KR900006518Y1

KR900006518Y1 - 핀(fin)이 부착된 열전도관

Info

Publication number: KR900006518Y1
Application number: KR2019890013831U
Authority: KR
Inventors: 유지 요시나리
Original assignee: 미우라고오교 가부시끼가이샤; 미우라다모쓰
Priority date: 1985-10-05
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1990-07-26

Abstract

내용 없음.

Description

핀(FIN)이 부착된 열전도관

제1도는 본 고안에서 피(FIN)이 부착된 열전도관을 사용한 다관식 관류 보일러의 종단면도.

제2도는 제1도의 횡단면도.

제3도 (a), (b)는 일부 확대 횡단면도.

제4도는 제2도의 측면도.

제5도는 종래의 실시예(직각배열식)의 설명도.

제6도 (a)는 종래의 다른 실시예(평행배열식)의 설명도이며, 제6도 (b)는 제6도 (a)의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부관받이 2 : 하부관받이

3 : 안쪽의 환상수관벽 4 : 바깥쪽의 환상수관벽

5 : 연소개스통로 6 : 연소장치

7 : 연소실 8 : 수관의 협소부

9 : 안쪽의 환상수관벽의 열린곳 10 : 바깥쪽의 환상수관벽의 열린곳

11 : 연기통로 12 : 핀(FIN)

13 : 슬릿트(SLIT)

본 고안은 핀(FIN)이 부착된 열전도관의 구조의 개량에 관한 것으로서, 특히 다관식 관류 보일러에 사용되는 유효한 핀(FIN)을 가진 열전도관에 관한 것이다.

일반적으로 보일러등의 열전도관 표면에는 열전달을 촉진할 목적으로 핀(FIN)이 부착되어 있다.

다관식 관류 보일러에서도 마찬가지로 열전도 효율이 향상을 목적으로 하여 제5도와 같이 열전도관으로서의 수관에다 연소 가스의 흐름 방향에 대하여 직각 방향으로 핀(FIN)을 마련하는 구조가 알려지고 있다. (직각배열식)

그러나, 이 방법에서는 핀(FIN)의 하류측에 와류가 발생하여 연소 가스의 압력 손실이 크다는 문제가 있다.

그래서 최근에는 열전도 효율이 향상을 도모함과 동시에 연소 가스의 압력 손실을 저하시키는 목적으로 예를 들면 제6도 (a) (평면단면도) (b) 〔(a)의 측면도〕에 표시하는 바와같이 평판 핀(FIN)을 연소 가스의 흐름방향에 평행되게 마련하는 방법이 채용되게 되었다. (평행배열식)

이 평행 배열식은 종전의 직각 배열식에 비하여 열전도 핀(FIN)의 면적의 증가에 따른 열전도 효율의 향상비율에 따라 연소 가스의 압력 손실이 적다는 이익이 있다.

그러나 전기한 평행 배열식에서도 연소 가스의 흐름 방향의 핀(FIN)의 길이가 길어지면 대류전열에 있어서의 리딩엣치효과(leading dege effect : 연소가스의 흠름과 거의 평행하게 핀을 배치시켰을때 고온의 연소가스와 접촉하는 핀(FIN)의 앞쪽 연부에서는 온도 경계층이 앝은 양호한 열전달이 행하여지게 되는 효과를 말함)를 충분히 이용할 수가 없으며, 열전도 효율의 향상이 한계가 있었다.

또한 핀(FIN)과 수관의 용접부가 길어지면 핀(FIN)과 수관과의 온도차에 기인하는 열응력이 발생하여 이 열응력에 의하여 관벽에 균열을 일으킬 위험이 있었다.

또한 일본 실개 소55-80692의 증발용 전열관의 경우 그 등록청구 범위에 1항의 구조는 핀은 수평으로 배설된 전열관에 적용되는 것으로서 기체가 흐르는 전열관 상부의 핀의 높이를 액체가 흐르는 전열관 하부의 핀의 높이보다 낮게 설치 하므로서 전열관 상부의 드라이아웃트(DRY OUT)현상을 효과적으로 방지하도록한 것이나 이 경우는 전열관을 반드시 수평이 되도록 하여야하며 수직 방향으로는 설치할 수 없고 열응력을 효과적으로 완화시킬 수 없어 핀이나 전열관에 균열을 발생시키는 우려가 있는 문제점이 있으며, 동제 2항의 구조는 핀이 하반부만에 설치되어 있는바, 이 경우도 전열관을 반드시 수평이 되도록 하여야하며, 수직 방향으로는 설치할 수 없고 핀은 전열관의 하반부만에 설치되어 있으므로 전열 효율의 증대를 향상시킬 수 없어 전열 효율 향상에 비례하여 연소 가스의 유통 저항을 적게할 수 없는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 사정을 감안하여 마련된 것으로 그 목적은 대류 전열에서의 핀(FIN)의 릿딩엣치 효과를 높힘으로서 열전도 효율의 향상을 도모하고 또 핀(FIN)과 수관의 온도차에 기인하는 열응력의 발생을 방지하며, 관벽의 균열을 방지한 핀(FIN)이 부착된 열전도관을 제공함을 특징으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 외표면을 흐르는 가열 유체에 의하여 그 내측을 흐르는 유체를 가열하도록한 열전도관의 외표면에 다단적으로 배치한 다수의 평판형의 핀(FIN)을 설치한 열전도관에 있어서 이 핀(FIN) (12)에 가열 유체의 흐름 방향에 대하여 실질상 직각으로 교차하는 방향에 적당수의 슬릿트(SLIT)(13)를 형성함을 특징으로한 것이다.

이하 본 고안을 다관식 관류 보일러에 이용한 경우의 실시예에 대하여 도면에 따라 설명한다.

제1도는 본 고안에서 핀(FIN)이 부착된 열전도관을 사용한 다관식 관류 보일러의 종단면도이며, 제2도는 제1도의 횡단면도이며 제3도 (a)(b)는 일부확대 횡단면도이며, 제4도는 제3도의 측면도이다.

상기 도면에서 상부관받이(1) 및 하부관받이(2)가 다함께 환상으로 형성되어 있다.

상하 관받이(1), (2)는 열전도관으로서의 수직수관에 연결되어 이들 수관은 반경 방향으로 간격을 두고 2개의 동심 원형인 환상 수관벽으로서 배열되어 있다.

안쪽의 환상수관벽(3)과 바깥쪽의 환상수관벽(4)과의 사이에 연소 가스통로(5)가 형성되어 있다.

상부관받이(1)의 내측에 연소장치(6)이 마련되어 있다.

(7)은 안쪽의 환상수관벽(3)의 내측에 형성된 연소실 이다.

환상수관벽(3)(4)의 각수관의 양단은 협소부(8)이 되게하며, 각각 상부관받이(1)의 관판(管版) 및 하부관받이(2)의 관판에 끼워넣어서 용접되어있다.

안쪽의 환상수관벽(3)에 관의 전체 길이에 걸쳐서 열린곳(9)가 마련되어 있어 연소실(7)과 연소가스통로(5)가 연통되어 있다.

바깥쪽의 환상수관벽(4)에 관의 전체 길이에 따라 열린곳(10)이 마련되어 있고 연소 가스통로(5)와 연기통로(11)이 연통되어 있다.

또한 바깥쪽의 환상수관벽(4)의 각 수관을 스페이서로 연결하고 내측수관의 핏치각과 외측수관의 핏치각이 동일하게 되도록 구성되어 있다.

안쪽의 환상수관벽(3) 및 바깥쪽의 환상수관벽(4)의 연소가스통로(5)에 대면하고 있는 부분에는 평판형 핀(FIN) (12)가 연소 가스의 흐름 방향 A와 평행되도록 수관의 원주 방향에 간격을 두고 다수부착 되어 있다.

이를 핀(FIN)은 그 하나를 바람직한 형태로 확대하여 표시한 제3도 (b)에서 명백한 바와같이 수관의 주면에 거의 평행인 원호상 외주면(12^A)와 그 양단에 이어려 있는 단면(12^B)(12^C)을 구비하고 있다.

더우기 전기한 평판형 핀(FIN)에는 연소 가스의 흐름 방향 A에 대하여 실질적으로 직각이 되는 방향에 필요한 량만큼의 폭과 길이를 갖는 슬릿트(SLIT)(13)가 마련되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

연소실(7)에서 발생한 연소 가스는 우선 복사전열사 의하여 안쪽의 환상수관벽(3)과 열교환을 하고 연소실(7)로 부터 열린곳(9)로 향하여 분리되고 연소 가스통로(5)를 관의 전체길이의 길이방향으로 거의 직각되게 다시 말해서 관을 가로지르는 방향 A으로 흐르게 하고 수관 및 핀(FIN)과 주로 대류 전열에 의하여 열교환을 하고 열린속(10)에서 합류하여 연기통로(11)로 부터 외주에 배출된다.

이때 연소 가스 통로에 마련한 평판형의 핀(FIN)은 연소 가스 흐름에 대하여 평행되게 배설된 상태가되므로 연소 가스의 통과 압력 손실은 핀(FIN)의 갯수가 많은것치고는 높지가 않다.

더욱, 평판형 핀(FIN)에는 연소 가스의 흐름 방향에 대하여 거의 직각이 되게 필요한량의 폭과 길이를 가진 슬릿트(SLIT)(13)이 형성되어 있으므로 연소가스가 평판형 핀(FIN)의 슬릿트 또한 평판형 핀(FIN)과 수관과의 온도차를 주요인으로 하는 양자간에 발생한 열팽창의 차는 평판형 핀(FIN)에 마련된 슬릿트부(13)에서 흡수, 완화되어 핀(FIN)또는 수관에 균열이나 변형을 일으키게 하는 용접부에서의 열응력 발생을 경감 시키게 된다.

본 고안은 상술한 바와같이 열전도관에 다수이 평판형 핀(FIN)을 다단적으로 착설하며 그 핀(FIN)에다 가열유체의 흐름 방향에 대하여 실질상 직각으로 교차하는 방향으로 소망의 형상(파서 잘려져서 생긴 깊이와폭동)의 슬릿트가 마련되어 있으므로 대류전열의 리딩엣치 효과에 의하여 열전도 효율이 향상되고 또한 평판형 핀(FIN)과 열전도 관간의 온도차에 따른 열응력의 발생을 방지하고, 핀(FIN)이나 열전도관의 균열을 방지할수가 있다.

또 평판형 핀(FIN)은 가열유체에 평행하는 상태로 열전도관이 부착되어 있으므로 평판형 핀(FIN)을 마련하여 열전도 효율이 향상되는 것치고는 가열 유체의 통과 압력 손실이 적다.

또한 본 고안과 일본 실개소 55-80692호의 전열관과의 구조 및 작용 효과상의 차이점에 대하여 비교, 설명하면 다음과 같다.

일본 실개소 55-80692호의 등록청부범위 제1항의 경우, 핀은 수평으로 배설된 전열관에 적용되는 것으로서 기체가 흐르는 전열관 상부의 핀의 높이를 액체가 흐르는 전열과 하부의 핀의 높이보다 낮게 설치하므로서 전열관 상부의 DRYOUT현상을 효과적으로 방지하도록 할수 있으나 전열관을 반드시 수평이 되도록 하여야 하며 수직 방향으로는 설치할 수 없고 열응력을 효과적으로 완화시킬 수 없어 핀이나 전열관에 균열을 발생시키는 우려가 있는 문제점이 있으나 본 고안에 있어서는 전열관이 수평이건 또는 수직이건 간에는 관계 없고 또한 핀의 높이가 동일한 지의 여부는 기본적으로 한정시키지 않는 것이며 전열관에 다단적으로 착설한 평판상의 핀(12)에 슬릿트(13)를 형성시키므로서 열응력을 완화시켜서 핀이나 전열관의 균열 발생을 방지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 일본 실개소 55-80692호의 등록청부 범위 제2항의 경우 핀이 하반부만에 설치되어 있는것은 전술한 바와같이 수평으로 배설한 전열관에 적용하기 위한 것으로서 전열관을 반드시 수평이 되도록 하여야 하며 수직 방향으로는 설치할 수 없고 핀을 전열관의 하반부만에 설치되어 있으므로 전열 효율의 증대를 향상시킬 수 없어 전열 효율 향상에 비례하여 연소 가스의 유통 저항을 적게할 수 없는 문제점이 있는데 비하여 본 고안에서는 평판상의 핀을 연소가스의 흐르는 방향과 평행하게 되도록 관축상에 필요한 간격을 두고 다수 다단식으로 설치한 구조로서 전열면적을 증대시키므로서 전열 효율을 향상시키며, 또한 전열 효율 향상에 비례하여 연소가스의 유통 저항이 작아지도록 하는 효과를 나타낼수가 있다.

Claims

외표면을 흐르는 가열 유체에 의하여 그 내측에 흐르는 유체를 가열 하도록되어 있는 열전도관의 외주에 평판형 핀(12)을 다단식으로 설치시킨 것에 있어서, 이 핀(FIN)(12)에 가열 유체의 흐름 방향에 대하여 실질상 직각으로 교차하는 방향에 적당수의 슬릿트(SLIT)(13)가 형성되도록 구성함을 특징으로 하는 핀(FIN)이 부착된 열전도관.