KR810000174B1 - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 열교환장치를 조입한 건식 냉각탑의 평면도.1 is a plan view of a dry cooling tower incorporating a heat exchanger.
제2도는 제1도의 I-I 단면도.FIG. 2 is a sectional view taken along the line I-I of FIG. 1. FIG.
제3도는 열교환 엘레멘트의 직각 단면도.3 is a right sectional view of the heat exchange element.
제4도는 제3도 엘레멘트의 평면도.4 is a top view of the FIG. 3 element.
제5도는 제3도 다른 엘레멘트의 종단면도.5 is a longitudinal sectional view of an element different from FIG.
제6도 및 제7도는 건식 냉각탑의 종단면도.6 and 7 are longitudinal cross-sectional views of a dry cooling tower.
제8도는 엘레멘트의 일부 평면도.8 is a partial plan view of an element.
제9도는 제8도 a-a 단면도.9 is a cross-sectional view of FIG. 8 a-a.
제10도는 냉각탑의 열교환 엘레멘트 바로 위의 수평 단면도.10 is a horizontal sectional view directly above the heat exchange element of the cooling tower.
제11도는 냉각탑의 중심 종단면도.11 is a central longitudinal section of the cooling tower.
제12도는 냉각탑의 열교환 엘레멘트 바로위의 수평단면도.12 is a horizontal sectional view directly above the heat exchange element of the cooling tower.
제13도 및 제14도는 본 발명에 의한 열교환기의 특징 곡선도다.13 and 14 are characteristic curve diagrams of a heat exchanger according to the present invention.
본 발명은 공기에 비하여 비교적 높은 열전달 계수를 갖는 열전달매체, 예를들어 물을 공기에 의하여 간접적으로 재냉각하는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat transfer medium having a relatively high heat transfer coefficient compared to air, for example a heat exchanger which indirectly recools water by air.
재냉각하는 물을 냉각관을 통하여 보내고 이관에 대해 직각방향으로 공기를 통과시키는 것은 공지의 사실이다. 공기와 접촉하는 관의 표면은 일반적으로 휜 또는 날개가 부착되며 이로서 공기측의 열전달계수와 유효 열전달면적의 적(αL×AL)이 물측의 적(αW×AW)과 가능한한 균형을 이루도록 한다. 그러나 AL/AW(A=면적)의 비가 커짐에 따라 휜의 간격을 작게하여야 하고, 또 휜의 높이를 크게하지 않으면 아니되었으며, 이로인해 공기측의 압력손실 및 휜으로부터 관본체로의 열전도에 의한 손실이 커지게 되므로 상기 적들의 접근에는 한계가 있게 된다. 양쪽 모두 관의 효율에 따라 열교환 능률을 저하시킨다.It is known to send recooling water through a cooling conduit and to pass air in a direction perpendicular to the conduit. The surface of the tube in contact with air is generally fitted with a fin or vane so that the heat transfer coefficient on the air side and the product of the effective heat transfer area (α L × A L ) are as balanced as possible with the water side (α W × A W ) To achieve. However, as the ratio of A L / A W (A = area) increases, the spacing of the fins must be reduced and the height of the fins must be increased, which causes pressure loss on the air side and heat conduction from the fin to the tube body. Since the loss by the enemy is limited to the approach of the enemy. Both reduce the heat exchange efficiency depending on the efficiency of the tube.
동일한 열량을 전달하기 위하여 예를들면 건식냉각탑은 습식 냉각탑보다 큰 사이즈가 필요하게 되며, 탑의 사이즈는 공기측의 표면적확대에 의하여 작게할 수가 있지만 그래도 아직 현저하게 크다.In order to deliver the same amount of heat, for example, a dry cooling tower needs a larger size than a wet cooling tower, and the size of the tower can be made smaller by the enlargement of the surface area of the air side, but still significantly larger.
본 발명의 목적은 공기측의 저항을 되도록 적게하고, 또한(여기서 AWU및 AL는 열전달 매체측 및 공기측의 열전달면적, αWU및 αL은 각각의 열전달 계수를 표시함)의 비가 바람직하게 달성될 수 있는 제조 용이한 열교환기를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to make the resistance on the air side as small as possible and (Where A WU and A L are heat transfer areas on the heat transfer medium side and air side, α WU and α L represent the respective heat transfer coefficients) to provide an easy-to-manufacturing heat exchanger in which the ratio can be preferably achieved.
이와 같은 목적을 본 발명에 의하여 구멍을 비치한 두 개의 평행끝 벽 및 열전달 매체 입구 및, 출구를 갖는 측벽 및 끝벽의 사이를 통과하여 끝벽에 대하여 밀봉된 휜이 없는 공기가 관류하는 관을 갖는 열교환기에 의하여 달성된다.The present invention provides a heat exchanger having two parallel end walls and a heat transfer medium inlet having a hole according to the present invention, and a tube through which a free flow of air sealed through the side wall and the end wall having an outlet flows through the end wall. Is achieved.
본 발명에 의한 열교환기의 경우 공기접촉면적은 휜을 사용하지 않고 관의 길이에 의하여 임의로 확대할 수 있으며, 열전도에 의한 부가적 손실이 발생하지 않는다.In the case of the heat exchanger according to the present invention, the air contact area can be arbitrarily enlarged by the length of the tube without using a fin, and no additional loss due to heat conduction occurs.
단위면적당 열부하는 관의 길이가 증가함에 따라 감소하므로 손실은 오히려 저하한다. 외면에 휜을 갖는 관과 본 발명에 의한 열교환기는 동일한 공기 접촉면적 및 동일한 공기쪽의 유동저항의 경우에 있어서 상기 물리적 차이 때문에 본 발명에 의한 열교환기에서 현저하게 높은 열전달능력이 얻어지며, 또한 공기의 접촉면적 확대는 모두 물의 접촉면적 확대에 작용한다.The heat load per unit area decreases as the length of the tube increases, so the loss decreases. The heat exchanger according to the present invention has a significantly higher heat transfer capacity in the heat exchanger according to the present invention due to the physical difference in the case of the same air contact area and the same air-side flow resistance in the case of a tube having a fin on the outer surface. All of the contact area enlargement of is to enlarge the contact area of water.
이와 같은 사실 및 탑단면을 보다 유효하게 이용할 수 있음으로 더욱 열전달 능력이 상승한다. 냉각탑의 흡입력 발생에 필요한 탑벽을 갖는 열교환기의 경우 본 발명의 유리한 형성에 의하여 냉각탑의 설게에는 식이 적용되어 관의 길이는 0.8m 이상 또는 0.8m로 선택된다. 여기서The fact that such a fact and the top cross section can be utilized more effectively raises heat transfer ability further. In the case of a heat exchanger having a tower wall necessary for generating a suction force of the cooling tower, the cooling tower is designed according to the advantageous formation of the present invention. This applies so that the length of the tube is chosen to be at least 0.8m or 0.8m. here
L = 관의 길이, mL = length of the tube, m
H = 탑벽의 높이, mH = height of the tower wall, m
r1= 열교화기 입구 직전의 공기비중 kg/㎥r 1 = specific gravity of air just before the inlet of the heat exchanger kg / ㎥
r2= 탑벽상연(上緣) 높이에서의 공기비중 kg/㎥r 2 = specific gravity of air at the top of tower wall kg / ㎥
K = 열교환능력 w/㎡k (공기류면적 ㎡, 켈빈당의 왔트)K = heat exchange capacity w / ㎡k (air flow area ㎡, watt per kelvin)
여기서 공기류면적이라 함을 열교환기 직전에서 공기류의 방향에서 본 열교환기의 투영면적을 나타냄.Here, the airflow area refers to the projected area of the heat exchanger as seen in the direction of the airflow immediately before the heat exchanger.
이와 같이 설계된 냉각탑(열교환기)은 휜튜브(fin Tube)를 갖는 공지 구조에 비하여 특히 탑의 크기, 또는 열교환 능력에 관한이 점을 갖는다.Cooling towers (heat exchangers) designed in this way have particular advantages in terms of tower size, or heat exchange capacity, compared to known structures with fin tubes.
본 발명의 또 다른 특징에 의하여 관의 내경을 10 내지 50㎜ 그리고(또는) 관의 두께를 0.3내지 1㎜, 그리고(또는) 액체열전달 매체의 경우, 인접하는 관사이의 간격을 0.5 내지 2㎜로 함으로써 바람직한 관계가 달성된다.According to another feature of the invention, the inner diameter of the tube is 10 to 50 mm and / or the thickness of the tube is 0.3 to 1 mm, and / or in the case of liquid heat transfer medium, the spacing between adjacent tubes is 0.5 to 2 mm. By doing so, a preferable relationship is achieved.
증기상 열전달매체가 응축될 경우, 인접하는 관 사이의 거리간격은 2내지 5㎜가 유리하다. 열교환기의 열교환 엘레멘트내의 열전달에 유리한 흐름을 발생시키기 위하여 각 엘레멘트의 내측에 하나 또는 다수의 중간벽에 의하여 액체 전달 매체를 안내하는 유로가 형성되므로 열전달매체는 냉각사관(蛇管)과 같이 유도된다.When the vapor phase heat transfer medium is condensed, the distance between adjacent tubes is advantageously 2 to 5 mm. In order to generate a favorable flow for heat transfer in the heat exchange element of the heat exchanger, a flow path for guiding the liquid transfer medium is formed inside each element by one or a plurality of intermediate walls, so that the heat transfer medium is guided like a cooling pipe.
본 발명에 의한 열교환기가 다수의 열교환 엘레멘트를 갖는 경우, 이 엘레멘트는 좌우, 또는 상하로 인접 배치된다.When the heat exchanger according to the present invention has a plurality of heat exchange elements, the elements are arranged adjacent to each other left and right or up and down.
또한 본 발명의 다른 형식에 의하여 관은 끝부에서 6각으로 확대되며, 그때 6각의 별 또는 측면은 끝벽을 형성하기 위해 서로 열전달 매체에 대하여 밀접하게 결합된다. 이러한 수단은 열교환기에 알맞는 부재 제조에 있어서 특수한 이점을 가져온다.In addition, according to another form of the invention, the tube extends from the end to a hexagon, where the hexagonal stars or sides are closely coupled to each other with respect to the heat transfer medium to form an end wall. This means brings particular advantages in the manufacture of a member suitable for a heat exchanger.
탑 사이즈의 축소 또는 열교환 능력의 상승은 본 발명의 또 하나의 특징에 의하여 공기가 통과하는 관에 난류발생기를 비치하므로서 달성된다.Reduction in top size or increase in heat exchange capacity is achieved by having a turbulence generator in the tube through which air passes by another feature of the present invention.
이제 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다. 커다란 증기원동소에서 응축열을 도출하는 건식 냉각탑(1)은 열교환 에레멘트의 운반 및 취급의 이유로 탑내의 공급관 및 도출관에 접속하는 다수의 열교환 엘레멘트(2)를 갖는다. 열교환 엘레멘트(2)는 모두 같은 요소로되어 있으므로 아래에 하나의 열교환 엘레멘트에 대해 상세히 설명한다.Referring now to the drawings the present invention will be described. The
각 열교환 엘레멘트(2)는 서로 떨어져 있어 상하로 배치된 두 개의 판(3)을 가진다. 판(3)은 수평 또는 경사지게 배치할 수가 있으며, 두 개의 판(3)은 측벽(4)과 더불어 유로를 형성하고 이것을 통하여 공기보다 높은 열전달계수를 갖는 특히 재냉각을 하게되는 열전달매체인 예를들어 물이 유도된다. 열전달매체는 하나의 끝면에서 유로에 유입도고 다른 끝면에서 유로를 떠난다.Each
판(3)은 열을 잘 전도하는 재료, 예를 들어 알루미늄의 수직관(5)이 관통하는 구멍을 비치하게되며, 이 관을 통하여 공기가 밑에서 위로 유도된다. 평활한 외면을 갖는 관(5)과 판(3)의 구멍이 접촉하여 액밀결합이 형성되므로 열전달매체는 외부로 침출될 수가 없다. 관(5)은 상하의 판(3)을 관통하여 돌출된다. 관(5)의 공기 입구로부터 판(3)과 측벽(4)으로 형성되는 유로까지의 비에 적합한 간격은 간단한 계산에서 얻어지며, 가장 적합한 간격은 관(5)의 재질에 의하여 다르다.The
판(3) 사이에는 판과 평행하게 열전달매체의 안내에 도움을 주는 삽입판(6)을 배치할 수가 있다.Between the
제3도에 의하면 3개의 삽입판(6)이 비치되어 있으며, 이들은 관류하는 열전달 매체에 34개의 동일한 단면이 형성되도록 배치된다.According to FIG. 3 three
열전달매체는 입구(7)로부터 열교환 엘레멘트내로 유입되어 상기 엘레멘트의 유로 끝부에서 여러번 방향전환하여 사관형태와 같이 유도되어 출구(8)에서 유출된다.The heat transfer medium enters into the heat exchange element from the
제3도와 같이 높이가 큰 유로를 삽입판(6)에 의하여 높이가 작은 다수의 유로로 분할하는 대신 제5도에 도시된 바와 같이 작은 높이의 다수의 분리된 유로(삽입판이 없는)서로 상하로 분리시켜 배치할 수도 있다.As shown in FIG. 5, a plurality of separate flow passages (without insertion plates) having a small height may be vertically divided into a plurality of flow passages having a small height by the
열전도매체는 입구(9)로부터 유입되며 여기서 방향을 전환하여 중앙입구(10)에서 중앙유로에 유입되고 여기서 다시 방향을 전환하여 입구(11)에서 하부유로에 유입되고 출구(13)에서 유출된다.The heat conducting medium flows in from the
열전달매체측 엘레멘트당 열전달 면적은The heat transfer area per element on the heat transfer medium is
Awu=da·π·b·zAwu = daππz
〔da=관외경, b=판의 거리, z=관수, π=3.14159〕가 된다.[Da = outer diameter, b = distance of plate, z = watering, pi = 3.14159].
공기측 엘레멘트당 열전달 면적은 내측에 휜이 없는 관의 경우.Heat transfer area per air side element is for pipes without inner fan.
AL=di·π·ℓ·zA L = d i
〔di=관의 내경, ℓ=관의 길이, z=관수, π=3.14159〕이다.[Di = inner diameter of the tube, l = length of the tube, z = irrigation,? = 3.14159].
제7도에 의하여 관(5)의 열교환 엘레멘트보다 위에 있는 부분을 탑의 내측으로부터 외측으로 향하여 각각 최외측관열이 냉각탑벽의 일부가 되도록 상승시킴으로서 비용이 경감된다. 최외측 관은 서로 접촉하거나 또는 간격적 배치되고, 간격은 밀봉 및 강도의 이유로 적당한 매체에 의해 충전된다.7 reduces the cost by raising the portion above the heat exchange element of the
관열은 내측으로부터 외측으로 점차 높이를 증대되어 상호 지지된다.The pipe rows are mutually supported by increasing their height gradually from the inside to the outside.
바람직한 공기의 유입상태를 얻기 위하여 관의 하단과 냉각탑 바닥과의 거리는 탑 중심에서 멀어질수록 증대한다.The distance between the bottom of the tube and the bottom of the cooling tower increases as the distance from the center of the tower increases to achieve the desired inflow of air.
(제6도 및 7도 참조)(See Figures 6 and 7)
예를들어 정방형 단면을 갖는 냉각탑에 있어서 열교환 엘리멘트의 종방형으로 보아 각각 네 개의 열교환 엘리멘트(2a), (2b), (2c), (2d)가 전후로 배치되는 경우, 냉각된 열 전달매체의 공급은 예를들어 열교환 엘리멘트의 종축에 대하여 수직으로 연장된 두 개의 도관(14a), (14b)을 경유하여 행해진다. 두 개의 도관(14a), (14b)은 각각 두 개의 대향하는 측면 사이로 통과하고 4열의 모든 엘레멘트에 매체를 공급한다. 도관(14a)은 A 및 B의 2열에 도관(14b)은 C 및 D의 2열에 매체를 공급한다. 열교환 엘레멘트에서 열전달 매체의 도출은 도관(15a), (15b), (15c), (15d)을 경유하여 행해지며, 이들 도관은 동일하게 열교환 엘레멘트의 종축과 직각으로 그러나 입구측과 반대의 측면으로 통과한다. 도관(15a) 내지 (15d)는 모든 열교환 엘레멘트(2)의 출구개구와 결합된다.For example, in a cooling tower having a square cross section, when four
판(3)이 수평인 경우 판은 관(5)의 끝부를 6각(5a)으로 확대하고 6각의 변을 서로 용접 납땜 접착 또는 다른 방법으로 밀접하게 결합함으로서 형성된다.When the
제8도에는 이와 같은 방법으로 형성된 열교환 엘레멘트의 일부가 평면도로 표시되었으며 화살표(21)는 열전달매체의 흐름의 방향을 표시한다.In FIG. 8, a part of the heat exchange element formed in this manner is shown in a plan view, and an
열교환 엘레멘트(2)의 단면적(길이×폭)은 수송에 적합하게, 높이는 전열공학적 필요에 의해 선택된다. 열교환 엘레멘트의 재질은 알루미늄, 황동, 특수강 및 탄소강이 사용된다.The cross-sectional area (length x width) of the
공기가 관(5)을 통과하여 흐를 때 유입구로부터의 일정거리에서 관벽과 유체간에 경계층이 형성되며, 경계층의 두께는 입구로부터의 거리가 길어짐에 따라 증가된다. 또한 열전달을 개선하기 위해 관내에 나선체, 링형태의 압압용 세선등 공지의 수단이 사용된다. 이러한 수단은 경계층을 제거하는데 다소 효과적인 난류발생기 역할을 하게된다. 제9도에는 난류발생기(16)가 도시되었다. 상자형 열교환 엘레멘트(2)의 측벽(4) 즉 판(3)으로 형성된 하면 및 상면을 제외한 모든 벽은 가요성으로 형성할 수가 있다. 이 경우 열교환 엘레멘트는 서로 냉각탑 내벽에 대하여 간격되게 배치되며, 또한 냉각탑 내의 열교환 엘레멘트가 배치되는 구역의 후레임구조(18)(제11도)에 대하여 강성으로 형성하여야 한다. 강성 후레임 구조(18)는 열교환 엘레멘트의 저면과 측면의 지지에 도움이되며 예를 들어 콘크리트등으로 형성할 수 있다. 열교환 엘레멘트의 측벽상호간의 틈 및 냉각탑 내측벽의 대응열교환 엘레멘트측벽사이의 틈 은 내압성 충전물(17) 예를들어 프라스틱 제재로 충전된다. 열전달매체가 열교환 엘레멘트의 외측으로부터 대기에 의하여 작동되는 압력보다 낮은 압력으로 열교환 엘레멘트(2)를 관류할 경우, 열교환 엘레멘트(2)의 측벽(4)은 상호간에는 간격(20a)으로 또한 냉각탑 내벽에 대하여는 간격(20b)으로 배치되며 예를들어 용접에 의하여 각각 외측벽(4)에 결합한 수직으로 연장된 형강재(19)를 구비한다. 형강제로서는 제12도에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자형 단면의 형강재가 사용된다. 이 형강재(19)는 열교환 엘레멘트의 측벽(4)과 평행한 두 개의 다리(19a), (19b)를 가지며, 다리의 1단은 다리와 수직의 가로부재(19c)에 의하여 서로 결합된다.As air flows through the
형강재(19)에 의해 열교환 엘레멘트(2)는 탄성적으로 결합되어 열교환 엘레멘트 각 측면에 감압에 의하여 발생하는 힘이 서로 소멸된다. 가령 강성재료로 형성되는 콘크리트 프레임(18)에서도 동일한 형강재(19')(ㄷ자형)를 구비하게 된다. 이 형강재(19)는 열교환 엘레멘트의 인접측벽의 형강재(19)와 감압에 의하여 생기는 장력이 후레임 구조(18)에 의하여 흡수되도록 탄성적으로 결합된다. 인접열교환 엘레멘트(2)의 측벽(4)사이 간격(20a) 또는 후레임 구조에 인접하는 가장 외측 측벽과 냉각탑 내벽 사이의 간격(20b)은 전술한 바와 같이 내압성 충전물, 예를 들어 적당한 프라스틱 재료로 충전된다. 프라스틱 재료는 엘레멘트 내의 과압(過壓)에 의하여 발생하는 힘을 흡수하게되므로 유리하다.The
이와 같은 형성의 경우 열교환 엘레멘트는 선택적으로 과압 또는 감압으로 작업할 수가 있다. 그러므로 간격(20a), (20b)의 충전물에 의한 충전은 밀봉에 도움이되므로 누설공기의 침입을 피할 수 있다. 냉각기의 단면은 열교환 엘레멘트(2)가 단면을 거의 메우도록 배치된 범위에서는 특히 정방형이다. 그러나 단면은 예를들어 구형등이라도 무방하다.In the case of such formation, the heat exchange element can optionally be operated under overpressure or under reduced pressure. Therefore, the filling by the fillings in the
제9도에 도시한 양호한 실시예의 경우에 있어서 다수의 열교환 엘레멘트(2)가 인접하여 배치되지 않고 각 열교환 엘레멘트가 열교환 매체회로와 간격져 배치되어 있다. 액체형태의 열교환 매체에 유리한 열교화 조건을 얻기위하여 그리고 열교환 엘레멘트의 내부에 열교환 매체의 흐름을 안내하기 위하여 수평의 중간벽이 설치되며, 그 하나가 제9도에 격벽(6')으로 표시된다. 중간벽은 개스형태의 열교환 매체를 냉각하는 경우에도 필요하다. 격벽(6')은 열교환 매체가 증기형태로 열교환 엘레멘트의 유입되어 응축될 경우에는 필요가 없다.In the case of the preferred embodiment shown in FIG. 9, a plurality of
제13도의 다이아그램에는 본 발명에 의한 열교환 엘레멘트의 특성이 표시되어 있다. 이 열교환 엘레멘트는 실험실에서 시험되었으며 이에 관한 가장 중요한 데이터는 다음과 같다. 높이(=관(5)의 길이); 0.5 내지 4m, 임의의 폭 및 길이 : 내경 20㎜의 휜 없는 관, 난류발생기로서 선형 0.6㎜ 및 나선 핏치 50㎜의 나선체.The diagram of FIG. 13 shows the characteristics of the heat exchange element according to the invention. This heat exchange element has been tested in the laboratory and the most important data are as follows. Height (= length of tube 5); 0.5-4 m, arbitrary width and length: 20 mm inner diameter tubeless tube, spiral 0.6 mm as a turbulence generator and
도면의 횡측에는 냉각관 입구 직전의 공기 유속(WA)이 m/S로 표시되어 있고 종축에는 공기흐름(단면적 1㎡당의 열교환 능력(KA)이 Kcal/㎡hk(킬로카로리/평방 m, 시간, 캘빈)으로 표시되어 있다. 공기관 5의 각종길이에 대하여 곡선(α1) , (α2), (α3), (α4), (α5), (α6)이 도시되어었으며, 곡선(α1)은 길이 0.5m의 관, 곡선(α2)은 L=1.0m, (α3)는 L=1.5m, (α4)는 L=2.0m, (α5)는 L=3.0m, (α6)은 L=4.0m의 관으로 얻은 것이다.The air flow rate (W A ) immediately before the inlet of the cooling pipe is indicated in m / S on the horizontal side of the drawing, and the air flow (heat exchange capacity per square meter of area (KA) is Kcal /
또한 도면에서 곡선 β1내지 β10이 도시되어 있고, 이 경우 곡선 β는 공기입구와 출구 사이의 차압으로서 측정한 압력손실 △P를 ㎜수주로 부여되어 있다. 곡선 β1내지 β10은 1㎜ 수주내지 10㎜ 수주의 △P에 대한 곡선이다.Further, curves β 1 to β 10 are shown in the drawing, in which case curve β is given in mm orders of pressure loss ΔP measured as the differential pressure between the air inlet and the outlet. Curves β 1 to β 10 are curves for ΔP of 1 mm to 10 mm orders.
이 도면에서 본 발명에 의한 열교환 엘레멘트의 진보성을 설명하기 위하여 휜 튜브내를 냉각매체가 관류하고 공기가 직각방향으로 흐르는 공지 구조의 휜 튜브 열교환 엘레멘트에서 얻어지는 치를 기입한다. 공지의 열교환 엘레멘트는 원자력 원동소 슈메하우젠(Schmehausen)의 자일네쓰(Seilnetz)건식 냉각탑에서 얻었다. 여기서 사용된 데이타에서 KA값은 3,340Kcal/㎡hk, △P의 값은 8.3㎜ 수주가 얻어져도 면에 기입하였다. 이 점에서 횡축에 평행한 직선 g1를 그으면 동일한 열교환 능력으로 본 발명의 열교환 엘레멘트에 의하여 예를들어 엘레멘트의 높이를 3m 유속을 약 1m/S로 선택하면 약 2㎜ 수주의 압력손실이 얻어진다. 즉 본 발명에 의한 열교환 엘레멘트 구조에 의하여 약 1/4의 압력 손실 값으로 단위 시간당 같은 열량을 도출할 수가 있게된다. △P값은 냉각탑의 높이에 결정적인 영향을 끼치므로 본 발명에 의한 열교환 엘레멘트에 의하여 냉각탑 길이(열교환 엘레멘트의 높이) 및 공기 유속을 적당히 선택하면 슈메하우젠 원자 동력소의 공지 냉각탑 높이의 약 1/4정도로 축소된 냉각탑을 얻을 수 있으며 소형의 냉각탑일수록 제작비 및 유지비가 적은 것은 명백한 것이다.In this figure, in order to explain the progress of the heat exchange element according to the present invention, a value obtained from a fin tube heat exchange element having a known structure in which a cooling medium flows through the fin tube and air flows at right angles is written. Known heat exchange elements were obtained from a Seilnetz dry cooling tower at Schmehausen, a nuclear power plant. In the data used here, the value of K A was 3,340 Kcal /
또한 냉각탑의 높이가 낮으므로 미관을 해치지 않게되는 것이다. 한편 냉각탑 사이즈 및 △P치가 동일하다고 전제하고 0점에서 △P곡선 β8을 따라 화살표 방향의 곡선을 그리면 예를들어 높이 3m의 경우 약 7400Kcal/㎡hk라는 현저하게 높은 KA값이 얻어진다. 즉 공지(untrop Schmehausen 30 메가왓트원동소)냉각탑으로 높이 3m의 열교환 엘레멘트를 도입하고 공기속도를 2.4m/S로 하면 본 발명의 열교환기에 의하여 약 2.2배의 열교환 능력이 얻어진다. 이로서 본 발명에 의한 열교환기의 큰 이점을 알수가 있다.In addition, since the height of the cooling tower is low, it does not harm the aesthetics. On the other hand, assuming that the cooling tower size and ΔP value are the same, a curve in the direction of the arrow is drawn along the ΔP curve β 8 at
상용 열교환기를 비치하는 공지증기원동소의 또 하나의 예가 제13도에 X로 표시되어 있다. 이것은 남아 연방 그로트레이에 있는 장치다.Another example of a known steam element with a commercial heat exchanger is indicated by an X in FIG. This is a device in South Grotte.
제14도에는 L=0.5 내지 4m의 여러 가지 관장에 있어서의 열교환 능력 KA의 탑벽높이의 관계가 표시된 것이다.FIG. 14 shows the relationship between the height of the tower wall of the heat exchange capacity K A in various enemas with L = 0.5 to 4 m.
이 경우 종축은 공기류 단면적 1㎡당의 열교환 능력(W/㎡k) 횡축은 탑벽높이(m)를 나타낸다.In this case, the vertical axis represents the heat exchange capacity (W / m 2 k) per square meter of air flow cross-sectional area, and the horizontal axis represents the tower wall height (m).
도면에는 L=0.5 내지 L=4m의 여러 가지 관길이에 대한 곡선 KA=f(H)가 δ1∼δ6로 표시된다. 곡선In the figure, curves K A = f ( H ) for various tube lengths of L = 0.5 to L = 4m are represented by δ 1 to δ 6 . curve
δ1은 L=0.5m, δ2는 L=1.0m, δ3은 L=1.5m, δ4는 L=2mδ 1 is L = 0.5m, δ 2 is L = 1.0m, δ 3 is L = 1.5m, and δ 4 is L = 2m
δ5는 L=3.0m, δ6은 L=4.0mδ 5 is L = 3.0m, δ 6 is L = 4.0m
의 관 길이에 대응한다. 곡선 δ는 적어도 근사식 KA=382.를 충족하는 것이 경험적으로 구해졌으며, 이 식에서 관의 길이 L는 m, 탑벽높이는 m, 공기비중 r는 kg/㎥이 사용되며, 계산 결과인 KA값은 W/㎡k 단위로 얻어진다.Corresponds to the tube length. Curve δ is at least approximate K A = 382. In this equation, the length L of the pipe is m, the tower wall height is m, and the air specific weight r is used in kg / m3. The calculated K A value is obtained in units of W / m2k.
제14도는 제13도에서 각각 상당하는 α곡선에 속하는 KA값 및 △P값을 새로운 도면에 전기(轉記)하므로서 얻어진 것이다. 각각의 △P=g·H·(r1-r2)〔g는 중력 가속도, H는 탑높이, r1, r2는 열교환기 입구 및 탑벽상연 높이에서의 공기비중 J에 의하여 환산하였다. 계산을 간단히 하기 위하여 r1-r2의 값을 근사적으로 0.1kg/㎥을 사용하였다.FIG. 14 is obtained by posting the K A value and the DELTA P value belonging to the corresponding α curve in FIG. 13 to the new figure. Each ΔP = g · H · (r 1 -r 2 ) [g was converted by the gravity acceleration, H by the tower height, r 1 , r 2 by the air specific gravity J at the heat exchanger inlet and the top wall top height. In order to simplify the calculation, the value of r 1 -r 2 was approximately 0.1 kg /
또한 제14도에는 휜 튜브를 갖는 공지열교환기(슈메하우젠은 0, 그로트벨라이는 X)의 값을 제13도와 같이 기입하고, 이때 r1-r2의 값은, 0.1kg/㎥를 사용하였다.In addition, in Fig. 14, the value of a well-known heat exchanger having a fin tube (Schmehausen is 0 and Grot Belei is X) is written as in Fig. 13, where r 1 -r 2 is 0.1 kg /
도면은 본 발명의 열교환기에 있어서 관길이가 0.8m 이상이면 공지의 구조보다 탑사이즈 또는 열교환 능력의 점에서 우수하다는 것을 표시한다.The figure shows that the tube length of 0.8 m or more in the heat exchanger of the present invention is superior in terms of top size or heat exchange capacity than known structures.
공지의식(열교환기 당업자에 주지)에 관련된 상기식 KA=f(H)의 적용을 다음에 설명한다.The application of the above formula K A = f ( H ) in relation to the known formula (known to those skilled in the heat exchanger) is described next.
탑높이 H에 관한식Regarding Tower Height H
의 변형 또는 해에 의하여By variation or harm of
이 얻어지고 여기에 1n는 자연대수, 다시Is obtained and here 1n is the natural logarithm, again
이 적용되며 여기서Applies here where
AA: 공지의 관 입구전의 유입면적 △δm : 냉각하는 매체와 공기의 대수 평균온도차A A : Inflow area Δδm before a known pipe inlet: Log mean temperature difference between the medium to be cooled and air
D : 탑벽하면 높이에 있어서의 직경 KA: 열교환 능력 W/㎡kD: Diameter at height under the top wall K A : Heat exchange capacity W / m 2k
Q : 열전달량 W π : 3.14159..이다.Q: Heat transfer amount W π: 3.14159 ..
(3)식을 (2)식에 대입하여 KA에 관하여 풀면Substituting Eq. (3) into Eq. (2) to solve for K A ,
이 얻어진다.Is obtained.
(4)식을 (1)식에 대입하면Substituting Eq. (4) into Eq. (1)
이 얻어진다. 여기서 Q, D, H, L, △δm, r1, r2상술한 바와 같다. 열교환기 설계상 Q, r1, r2및 △δm의 값이 주어진다고 하면(예를들어 Q=4388.106W, r1=1.152kg.㎥, r2=1.152kg.㎥ 및 △δM=10.55k) 식(5)는 D 및 L의 여러 값에 대하여 상당 H의 값을 주게된다. 표에 의해서 얻어지는 이와같은 값에서 경제적이며 저렴한 장치의 H, D 및 L값의 조합이 얻어진다. 상기 수치는 간단한 예에 지나지 않으나 이들의 수치에 기입하여 D=140㎜, L=1.80㎜, 및 H=30m을 택하면 적어도 근사적인 극히 유리한 해결을 얻을 수 있다.Is obtained. Q, D, H, L, Δδ m, r 1 , r 2 are as described above. Given the design of the heat exchanger, Q, r 1 , r 2, and Δδm (for example, Q = 4388.106W, r 1 = 1.152
본 발명의 열교한기는 도시된 것 및 전술의 실시예에 국한되는 것은 아니다.The thermal bridge of the present invention is not limited to those shown and the above embodiments.
예를들어 끝벽〔가령 판(3)〕이 수직에 가깝고 관(5)가 수평 또는 근사적으로 수평이라 해도 무방하다.For example, the end wall (for example, the plate 3) may be close to vertical, and the
끝벽이 수평 또는 거의 수평인 경우 끝벽, 측벽 및 관으로 이루어진 단 하나의 열교환 엘레멘트를 냉각탑 또는 케이싱내에 배치할 수도 있다. 또한 열전도 매체는 터어빈의 폐증기를 사용해도 무방하며, 열교환기는 자연 흡인 또는 강제 흡인 이외도 무방하며, 중간벽은 상기 삽입판(6) 이외의 다른 방법으로 형성할 수도 있다.If the end wall is horizontal or almost horizontal, only one heat exchange element consisting of the end wall, the side wall and the tube may be arranged in the cooling tower or casing. In addition, the heat conduction medium may use waste steam of the turbine, the heat exchanger may be other than natural suction or forced suction, and the intermediate wall may be formed by a method other than the
본 명세서에 있어서 열 전달매체의 공기에 의한 간접적 재냉각이란 열전달 매체가 관벽을 경유하여 열을 대기에 방출하는 것 즉, 직접공기와 접촉하지 않는다는 것을 나타낸다.Indirect recooling by air of the heat transfer medium in this specification indicates that the heat transfer medium releases heat to the atmosphere via the pipe wall, i.e., does not come in direct contact with the air.
열교환기라는 표현은 열교환 엘레멘트나 냉각탑 구조 등을 포함하는 것이다.The expression heat exchanger includes heat exchange elements, cooling tower structures, and the like.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR7700989A KR810000174B1 (en) | 1977-04-25 | 1977-04-25 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR7700989A KR810000174B1 (en) | 1977-04-25 | 1977-04-25 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR810000174B1 true KR810000174B1 (en) | 1981-02-23 |
Family
ID=19204236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR7700989A KR810000174B1 (en) | 1977-04-25 | 1977-04-25 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR810000174B1 (en) |
-
1977
- 1977-04-25 KR KR7700989A patent/KR810000174B1/en active
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