입구(310)를 통해서, 제1 채널(330)을 통해서, 그리고 배출구(320)의 외부로 유동한다. 프로세스 매체는 물, 글리콜, 오일, 연료, 가스 또는 기타와 같은 당업계에 알려진 임의의 유형의 고온 프로세스 매체, 또는 증기, 암모니아, 프로필렌, 부탄, 또는 기타를 응축하기 위한 것일 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 유입구 연결부가 WSAC(1)의 외측으로부터, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 횡단면 중심까지 연장될 수 있고, 배출구 연결부가 WSAC(1)의 외부 범위(즉, 최외측 반경방향 범위)로부터 연장될 수 있다.
도 3은, 팬(110)으로 인해서 공기가 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 축방향으로 유동하도록, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 방식으로 수직으로(즉, 높이 방향으로) 배향된 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 도시한다.
즉, 프로세스 매체는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 횡단면 중심에 위치된 유입구(310)로부터 나선형 방식으로 반경방향 외측으로 배출구(320)까지 유동하고, 배출구는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 원주 또는 최외측 반경방향 표면에 제공될 수 있다. 제2 채널(340)이 제1 채널(330)의 각각의 윈드(예를 들어, 전환부(turn)) 사이에 위치되어, 제1 채널(330)의 각각의 윈드 주위의 공기 유동을 허용한다. 즉, 제2 채널(340)은 WSAC(1)의 축방향(즉, 수직 방향)(그리고 마찬가지로 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 축방향/수직 방향)으로 연장되는 축방향 채널이다. 제2 채널(340)(또는 제2 채널(340)의 세트)은 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 축방향으로 연장되는 하나의 연속적인 나선형 채널(340)에 의해서 형성되며, 제2 채널(340)의 각각이 서로 연결될 수 있다. 즉, 제1 채널의 각각의 윈드 내의 제2 채널의 각각의 부분이 복수의 제2 채널 중 하나로서 구성될 수 있다.
대안적으로, 배출구 연결부가 WSAC(1)의 외측으로부터, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 횡단면 중심까지 연장될 수 있고, 유입구 연결부가 WSAC(1)의 외부 범위로부터 연장될 수 있다. 즉, 프로세스 매체는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 최외측 반경방향 범위에 위치된 유입구(320)로부터 나선형 방식으로 반경방향 내측으로 배출구(310)까지 유동할 수 있고, 배출구(310)는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 반경방향 중심에 배치된다. 제2 채널(340)이 제1 채널(330)의 각각의 윈드(예를 들어, 전환부) 사이에 위치되어, 제1 채널(330)의 각각의 윈드 주위의 공기 유동을 허용한다.
팬에 의해서 생성된 공기 유동은 WSAC(1)의 외측으로부터 하나 이상의 공기 유동 통로(220)를 통해서, 제2 채널(340)을 통해서, 그리고 제1 통로(130)를 통해서 외부로 유동할 수 있다. 즉, 팬(110)은 WSAC(1)를 통해서 공기를 끌어 당길 수 있다. 대안적으로, 팬(110)은, 공기를 제1 통로(130)로부터, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서, 그리고 하부 모듈의 하나 이상의 공기 유동 통로(220)를 통해서 외부로 미는 것에 의해서, 공기를 WSAC(1)를 통해서 밀어 낼 수 있다.
증발식 나선형 판 열 교환기(300)(즉, 제2 채널(340)) 상으로 분무된 냉각 매체 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 제2 채널(340)을 통한 공기 유동의 조합에 의해서 제2 채널(340) 상의 냉각 매체가 증발되고, 이는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 열 전도도를 더 증가시킨다. 즉, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 분무 시스템(120)에 의해서 위에 분무된 냉각 매체, 증발된 냉각 매체 형태의 증기, 그리고 팬(110)에 의한 공기 유동 통로(220)를 통한 공기 유동에 노출된다.
본 발명의 분무 시스템(120)은 제2 채널(340)의 표면(즉, 수직 표면)을 냉각 매체로 계속적으로 코팅하고(즉, 습윤시키고), 그에 따라 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 습윤(wetting) 그리고 그에 따라 분무 시스템(120)으로부터의 냉각 효과를 개선한다.
본 발명의 이러한 증발 효과는 프로세스 매체로부터의 열의 소산을 개선하고, 그에 의해서 WSAC(1)의 효율을 개선한다. 개선된 열 효율로 인해서, 본 발명에 따른 WSAC(1)는 감소된 설치 면적(즉, 감소된 직경)을 가질 수 있다. 또한, 상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 본 발명에 따른 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 포함하는, WSAC(1)의 수직 적층 구성은 WSAC(1)의 팬 측에서 압력 손실 감소를 초래한다(즉, 제1 통로(130)에서, WSAC(1)의 효율을 향상시킨다).
즉, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 나선형 형상은 공기 유동이 축방향으로(즉, 제2 채널(340)을 통해서) 통과할 수 있게 하고 그 위에 분무되는 냉각 매체가 각각의 제2 채널(340)의 전체 축방향 길이와 접촉할 수 있게 한다. 물과 제2 채널(340)의 전체 축방향 길이의 접촉은 프로세스 매체의 냉각 효과를 개선한다.
도 4 및 도 5는, 팬(110)이 수평 방향으로 분무 시스템(120)으로부터 이격되고 팬(110) 및 분무 시스템(120)의 각각이 수반(210)을 포함하는 하부 하우징(200)에 장착되는, 본 발명의 대안적인 실시형태에 관한 것이다.
도 4 및 도 5의 실시형태는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 동일한 구조 및 배향을 갖는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 또한 포함한다. 또한, 도 4 및 도 5의 실시형태는 도 1 내지 도 3의 실시형태와 유사한 방식으로 동작하고, 차이점은 주로 증발식 나선형 판 열 교환기(300)에 대한 팬(110)의 위치이다.
또한, 공기 통로를 가지는 대신, 도 4 및 도 5의 실시형태는 공기를 WSAC(1) 내로 도입하기 위해서 또는 공기를 WSAC(1)의 외부로 배출하기 위해서 분무 시스템(120)의 상단 표면에 배치된 제2 통로(150)를 포함한다.
도 1 및 도 2의 실시형태에서와 같이, 하부 모듈(200)의 수반(210) 내에 수집된 냉각 매체는 펌프(230)에 의해 제1 및 제2 유체 라인(232, 234)을 통해서 분무 시스템(120)으로 다시 펌핑된다.
도 4 및 도 5의 WSAC(1)는 향류 배열로 동작할 수 있고, 팬(110)은 공기를 제1 통로(130)를 통해서 끌어 들이고, 아래쪽으로 수반(210)을 가로질러, 위쪽으로 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서, 그리고 제2 통로(150)를 통해서 외부로 이동시킨다. 즉, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통한 상향 공기 유동 방향은 분배 채널(125)에 의해서 분무되는 냉각 매체의 하향 방향에 반대이다.
대안적으로, 본 발명의 동류 배열에서, 팬(110)은 공기를 제2 통로(150)를 통해서, 아래쪽으로 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서, 수반(210)을 가로질러, 그리고 제1 통로(130)를 통해서 외부로 끌어 당긴다. 즉, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통한 하향 공기 유동 방향은 분배 채널(125)에 의해서 분무되는 냉각 매체의 방향과 동류이다.
도 4 및 도 5의 실시형태는 전술한 도 1 내지 도 3과 유사한 방식으로 작업을 하고, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)(즉, 제2 채널(340)) 상으로 분무된 냉각 매체 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 제2 채널(340)을 통한 공기 유동의 조합에 의해서 제2 채널(340) 상의 냉각 매체가 증발되고, 이는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 열 전도도를 더 증가시킨다. 이러한 증발 효과는 프로세스 매체로부터의 열의 소산을 개선하고, 그에 의해서 WSAC(1)의 효율을 개선한다. 본 발명에 따른 WSAC(1)의 개선된 열 효율로 인해서 감소된 설치 면적을 가질 수 있다.
분무 시스템(120)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 표면에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 또한, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 수반(210)을 포함하는 하부 하우징(200)의 상단 표면에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 유사하게, 팬(110)은 하부 하우징(200)의 상단 표면에 제거 가능하게 커플링될 수 있고, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)로부터 수평으로 이격될 수 있다.
전술한 도 1 내지 도 3과 유사하게, 도 4 및 도 5의 실시형태는 또한 모듈형일 수 있다. 팬(110)은 제1 모듈일 수 있고, 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 또는 증발식 나선형 판 열 교환기(300)와 분무 시스템(120)의 조합이 제2 모듈일 수 있고, 수반은 제3 모듈일 수 있다. 제1 모듈, 제2 모듈, 및 제3 모듈은, 당업계에 공지된 바와 같이, 다른 높이, 다른 팬 크기, 및/또는 다른 형상과 같은 다른 구성을 갖는 모듈을 포함하여, 다른 유동 특성을 갖는 다른 모듈로 대체될 수 있다.
상부 모듈(100), 하부 모듈(200), 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)와 관련하여 전술한 바와 같이, 제1 모듈, 제2 모듈 및 제3 모듈은 제1 모듈, 제2 모듈 및 제3 모듈을 연결할 수 있게 하는 플랜지를 구비할 수 있다. 나선형 판 열 교환기가 쉘(370)을 포함하는 경우, 나선형 판 열 교환기(300)의 쉘(370)은 플랜지를 구비할 수 있다.
또한, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는, 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 중심 축이 WSAC(1)의 수직 축을 따르도록 그리고 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 반경방향 축이 WSAC(1)의 수평 축을 따르도록, 배향될 수 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 예로 제한되지 않고, 다른 형상 및 구성을 가질 수 있다.
전술한 개시 내용은 본원에서 설명된 재료 및 특징으로 제한되지 않고, 당업자의 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (21)

  1. 습식 표면 공기 냉각기(WSAC)(1)이며:
    프로세스 매체를 수용하도록 구성된 제1 채널(330)을 포함하는 증발식 나선형 판 열 교환기(300);
    냉각 매체를 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 분무하도록 구성된 분무 시스템(120); 및
    공기를 강제하여 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 유동시키도록 구성된 팬(110)을 포함하고,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 분무된 냉각 매체 및 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 유동하는 공기의 조합에 의해서 상기 냉각 매체가 적어도 부분적으로 증발되어 상기 프로세스 매체의 온도를 낮추는, WSAC.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 제1 채널(330)은 나선형 형상을 가지고, 상기 프로세스 매체를 유동시키기 위한 복수의 윈드를 포함하며,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 공기 및 냉각 매체를 수용하기 위해서 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 축방향으로 연장되는 제2 채널(340)의 세트를 더 포함하고, 그리고
    각각의 제2 채널(340)은 상기 제1 채널(330)의 윈드 사이에 제공되는, WSAC.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 채널(330)은 유입구(310)와 배출구(320) 사이에서 연장되는 폐쇄 경로이고, 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄되며, 그리고
    상기 제2 채널(340)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 개방되는, WSAC.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유입구(310)는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 반경방향 중심에 제공되고, 상기 배출구(320)는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 최외측 반경방향 표면에 제공되는, 또는
    상기 유입구(320)는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 최외측 반경방향 표면에 제공되고, 상기 배출구(310)는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 반경방향 중심에 제공되는, WSAC.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는, 상기 제2 채널(340)을 통해서 유동하는 공기 및/또는 냉각 매체의 방향이 상기 제1 채널(330)을 통해서 유동하는 프로세스 매체의 방향에 수직인, 교차-유동 배열을 가지는, WSAC.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 공기 유동 통로(220) 및 수반(210)을 포함하는 하부 하우징(200)을 더 포함하고,
    상기 수반(210)은 상기 분무 시스템(120)에 의해서 분무된 냉각 매체를 수용하도록 구성되는, WSAC.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부 하우징(200)의 공기 유동 통로(220)는, 공기가 상기 WSAC(1)의 내측으로부터 상기 WSAC(1)의 외측으로 또는 상기 WSAC(1)의 외측으로부터 상기 WSAC(1)의 내측으로 유동할 수 있게 허용하도록 구성되는, WSAC.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 팬(110)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 위에 제공되고, 그리고
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 상기 하부 하우징(200) 상에 제공되는, WSAC.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 하우징(200)은 하부 모듈(200)이고, 상기 팬(110) 및 분무 시스템(120)은 상부 모듈(100)의 일부이며, 그리고
    상기 상부 모듈(100)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상부 표면에 제거 가능하게 체결되도록 구성되고, 상기 하부 모듈(200)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 하부 표면에 제거 가능하게 체결되도록 구성되는, WSAC.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팬(110), 분무 시스템(120) 및 증발식 나선형 판 열 교환기(300)가 수직 방향으로 적층되는, WSAC.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무 시스템(120)은, 냉각 매체를 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)에 걸쳐 분배하기 위해서 서로 이격된 복수의 분배 채널(125)을 포함하는 동심적 분무 시스템인, WSAC.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팬(110)이 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)로부터 수평으로 이격되는, WSAC.
  13. 제12항에 있어서,
    수반(210)을 포함하는 하부 하우징(200)을 더 포함하고,
    상기 수반(210)은 상기 분무 시스템(120)에 의해서 분무된 냉각 매체를 수용하도록 구성되고,
    상기 팬(110) 및 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 상기 하부 하우징(200)의 상단 표면에 제공되고, 그리고
    상기 분무 시스템(120)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300) 위에 제공되는, WSAC.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 팬(110)은 공기를 상기 수반(210)을 가로질러 그리고 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서, 또는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 그리고 상기 수반(210)을 가로질러 강제하도록 구성되는, WSAC.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나선형 판 열 교환기(300)는 상기 제1 채널(330)을 형성하도록 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)를 포함하는, WSAC.
  16. 습식 표면 공기 냉각기(WSAC)(1)로 냉각하는 방법이며:
    상기 WSAC(1)는:
    프로세스 매체를 수용하도록 구성된 제1 채널(330)을 포함하는 증발식 나선형 판 열 교환기(300);
    냉각 매체를 상기 나선형 판 열 교환기(300) 상으로 분무하도록 구성된 분무 시스템(120); 및
    공기를 강제하여 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 유동시키도록 구성된 팬(110)을 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 프로세스 매체를 상기 제1 채널(330)을 통해서 유동시키는 단계; 및
    동시에 상기 분무 시스템(120)에 의해서 상기 냉각 매체를 분무하고 상기 팬(110)을 동작시켜 공기를 상기 증발식 열 교환기(300)를 통해서 유동시켜 상기 냉각 매체를 적어도 부분적으로 증발시키고 상기 프로세스 매체의 온도를 낮추는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기의 제1 채널(330)은 나선형 형상을 가지고, 상기 프로세스 매체를 유동시키기 위한 복수의 윈드를 포함하며,
    상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)는 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)를 통해서 축방향으로 연장되는 제2 채널(340)의 세트를 더 포함하고, 그리고
    각각의 제2 채널(340)은 상기 제1 채널(330)의 윈드 사이에 제공되며,
    상기 방법은, 동시에 상기 냉각 매체를 분무하고 상기 팬(110)을 동작시키는 동안, 상기 냉각 매체 및 공기를 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 상기 제2 채널(340)을 통해서 유동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 채널(330)은 유입구(310)와 배출구(320) 사이에서 연장되는 폐쇄 경로이고, 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄되며, 그리고
    상기 제2 채널(340)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 개방되고,
    상기 방법은:
    상기 프로세스 매체를 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 중심으로부터, 반경방향 외측으로 상기 제1 채널(330)을 통해서, 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 외부 표면까지 유동시키는 단계;
    상기 냉각 매체가 중력에 의해서 하향 유동하게 하는 단계; 및
    상기 공기를 상기 냉각 매체의 방향에 반대로 위쪽으로 강제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 채널(330)은 유입구(310)와 배출구(320) 사이에서 연장되는 폐쇄 경로이고, 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 폐쇄되며, 그리고
    상기 제2 채널(340)은 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상단 및 하단 표면에서 개방되고,
    상기 방법은:
    상기 프로세스 매체를 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 외부 표면으로부터, 반경방향 내측으로 상기 제1 채널(330)을 통해서, 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 중심까지 유동시키는 단계;
    상기 냉각 매체가 중력에 의해서 하향 유동하게 하는 단계; 및
    상기 공기를 상기 냉각 매체의 방향에 반대로 위쪽으로 강제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팬(110) 및 분무 시스템(120)은 상부 모듈(100)의 일부이고, 상기 WSAC(1)는 복수의 공기 유동 통로(220) 및 수반(210)을 포함하는 하부 모듈(200)을 더 포함하며,
    상기 방법은 상기 상부 모듈(100)을 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 상부 표면에 제거 가능하게 체결하는 단계 및 상기 하부 모듈(200)을 상기 증발식 나선형 판 열 교환기(300)의 하부 표면에 제거 가능하게 체결하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나선형 판 열 교환기(300)는 상기 제1 채널(330)을 형성하도록 권취된 적어도 하나의 나선형 시트(360)를 포함하는, 방법.
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