KR930004210B1 - 열전달 평판 팩 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열전달 평판 팩

제1도는 웨지형 열 전달 평판팩의 사시도.

제2도는 본 발명에 따라 제작된 두개의 겹쳐진 평판의 마루 교차점에서의 매체유동을 도시하는 부분사시도.

제3도는 매체 유도 방향에서 취해진 제2도의 간략도.

제4도는 본 발명에 따라 제작되지 않은 두 평판의 경우의 매체 유동을 도시하는 제3도와 유사한 간략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 열전달 평판 팩 2,3 : 평판

6 : 매체의 주 유동방향 21,22;31,32 : 이중마루

23,33 : 평탄부분 24,43 : 교차점

본 발명은 열교환기, 특히 바람직하게는 회전형 재생 공기 예열기에 사용되는 열 전달 평판팩(pack; 한벌로 된 꾸러미, 묶음)에 관한 것이다.

각각의 평판위에 S자형 이중 마루에 의해 형성되어 있는 주름과 중간의 평평하거나 약간 파상형인 평탄부분을 구비한 열 전달 평판은 예를들어 영국 특허 제1,335,205호와 1,252,319호에 개시되어 있다. 이러한 공지된 평판들은 열 전달 특성과 낮은 압력 강하 조건에 관하여 적정치를 가지고 있다는 것이 알려져 있다. 특히 재생 공기 예열기의 웨지(wedge)형 묶음으로 적층될때, 상기한 형태의 공지된 열 전달 평판이 주는 이점들은 특히 유용한 방식으로 충분히 활용되는데, 그 이유는 상기 형태의 팩이 비슷한 목적을 위해 사용되는 다른 형태의 열전달 평판들의 팩보다 연도(煙道)개스들에 존재하는 소위 그을음 및 기타 특정 고형체들에 의해 폐쇄될 가능성이 더 적기 때문이다.

상기 공지된 평판 팩들은 세가지 서로다른 방법에 따라 생산된다. 이들 방법중 첫째 방법에 따르면, 얇은 금속 스트립은 처음에 두개의 소정형태의 로울사이에서 압연되어 소정의 형상이 주어지고, 그 후에 이렇게 형상화된 금속스트립은 전진하면서 웨지형 평판의 가장작고 가장좁은 치수를 가지는 다수의 스트립으로 절단되고, 그 후에는 소정 형상의 금속 스트립은 다시 팩의 두번째로 작은 치수를 가지는 같은 수의 평판으로 절단되고 상기 소정 형상의 얇은 금속스트립으로 부터 가장 큰 소정의 치수를 가진 평판이 절단될 때까지 상기 작업이 반복된다. 이러한 방식으로, 연속적으로 증가하거나 감소하는 다양한 치수의 요구되는 평판들의 팩이 생산되고, 상호 인접한 평판의 이중 마루가 서로 교차하도록 평판들을 적층시켜, 즉 각각의 편판을 교대로 90°씩 회전시켜서, 웨지형 평판팩을 형성한다. 상호 인접한 평판에 의해 형성된 유동통로는 상기한 특히 명세서들에 설명된 형태를 가지게 될 것이다.

두번째 방법에 따르면, 얇은 금속 스트립들이 각각의 쌍의 로울로 부터 겹쳐지게 배출될때 각각의 스트립의 이중 마루가 상이한 특허 명세서들에 설명된 방식으로 서로 교차하도록 배열되는 별개의 로울 스탠드에서 각각의 얇은 금속스트립은 동시에 압연된다. 본 발명은 예를들어 영구 특허 제1,401,621호에 설명되어 있고, 각각의 절단 작업후에 연속적으로 평판의 칫수를 변화시키면서 얇은 양 금속 스트립들을 더 작은 조각들로 동시에 절단하는 단계를 포함하며 따라서 스트립으로 부터 절단된 더 작은 조각들이 즉시 웨지형 팩의 형태로 적층되며, 이 절차는 라인에 있는 평판의 다음 팩을 위해 반복된다.

상기한 세가지 방법중 세번째 방법은 첫번째 방법과 두번째 방법의 조합으로 이루어진 것이라고 말할 수 있다. 세번째 방법에서는 단지 하나의 로울 스탠드만이 사용되고, 비록 이 경우에 스트립으로 부터 상기 평판을 절단한 후에 각각의 평판을 교대로 회전시키는 것이 필요하지만, 금속 스트립을 더 작은 조각이나 평판들로 분할한 이후에 평판들은 팩으로 형성되며, 따라서 상호 인접한 평판들의 이중마루는 서로 교차하게 될 것이다.

상기와 같은 공지 방법들에 의해 제작된 평판들에 있어서 나타나는 유일한 결점을 그을음을 소산시키는 분출류가 평판들 사이에 유동통로에서 비스듬하게 연장하는 이중마루에 의해 분산되기 때문에 소위 그을음과 부식물을 효과적으로 소산시키는데 약간의 어려움이 있다는 점이다. 결과적으로 상호 인접하거나 접촉하고 있는 평판에 의해 형성되는 통로는 간헐적으로 부분 폐쇄될 수 있고, 이로 인해 공기 예열기를 청소하기 위해서는 열교환 시스템을 정지시키는 것이 필요하게 된다.

이러한 이유로 이러한 형식의 열 전달평판은 어떤 나라에 있어서는 17년동안 사용가능 했음에도 불구하고 허용되지 않고 있고, 반면에 다른 나라들에 있어서는 상기 평판이 높은 열전달 성능을 가지고 있는 이점으로 인해 허용되어 블로우잉(blowing)에 의해 소위 그을음과 다른 고형체의 배출을 증가시키는 보조적인 장치와 결합되어 사용되어 오고이다. 상기와 같은 방법에 있어서는, 열 전달 평판들이 매체 유동방향에 있어서 두 부분 이상으로 분할되고, 이 두 부분 사이에 빈 공간이 형성되며, 따라서 소위 그을음 및 기타 고형체는 평판들의 양단부로 부터 빈공간을 향하여 블로우잉 될 수 있다. 그러나 본 해결책은 그을음을 평판에서 제거하기 위하여 블로우잉하는 측면 또는 공간의 측면에서 이상적인 해결책이 되지 못한다.

본 발명의 목적은 더 효율적인 방식으로 인접 평판들 사이의 통로가 부분적으로 또는 전체적으로 폐쇄되는 것을 방지함으로써 상기 형식의 평판묶음에서의 유동형태를 개선하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, 각각의 쌍의 이중마루들이 교차점을 향하여 수렴하고 한쪽의 평판의 이중마루의 마루부분은 중간의 통로쪽으로 돌출하고 다른쪽 평판의 이중마루의 마루부분은 상기 중간의 통로 반대쪽으로 돌출되도록 상기 평판들을 서로 정향시킴에 의해 달성된다.

통로의 폐쇄가 발생하는 경우에 있어서는, 교차점으로 수렴하는 한쌍의 이중마루가 둘다 중간의 통로쪽으로 돌출하는 이중 마루부분을 가지며 폐쇄는 그 위치에서 시작되고 있다는 것이 관찰되어 왔다. 이것은, 평판의 이중 마루가 상호 인접한 평판의 이중마루와 교차하는 사실에도 부루하고 평판이 효과적이지 못한 방식으로 정향되어 있으며, 또한 이 평판위의 몇개의 교차점들이 폐쇄를 발생시키게 된다는 것을 의미한다. 그러한 교차점들이 폐쇄를 발생시키는 이유는, 교차점들이, 소위 그을음, 그을음 덩어리와 다른 고형체 입자와 종종 점착성 입자들이 집적되어 열 전달 매체의 통과유동을 방해하게 되는 깔때기형 수축부와 같은 작용을 하기 때문이다. 또한 소위 그을음과 다른 고형체를 블로우잉 하기 위해 사용되는 분출류(jet)도 교차점에 의해 속도가 늦추어진다.

본 발명에 따른 일실시예에 있어서, 모든 교차점은 서로 동일하며, 발명의 본질적 특성으로서 하나의 이중마루의 각각의 교차점에는, 매체의 유동이 교차점을 통과할 수 있도록 하며 통로 반대쪽으로 돌출하는 부분이 구비된다. 이러한 구조에 의해 그을음 등을 블로우잉 하기 위해 사용되는 분출류는 지체되지 않고 교차점을 통과할 수 있게 될 것이다.

유동에 대한 저항 및 막히는 경향을 가능한한 최대로 감소시키기 위해서, 본 발명의 양호한 일실시예에 따른 각각의 평판의 S자형 이중마루는 평판의 평탄부분에 의해서 공지된 방법으로 분리되는데, 이 평탄부분의 폭은 각 이중마루의 마루들 사이의 폭보다 상당히 크다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 제1도는 웨지형 열 전달 평판 팩(1)의 사시도이고, 제2도는 본 발명에 따라 제작된 두개의 겹쳐진 평판의 마루 교차점에서의 매체 유동을 도시하는 부분단면 사시도이고, 제3도는 매체 유동방향에서 취해진 제2도의 간략도이며, 제4도는 본 발명에 따라 제작되지 않은 두 평판의 경우의 매체유동을 도시하는 제3도와 유사한 간략도이다.

제1도에는 회전 재생 공기 예열기에서 사용되며 제2도 및 제3도에 도시된 것과 같은 종류의 열 전달판(2,3)의 웨지(wedge)형 팩(1)이 도시되었다. 이러한 종류의 예열기는 예열기의 환형본체를 형성하고 열전달 매체용 통로를 제공하는 다수의 평판팩(1)을 포함하며, 상기 통로들은 각각의 평판 팩(1)의 두개의 상호 대향 단부면(4,5) 사이로 연장한다. 매체유동의 주된 방향은 이중 화살표(6)으로 표시된다.

각각의 판(2,3)에는 S자형 이중 마루(21,22와 31,32)형의 주름이 형성되고, 각각의 이중마루의 각각의 마루들의 정점들 사이의 거리는 2a이다. 평판부분들(23,33) 사이의 거리도 2a이다. 제2도와 제3도로 부터 명백한 바와 같이, 매체유동통로를 따른 겹쳐진 평판들 사이의 거리는 이중마루 교차점(24) 부근에는 2a와 4a 사이에서 변화하며, 이러한 교차점부근에서의 매체 유동 경로는 점선(25)로 표시된다. 이것은, 열전달매체에 수반되는 그을음(soot), 그을음 덩어리 및 기타 고형테의 입자들이 쉽게 교차점(24)를 통과할 수 있다는 것을 의미한다. 이 상태는 대향 방향으로 부터의 그리고 인접통로(도시되지 않음)에서의 매체유동의 경우에도 같다.

비교하기 위해서, 이중마루가 상호 교차하도록 배치되지만 본 발명과는 다른방식으로 서로에 대해 정향(orient)된 평판들의 경우에 있어서의 매체흐름에 대해 검토하였다. 상기 경우는 제4도에 도시되어 있는데, 이중 마루(41,42)를 가진 하나의 평판(40)은 제3도의 실시예의 대응평판과는 다르게 정향되어 있다. 제4도의 경우에 있어서 각각의 이중마루(21,22와 41,42)의 마루(21)과 (42)는 교차점(43)에서 서로 마주보고, 상기 교차점의 위치에서 매체 유동통로를 따른 평판들 사이의 거리는 단지 a가 되어 결과적으로 축소된 유동통로를 이루게 된다. 특히 상기 축소된 유동통로에 인접되어 있는 두개의 통로(도시되지 않음)에서의 매체유동과 비교할때, 평판(2,40) 사이의 전체 통로를 통한 유동은 상기 축소된 통로부분에서 교축효과(throttling effect)를 나타내게 된다.

또한, 만일 상기 제4도의 평판들이 잘못 정향된다면 상기한 두개의 인접 통로들은 앞의 통로보다 더 넓은 유효면적을 가지게 되고 따라서 상대적으로 더욱 큰 매체유동을 형성한다. 교차점(43)에서 발생하는 통로의 축소로 인해 그을음, 그을음 덩어리 및 기타 고형체의 입자들이 매체유동에 편승되어 유동방향에서 보다 교차점(43)의 직상류부분과 이후의 상기 교차점의 상류의 깔때기(funnel) 모양의 공간에 고착된다. 따라서, 예열기등에 포함된 열전달평판들 중에서 단 하나의 판이라도 잘못 정향되면, 하나의 유동통로가 막히거나 장애가 일어나기 시작하며, 이와 같은 하나의 통로의 장애는 곧 다른 유동통로들로 보통 급속하게 확산된다. 평판이 잘못 정향되는 경우의 모든 위험을 제거하기 위해서, 금속 스트립을 압연하고, 소정 형상의 금속스트립을 평판형으로 절단하여 자동적으로 정해진 순서대로 팩킹(packing)하는 것이 필요하다. 이러한 팩킹 작업은 일예를들면 영국 특허 제1,559,084호에 설명된 종류의 두개의 로울 스탠드를 사용하여 스트립을 절단 또는 전단 장치로 직접 공급하며, 다음에 이 장치로 부터 영국 특허 제1,401,621호에 설명된 장치에 공급하여 최종 열전달 평판들을 즉시 사용할 수 있는 열 전달평판들의 팩으로 팩킹한다. 두개의 로울 스탠드를 사용하면 지금까지의 표준 공정을 따라 평판들을 팩으로 모으기 전에 각각의 평판을 교대로 회전시키는 것이 필요없게 되며, 이 표준 공정에 의하면, 제어할 수 없는 방식으로 평판들이 정확하게 또는 부정확하게 정향된 다중의 평판팩이 제조된다.

따라서, 본 명세서의 서두에서 언급된 영국 특허들은 둘다 본 발명의 기술 내용과는 반대되게 정향된 열전달 평판들을 개시한다. 하나의 로울 스탠드가 사용되고 각각의 교대하는 평판이 소정의 각도로 회전되는 방법에 있어서는, 각각의 평판들은 항상 최종 통로의 주방향에 대해 직각인 중심축, 즉 소정형상의 스트립이 스트립 절단장치를 통하여 공급되는 방향선과 평행한 중심축둘레에 회전되어야만 한다. 만일 이 조건이 충족되지 않는다면, 상기 평판은 잘못된 방향으로 배치될 것이다. 또한, 고장 이후에도 연속성이 유지될 것이 보장되어야만 한다. 이 모든 결점들은 두개의 로울 스탠드를 사용할때 극복될 수 있다.

Claims (2)

1. 열전달 평판 팩(1)의 두 상호 대향 단부면(4,5) 사이에서 연장하는 열전달 매체용 통로를 형성하며 상호 인접하게 연속 배열되어 있는 상호 동일한 형상의 평판들(2,3)을 다수 포함하며, 각각의 평판 위에는 상기 각각의 평판의 양측으로 부터 대칭적으로 비스듬하게 돌출하는 서로 평행인 S자형 이중 마루(21,22; 31,32)가 형성되며, 한 평판의 이중 마루가 인접 평판의 이중 마루와 교차하도록 평판(2,3)이 정향되므로, 상기 평판들은 교차점(24)에서만 서로 접하며, 각각의 평판의 이중 마루는 열전달 매체의 주 유동방향(6)에서 보았을때 상호 대향하는 방향에서 대칭적으로 비스듬하게 연장되어 있는 열교환기용 열전달 평판 팩에 있어서, 매체의 주 유동방향에서 보았을때, 교차점(24)를 향해 수렴하는 각각의 쌍의 이중 마루들의 배열구조가 한쪽의 평판(2)의 이중마루의 마루부분(21)은 중간의 통로의 내측으로 돌출하고 다른쪽 평판(3)의 이중마루의 마루부분(32)는 상기 중간 통로의 외측으로 돌출하는 구조가 되도록 상기 평판들(2,3)이 상호 정향되는 것을 특징으로 하는 열전달 평판 팩.
2. 제1항에 있어서, 각각의 평판의 S자형 이중마루가 각각의 이중마루(21,22; 31,32)의 폭보다 훨씬 큰 폭을 가지는 평판 부분(23)에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 열전달 평판 팩.

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