KR20240022514A - 전기 히터 시스템 - Google Patents

Abstract

전기 히터 시스템은 입구, 출구, 복수의 열교환기 조립체, 그리고 하나 이상의 커넥터를 포함한다. 복수의 열교환기 조립체는 직렬로 연결된다. 각 열교환기 조립체는 도관, 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 유체 가이드 부재를 포함한다. 커넥터들은 복수의 열교환기 조립체의 도관들을 서로 고정한다. 또한 커넥터들은 도관들과 유체 연통한다. 입구로 들어가는 유체는 열교환기 조립체들을 통해, 그리고 하나 이상의 커넥터를 통해 흐르고, 출구에서 나간다. 열교환기 조립체들의 유체 가이드 부재들은 입구와 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 서로 다르거나 동일한 조합으로 되어 있다.

Description

전기 히터 시스템

본 출원은 2021년 6월 16일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 63/211,105에 대한 우선권 및 이익을 주장한다. 상기 출원의 개시 내용은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다.

본 개시는 전기 히터 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기 내의 전기 히터 및 관련 지지 구조물의 배열에 관한 것이다.

이 섹션의 진술은 단지 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공하며 선행 기술을 구성하지 않을 수 있다.

석유 및 가스 산업은 최근 규제에 비추어 탄소 배출을 줄이기 위한 주요 단계들을 취해왔다. 저탄소 미래를 달성하기 위해 인정된 방법 중 하나는 가스 연소 열교환기를 직접 전기 열교환기(direct electric heat exchanger)로 전환하는 것에 의한다. 그러나, 종래의 직접 전기 열교환기는 특정 온도와 출구 압력 및/또는 압력 강하에서 원하는 기화를 달성할 수 없다는 단점이 있다. 더욱이, 종래의 직접 전기 열교환기는 2상 혼합물의 원하는 속도와 환형 유동 상황(annular flow regime)을 생성할 수 없다.

열교환기와 관련된 다른 문제들 중에서, 전기 열교환기의 구현과 관련된 이러한 문제들은 본 개시에 의해 다루어진다.

이 섹션은 본 개시의 전반적인 요약을 제공하며 전체 범위 또는 모든 특징들의 포괄적인 개시는 아니다.

일 형태에서, 본 개시는 입구, 출구, 복수의 열교환기 조립체, 그리고 하나 이상의 커넥터를 구비하는 전기 히터 시스템을 제공한다. 복수의 열교환기 조립체는 직렬로 연결된다. 각 열교환기 조립체는 도관(vessel), 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비한다. 커넥터들은 복수의 열교환기 조립체의 도관들을 서로 고정하고 또한 도관들과 유체 연통한다. 입구로 들어가는 유체는 열교환기 조립체들을 통하여 그리고 하나 이상의 커넥터를 통해 흐르고 출구를 통해 나간다. 열교환기 조립체들의 유체 가이드 부재들은 입구와 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 다양한 조합으로 되어 있다.

개별적으로 또는 어떤 조합으로 구현될 수 있는 이러한 전기 히터 시스템의 변형들에서: 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하며, 제1 유체 가이드 부재는 나선형 배플을 구비하고, 그리고 제2 유체 가이드 부재는 단일 분할된 배플들을 구비하며; 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 복수의 열교환기 조립체 중 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하며, 그리고 복수의 열교환기 중 제3 열교환기 조립체는 제3 유체 가이드 부재를 포함하고, 제1 및 제2 열교환기 조립체는 서로 인접하고, 그리고 제1, 제2 및 제3 유체 가이드 부재 중 둘은 동일한 유형이며; 단열 슈라우드(insulating shroud)는 복수의 열교환기 조립체와 커넥터들을 둘러싸며; 각 열교환기 조립체는 가열된 부분과 가열되지 않은 부분을 포함하고, 가열 요소들은 가열된 부분 내에 배치되고, 그리고 가열되지 않은 부분은 가열된 부분과 전기 인클로저 사이에 배치되며; 각 열교환기 조립체는 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 전기 부품을 포함하며, 전기 부품들 중 적어도 둘은 서로 다른 작동 전압을 가지며; 단일 전기 부품은 동일한 작동 전압에서 복수의 열교환기 조립체의 모든 가열 요소들을 작동시키도록 구성되며; 커넥터들은 직선이거나 구부러져 있으며; 미리 결정된 압력 강하는 30% 이상이며; 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 그리고 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하며, 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 단일 분할된 배플들을 구비하며; 제1 행에서 각 열교환기 조립체는 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제1 전기 부품을 포함하고, 제2 행에서 각 열교환기 조립체는 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제2 전기 부품을 포함하고, 그리고 제3 행에서 각 열교환기 조립체는 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제3 전기 부품을 포함하며, 제1, 제2 및 제3 전기 부품들은 서로 다른 작동 전압을 갖는다.

다른 형태에서, 본 개시는 입구, 출구, 복수의 열교환기 조립체, 복수의 전기 부품 그리고 하나 이상의 커넥터를 구비하는 전기 히터 시스템을 제공한다. 복수의 열교환기 조립체는 직렬로 연결된다. 각 열교환기 조립체는 도관, 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비한다. 복수의 전기 부품은 복수의 열교환기 조립체의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된다. 커넥터들은 복수의 열교환기 조립체의 도관들을 서로 고정한다. 커넥터들은 또한 도관들과 유체 연통한다. 입구로 들어가는 유체는 열교환기 조립체들을 통해 그리고 커넥터들을 통해 흐르고 출구를 통해 나간다. 열교환기 조립체들의 유체 가이드 부재들은 입구와 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 다양한 조합으로 되어 있다. 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함한다. 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 서로 다른 유형이다.

또 다른 형태에서, 본 개시는 입구, 출구, 복수의 열교환기 조립체, 하나 이상의 커넥터 그리고 단열 슈라우드를 구비하는 전기 히터 시스템을 제공한다. 복수의 열교환기 조립체는 직렬로 연결된다. 각 열교환기 조립체는 도관, 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비한다. 커넥터들은 복수의 열교환기 조립체의 도관들을 서로 고정한다. 커넥터들은 또한 도관과 유체 연통한다. 단열 슈라우드는 열교환기 조립체들과 커넥터들을 둘러싼다. 입구로 들어가는 유체는 열교환기 조립체들을 통해 그리고 커넥터들을 통해 흐르고 출구를 통해 나간다. 열교환기 조립체들의 유체 가이드 부재들은 입구와 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 다양한 조합으로 되어 있다. 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함한다. 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 서로 다른 유형이다. 각 열교환기 조립체는 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 전기 부품을 포함한다. 적어도 두 개의 전기 부품이 서로 다른 작동 전압을 갖는다.

적용 가능성의 추가 영역들은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 설명 및 특정 예들은 예시의 목적으로만 의도되며 본 개시의 범위를 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해되어야 한다.

본 개시 내용을 잘 이해할 수 있도록, 이제 첨부 도면을 참조하여 예를 들어 다양한 형태를 설명할 것이다:
도 1은 본 개시의 원리에 따른 전기 히터 시스템의 사시도이며;
도 2는 도 1의 전기 히터 시스템의 평면도이며;
도 3은 도 1의 전기히터 시스템의 측면도이며;
도 4는 명확성을 위해 열교환기 조립체들의 도관들을 제거한 도 1의 전기 히터 시스템의 열교환기 조립체의 사시도이며;
도 5는 하나의 열교환기 조립체의 저항성 히터들이 열교환기 조립체의 도관으로부터 제거된 도 1의 전기 히터 시스템의 일부분의 부분 사시도이며;
도 6은 서로 다른 유형의 인클로저들을 가지는 도 1의 전기 히터 시스템의 평면도이며;
도 7은 서로 다른 유형의 인클로저들을 가지는 도 1의 전기 히터 시스템의 측면도이며;
도 8은 서로 다른 유형의 인클로저들을 가지는 도 1의 전기 히터 시스템의 사시도이며;
도 9는 명확성을 위해 열교환기 조립체들의 도관들을 제거한 도 8의 전기 히터 시스템의 열교환기 조립체들의 사시도이며;
도 10은 도 8의 전기 히터 시스템에 통합되도록 구성된 열교환기 조립체의 한 형태의 측면도이며;
도 11은 더 명확하게 하기 위해 도관을 제거한 도 10의 열교환기 조립체의 측면도이며;
도 12는 도 8의 전기 히터 시스템에 통합되도록 구성된 열교환기 조립체의 또 다른 형태의 측면도이며;
도 13은 더 명확하게 하기 위해 도관을 제거한 도 12의 열교환기 조립체의 사시도이며;
도 14는 도 8의 전기 히터 시스템에 통합되도록 구성된 열교환기 조립체의 또 다른 형태의 측면도이며;
도 15는 더 명확하게 하기 위해 도관을 제거한 도 14의 열교환기 조립체의 사시도이며;
도 16은 도 1의 전기 히터 시스템에 통합되도록 구성된 열교환기 조립체의 또 다른 형태의 사시도이며; 그리고
도 17은 단일 도관 내에서 서로 인접하게 배열된 두 개의 전기 히터의 측면도이다.
본 명세서에 설명된 도면은 단지 예시 목적을 위한 것이며 어떤 방식으로든 본 개시의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.

다음의 설명은 본질적으로 단지 예시일 뿐이며 본 개시, 적용 또는 용도를 제한하려는 의도는 아니다. 도면 전반에 걸쳐 대응하는 참조 번호는 동일하거나 대응하는 부분 및 특징을 나타낸다는 점을 이해해야 한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 개시의 교시에 따른 전기 히터 시스템의 한 형태가 예시되어 있으며 전체적으로 참조 번호 10으로 표시된다. 전기 히터 시스템(10)은 베이스(11)에 고정되어 지지될 수 있으며 입구(12), 출구(14), 복수의 열교환기 조립체(16), 그리고 복수의 커넥터(18)를 포함한다. 입구(12)는 복수의 열교환기 조립체(16)의 열교환기 조립체들(16) 중 하나와 유체 연통하고, 출구(14) 또한 복수의 열교환기 조립체(16)의 열교환기 조립체들(16) 중 하나와 유체 연통한다. 일 예에서, 입구(12)는 전기 히터 시스템(10)의 근처 또는 바닥에 위치된 열교환기 조립체들(16) 중 하나와 유체 연통할 수 있으며, 출구(14)는 전기 히터 시스템(10)의 근처 또는 상단에 위치한 열교환기 조립체들(16) 중 하나와 유체 연통할 수 있다. 입구(12)로 들어가는 유체는 복수의 열교환기 조립체(16)와 복수의 커넥터(18)를 통해 흐른 다음, 이어서 출구(14)를 통해 나온다. 유체는 입구(12)와 출구(14) 사이에 미리 결정된 압력 강하를 갖는다. 유체의 미리 결정된 압력 강하는 30% 이상일 수 있다. 이는 환형 유동 상황에서 2상 혼합물을 생성하고 공정 유체 온도에서 기화를 향상시킨다. 일부 예들에서, 입구(12)에서 출구(14)까지 유체의 미리 결정된 압력 강하는 30% 미만일 수 있다.

도 9를 추가로 참조하면, 열교환기 조립체들(16)은 전기 히터 시스템(10)의 길이 방향에 평행하게 연장되고 전기적 및 유체로 직렬로 서로 연결된다. 각 열교환기 조립체(16)는 도관(21)과 가열된 섹션(22)을 갖는 히터 번들, 스탠드오프 조립체 또는 가열되지 않은 섹션(24), 전기 인클로저(26), 그리고 유체 가이드 부재(27)를 포함한다(도 4 및 도 9). 도관(21)은 가열된 섹션(22) 내에 위치하고 유체 가이드 부재(27)를 수용한다. 가열된 섹션(22)은 스탠드오프 조립체(24)와 단자 인클로저 사이에서 전기 히터 시스템(10)의 길이 방향으로 연장되는 복수의 저항성 히터(29)를 포함한다. 따라서 복수의 저항성 히터(29)는 또한 도관(21) 내에 배치된다. 각 저항성 히터(29)는 전기 종단부(미도시), 단열 재료(미도시), 그리고 외피(outer sheath)를 갖는 적어도 하나의 저항성 가열 요소(미도시)를 구비한다. 단열 재료는 가열 요소와 전기 종단부의 일부분을 둘러싼다. 외피는 가열 요소, 단열 재료, 그리고 전기 종단부의 일부분을 수용한다. 입구(12)로 들어가는 유체는 도관들(21) 내에서 저항성 히터들(29)을 가로질러 커넥터들(18)을 통해 흐르며, 출구(14)에서 나간다. 저항성 히터들(29)은 관형 히터, 카트리지 히터, 다중 셀 히터 또는 열교환기 조립체(16)의 가열된 섹션(22) 내에서 유체의 가열을 제공하는 구성을 갖는 어떤 히터 구조 중 하나일 수 있다.

도 2, 도 3, 도 5 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스탠드오프 조립체(24)는 전기 인클로저(26)와 가열된 섹션(22)에 위치된 도관(21) 사이에 위치되고 고정된다. 스탠드오프 조립체(24)는 가열되지 않은 섹션이며, 도관(21) 내에 배치된 저항성 히터들(29)을 전원 공급 장치(미도시)에 연결하기 위해 전체적으로 종단 영역을 제공한다. 도면들에 도시된 스탠드오프 조립체(24)는 도관과 분리되어 있으므로 도관 내에 배치되지 않는다.

전기 인클로저(26)(도 1 내지 도 6)는 각각의 열교환기 조립체(16)의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 전기 부품들(30)(도 4 및 도 9)를 수용한다. 도 8 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 열교환기 조립체들(16)은 열교환기 조립체들(16)의 제1 행(16a), 열교환기 조립체들(16)의 제2 행(16b), 열교환기 조립체들(16)의 제3 행(16c), 그리고 열교환기 조립체들(16)의 제4 행(16d)을 포함하며, 여기서 각 행은 이 구성에서 수직으로 적층된다. 제1 행(16a)에서 각 열교환기 조립체(16)는 열교환기 조립체(16)의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 각각의 전기 부품(30)을 포함한다. 제2 행(16b)에서 각 열교환기 조립체(16)는 열교환기 조립체(16)의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 각각의 전기 부품(30)을 포함한다. 제3 행(16c)에서 각 열교환기 조립체(16)는 열교환기 조립체(16)의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 각각의 전기 부품(30)을 포함한다. 제4 행(16d)에서 각 열교환기 조립체(16)는 열교환기 조립체(16)의 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 각각의 전기 부품(30)을 포함한다. 일 형태에서, 열교환기 조립체(16)는 서로 다른 전압에서 작동하는 반면, 각 행(16a)(16b)(16c)(16d)의 전기 부품들(30)은 동일한 전압에서 작동한다. 그러나 각 행(16a)(16b)(16c)(16d)의 전기 부품들(30)은 서로 다른 작동 전압을 가질 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 행(16b)의 열교환기 조립체들(16)의 전기 부품들(30)은 행(16a)의 열교환기 조립체들(16)의 전기 부품들(30)에 비해 더 높은 작동 전압을 가질 수 있다. 다른 예로, 행(16d)의 열교환기 조립체들(16)의 전기 부품들(30)은 행들(16b)(16c)의 열교환기 조립체들(16)의 전기 부품들(30)에 비해 더 높은 작동 전압을 가질 수 있다. 몇몇 예들에서, 단일 전기 부품이 행들(16a)(16b)(16c)(16d)의 모든 열교환기 조립체들(16)의 가열 요소들을 동일한 작동 전압에서 작동시키도록 구성될 것이다. 열교환기 조립체들(16)은 저전압(예를 들어, 약 700V) 또는 중간 전압(예를 들어, 약 6,600V 이지만, 2,000V에서 20,000V 사이와 같은 다른 중간 전압 구성들도 사용될 수 있다)에서 작동할 수 있다.

도 4 및 도 9를 참조하면, 유체 가이드 부재(27)는 도관(21) 내에 배치되고, 또한 복수의 저항성 히터(29)를 서로에 대해 그리고 도관(21)에 대해 지지하는 지지 부재로서 작용할 수 있다. 유체 가이드 부재(27)는 도관(21)의 입구와 출구 사이의 유동 경로를 따라 유체의 유동을 이끄는 하나 이상의 배플일 수 있다. 일 예로, 유체 가이드 부재(27)는 나선형 유동 경로를 정하는 단일의 연속적인 나선형 배플일 수 있다. 예를 들어, 나선형 배플은 본 출원과 공동으로 소유되고 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참조로 통합되는, 미국 공개 번호 2019/0063853에 도시되고 설명된 것과 유사할 수 있다. 단일의 연속적인 나선형 배플은 가변 피치를 한정하는 나선형 부재들을 포함할 수 있다. 나선형 부재들의 피치는 예를 들어, 각각의 열교환기 조립체(16)의 유동 경로를 통한 원하는 유속, 원하는 유체 유량, 원하는 열 출력 그리고 원하는 효율에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

다른 예로, 유체 가이드 부재(27)는 유동 경로를 한정하는 단일 분할된 배플들일 수 있다. 단일 분할된 배플들의 기하학적 구조 및 길이 방향 간격은 예를 들어, 각각의 열교환기 조립체(16)의 유동 경로를 통한 원하는 유속, 원하는 유체 유량, 원하는 열 출력 그리고 원하는 효율에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

도 10 내지 도 17을 참조하면, 전기 히터 시스템(10)에 통합될 수 있는 대체 열교환기 조립체들이 제공된다. 예를 들어, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 유체가 도관의 입구로 들어가고, 가열된 섹션에 위치된 동일한 간격의 배플들을 통해 흐르고, 그리고 도관의 출구로 나가는 열교환기 조립체(116)가 제공된다. 다른 예로, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 유체가 도관의 입구로 들어가고, 가열된 섹션에 위치된 배플들을 통해 흐르고, 그리고 도관의 출구로 나가는 열교환기 조립체(216)가 제공된다. 열교환기 조립체(216)의 배플들은 도관을 통해 흐르는 유체로의 열 전달을 향상시키기 위해 위치되고 전략적으로 이격된다. 또 다른 예로, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 유체가 도관의 입구로 들어가고, 가열된 섹션에 위치된 분할된 배플들에 의해 정해진 유체 경로를 통해 흐르고, 그리고 도관의 출구로 나가는 열교환기 조립체(316)가 제공된다. 열교환기 조립체(316)의 배플들은 유체 경로를 통해 흐르는 유체의 속도를 증가시키도록 위치되며, 이는 도관을 통해 흐르는 유체로의 열 전달을 향상시킨다. 도 16에 도시된 예에서는, 유체가 도관의 입구로 들어가고, 가열된 섹션에 위치된 연속적인 나선형 배플에 의해 정해진 유체 경로를 통해 흐르고, 그리고 도관의 출구로 나가는 열교환기 조립체(416)가 제공된다. 열교환기 조립체(416)의 배플은 유체 경로를 통해 흐르는 유체의 유동 면적을 감소시키도록 위치되며, 이는 유체 경로를 통해 흐르는 유체의 속도를 증가시킨다. 소용돌이치는 유동 패턴은 열 전달과 유체 경로에서 열점들을 감소시키는 균일성을 향상시킨다. 도 17에 도시된 예에서는, 유체가 도관의 입구로 들어가고, 제1 히터 번들의 제1 배플들에 의해 정해진 제1 유체 경로와 인접한 제2 히터 번들의 제2 배플들에 의해 정해진 제2 유체 경로를 통해 흐르고, 이어서 도관의 출구로 나가는 열교환기 조립체(516)가 제공된다. 제1 및 제2 배플들은 동일한 도관 내에 배치될 수 있으며, 동일하거나 다른 유형일 수 있다.

전기 히터 시스템(10)에 포함될 수 있는 유체 열교환기의 추가적인 구조적 세부사항은 본 출원과 공동으로 소유되며, 그 내용들이 전체가 참조로서 본 명세서에 통합되는, 미국 특허 제6,944,394호, 미국 특허 제6,392,206호 그리고 미국 공개 2021/0136876에 개시되어 있다.

직렬로 연결된 복수의 열교환기 조립체(16) 중 제1 열교환기 조립체(16)는 복수의 열교환기 조립체(16) 중 제2 열교환기 조립체(16)의 제2 유체 가이드 부재와 다른 유형 또는 동일한 유형인 제1 유체 가이드 부재(27)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유체 가이드 부재(27)는 연속적인 나선형 형상일 수 있으며, 제2 유체 가이드 부재(27)는 단일 분할된 배플들일 수 있다. 이러한 방식으로, 원하는 속도와 원하는 열 출력이 입구(12)와 출구(14) 사이의 원하는 압력 강하를 얻기 위해 각 열교환기 조립체(16)를 위해 적절하게 선택될 수 있으며, 이는 환형 유동 상황에서 2상 혼합물을 생성하고 공정 유체 온도에서의 기화를 향상시킨다.

도 2, 도 3, 그리고 도 5 내지 도 7에서 가장 잘 보여진 바와 같이, 커넥터들(18)은 복수의 열교환기 조립체(16)의 도관들(21)을 서로 고정하고 또한 도관들(21)과 유체 연통한다. 도면들에 도시된 커넥터들(18)은 직선형이다. 그러나 몇몇 예들에서, 커넥터들(18)은 굴곡부를 포함할 수 있으며 도관들(21)의 단부에 연결될 수 있다. 단열 슈라우드(36)는 열교환기 조립체들(16)과 커넥터들(18)을 둘러쌀 수 있다.

저항성 히터들(29)이 다른 열교환기 조립체들(16)을 방해하지 않고 각각의 열교환기 조립체(16)로부터 청소 및 유지 관리 목적으로 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에서 달리 명시적으로 나타내지 않는 한, 기계적/열적 특성, 조성 백분율, 치수 그리고/또는 공차, 또는 기타 특성을 나타내는 모든 수치 값들은 본 개시의 범위를 설명할 때 단어 "약" 또는 "대략"에 의해 변경되는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 변경은 산업적인 실행, 재료, 제조, 그리고 조립 공차, 그리고 테스트 능력을 포함하는 다양한 이유로 필요하다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, A, B, C 중 적어도 하나라는 문구는 비배타적 논리합(non-exclusive logical OR)을 이용한 논리(A OR B OR C)를 의미하는 것으로 해석되어야 하며, "A 중 적어도 하나, B 중 적어도 하나, 그리고 C 중 적어도 하나”를 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 개시의 설명은 본질적으로 단지 예시일 뿐이므로, 따라서 본 개시의 본질로부터 벗어나지 않는 변형들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형들은 본 개시의 정신 및 범위에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (20)

1. 전기 히터 시스템으로서,
   입구;
   출구;
   직렬로 연결된 복수의 열교환기 조립체, 각 열교환기 조립체는 도관, 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비하고; 그리고
   상기 복수의 열교환기 조립체의 도관들을 서로 고정하는 하나 이상의 커넥터를 구비하고, 상기 하나 이상의 커넥터는 또한 상기 도관들과 유체 연통하며,
   상기 입구로 들어가는 유체는 상기 열교환기 조립체들을 통해 그리고 상기 하나 이상의 커넥터를 통해 흐르고 상기 출구를 통해 나가며, 상기 열교환기 조립체들의 상기 유체 가이드 부재들은 상기 입구와 상기 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 서로 다른 조합으로 된 전기 히터 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 서로 다른 유형인 전기 히터 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 유체 가이드 부재는 나선형 배플을 구비하고, 상기 제2유체 가이드 부재는 단일 분할된 배플들을 구비하는 전기 히터 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하고, 그리고 상기 복수의 열교환기 조립체 중 제3 열교환기 조립체는 제3 유체 가이드 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 열교환기 조립체는 서로 인접하고, 그리고 상기 제1, 제2 및 제3 유체 가이드 부재 중 두개는 동일한 유형인 전기 히터 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2유체 가이드 부재는 나선형 배플을 구비하고, 그리고 상기 제3유체 가이드 부재는 단일 분할된 배플들을 구비하는 전기 히터 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체와 상기 커넥터들을 둘러싸는 단열 슈라우드를 더 구비하는 전기 히터 시스템.
7. 제1항에 있어서, 각 열교환기 조립체는 가열된 섹션과 가열되지 않은 섹션을 포함하고, 상기 가열 요소들은 상기 가열된 섹션 내에 배치되고 상기 가열되지 않은 섹션은 상기 가열된 섹션과 전기 인클로저 사이에 배치되는 전기 히터 시스템.
8. 제1항에 있어서, 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 전기 부품을 포함하고, 상기 전기 부품들 중 적어도 두개는 서로 다른 작동 전압을 갖는 전기 히터 시스템.
9. 제1항에 있어서, 단일 전기 부품이 상기 복수의 열교환기 조립체의 모든 가열 요소들을 동일한 작동 전압에서 작동시키도록 구성되는 전기 히터 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 커넥터들은 직선형 또는 굴곡형인 전기 히터 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 압력 강하는 30% 이상인 전기 히터 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체는,
    제1 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제1 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제1 전기 부품을 포함하는 제1 행의 열교환기 조립체들;
    제2 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제2 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제2 전기 부품을 포함하는 제2 행의 열교환기 조립체들; 그리고
    제3 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제3 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 제3 전기 부품을 포함하는 제3 행의 열교환기 조립체들을 포함하며,
    상기 제1, 제2 및 제3 전기 부품은 서로 다른 작동 전압을 갖는 전기 히터 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 동일한 유형인 전기 히터 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 단일의 분할된 배플들을 구비하는 전기 히터 시스템.
15. 전기 히터 시스템으로서,
    입구;
    출구;
    직렬로 연결된 복수의 열교환기 조립체로서, 각 열교환기 조립체는 도관, 상기 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비하는 복수의 열교환기 조립체;
    상기 복수의 열교환기 조립체의 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 복수의 전기 부품; 그리고
    상기 복수의 열교환기 조립체의 상기 도관들을 서로 고정하는 하나 이상의 커넥터를 구비하고, 상기 하나 이상의 커넥터는 또한 상기 도관들과 유체 연통하며;
    상기 입구로 들어가는 유체는 상기 열교환기 조립체들을 통해 그리고 상기 하나 이상의 커넥터를 통해 흐르고 상기 출구를 통해 나가며, 상기 열교환기 조립체들의 상기 유체 가이드 부재들은 상기 입구와 상기 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 서로 다른 조합으로 되어 있으며, 그리고
    상기 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 서로 다른 유형인 전기 히터 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 커넥터는 직선형 또는 굴곡형인 전기 히터 시스템.
17. 제15항에 있어서, 상기 미리 결정된 압력 강하는 30% 이상인 전기 히터 시스템.
18. 제15항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체는,
    제1 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제1 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 상기 복수의 전기 부품 중 제1 전기 부품을 포함하는 열교환기 조립체들;
    제2 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제2 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 상기 복수의 전기 부품 중 제2 전기 부품을 포함하는 열교환기 조립체들; 그리고
    제3 행의 열교환기 조립체들로서, 상기 제3 행에서 각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 상기 복수의 전기 부품 중 제3 전기 부품을 포함하는 열교환기 조립체들을 포함하며,
    상기 제1, 제2 및 제3 전기 부품은 서로 다른 작동 전압을 갖는 전기 히터 시스템.
19. 제15항에 있어서, 상기 복수의 열교환기 조립체와 상기 커넥터들을 둘러싸는 단열 슈라우드를 더 구비하는 전기 히터 시스템.
20. 전기 히터 시스템으로서,
    입구;
    출구;
    직렬로 연결된 복수의 열교환기 조립체로서, 각 열교환기 조립체는 도관, 상기 도관 내에 배치된 가열 요소들, 그리고 적어도 하나의 유체 가이드 부재를 구비하는 복수의 열교환기 조립체;
    상기 복수의 열교환기 조립체의 상기 도관들을 서로 고정하며 상기 도관들과 유체 연통하는 하나 이상의 커넥터; 그리고
    상기 복수의 열교환기 조립체와 상기 커넥터들을 둘러싸는 단열 슈라우드;를 구비하며,
    상기 입구로 들어가는 유체는 상기 열교환기 조립체들을 통해, 그리고 상기 하나 이상의 커넥터를 통해 흐르며 상기 출구를 통해 나오고, 상기 열교환기 조립체들의 상기 유체 가이드 부재들은 상기 입구와 상기 출구 사이에 미리 결정된 압력 강하를 발생시키도록 서로 다른 조합으로 되어 있고,
    상기 복수의 열교환기 조립체 중 제1 열교환기 조립체는 제1 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 복수의 열교환기 조립체 중 인접한 제2 열교환기 조립체는 제2 유체 가이드 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 유체 가이드 부재는 서로 다른 유형이며, 그리고
    각 열교환기 조립체는 상기 가열 요소들을 작동시키도록 구성된 전기 부품을 포함하고, 그리고 상기 전기 부품들 중 적어도 두개는 서로 다른 작동 전압을 갖는 전기 히터 시스템.