KR940008064Y1 - 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치

제 1 도는 종래 연소장치의 일부 절개 사시도.

제 2 도는 종래 연소장치의 정면도.

제 3 도는 본 고안에 의한 복사전열장치의 단면도.

제 4 도는 본 고안에 의한 복사전열장치의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 버너 2 : 피가열물

4 : 전열관 5 : 전열핀

6 : 망사구조의 복사전열매체

본 고안은 복사전열매체를 이용한 복사열전달 및 연소에 관한 것으로, 특히 피가열물의 복사전열량을 극대화한 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치에 관한 것이다.

종래 복사전열장치는, 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 바와 같이, 가스와 공기의 미연소혼합가스를 점화유니트(17)에 의하여 점화시켜 다수의 화염공이 형성된 스틸버너(11)에서 연소시키며, 연소시 발생되는 고온의 연소가스로부터 물을 가열시키기 위한 열교환기(13) 및 열교환기 헤더(12)로 구성되어 있다.

상기 열교환기(13)는 외통(14)과, 작동유체가 유동되는 전열관(15) 및 전열핀(16)으로 구성되는 것이다.

이러한 종래의 장치에서는 버너(11)로 유입되는 미연소혼합가스가 점화 유니트(17)에 의하여 점화된 후 버너(11)에서 연소되며, 이때 미연소혼합 가스가 가지고 있는 탄화수소의 화학적 에너지가 화학반응을 하며 열을 발생시키는데 여기서 발생된 열은 대부분 대류(Convection)에 의하여 열교환기(13)로 전달되며, 고온연소가스 이 열을 열교환기(13)에 의하여 회수하여 열교환기(13)의 전열관(傳熱管)내를 흐르는 작동유체에 열을 전달한 후 저온의 배기가스가 되어 배출되도록 되어 있다.

종래의 복사전열장치는, 버너(11)에서 발생되는 열에너지가 대부분 후류(後流 ; Down Stream)방향, 즉 열교환기(13)측으로 전달되며 이때의 열전달 메커니즘은 대부분이 대류에 의한 것으로 일반적인 가스측의 대류 열전달 계수는 물보다 훨씬 값이 작아서 열교환 면적을 증대시키기 위해 다수의 전열핀(Fin)을 장착하여야 한다.

그러나 대류는 유동방향이 항상 일정하게 일방향으로만 유지되므로 열교환기의 일부, 즉 버너(11)의 화염과 일치하는 부분에서는 열응력이 집중되어 열교환기 전열핀이 열화되므로 전열핀의 표피가 이탈되면서 전열핀과 전열핀사이를 막게 되어 압력강하를 증대시키게 되고 연소용 공기의 유입이 어려워져서 결국 불완전연소를 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

또한 종래에는 일본 공개특허공보 소52-48714호와 같이 버너의 외곽에 배열된 급탕관의 외주면에 다수개의 금속소구를 고정부착한 것이 안출되어 있으나, 이는 다수개의 금속소구가 급탕관과 일체화된 것으로서 급탕관의 외주면에 전열핀을 부착한 것과 같은 원리로서 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 없는 것이었다.

본 고안의 목적은, 열교환기의 열응력 분포를 균일하게 함으로써, 열교환기의 표면에 부착된 전열핀의 표피가 벗겨져 일어나는 것에 따른 연소용 공기의 유로폐쇄를 예방하고, 불완전연소를 방지할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치를 제공하려는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 열교환기의 전열핀의 수를 줄일 수 있어 연소배가스의 유로통과 단면적이 증대되어 압력강하가 감소되며 이에 따라 송풍기의 소비전력을 감소시킬 수 있고, 팬(Fan)에 의한 소음을 억제할 수 있으며, 제품의 제조원가를 줄일 수 있도록 하려는 것이다.

이러한 본 고안의 목적은, 미연소혼합가스를 연소시키는 버너와 피가 열물사이에 망사구조로 된 복사전열매체를 설치하여서 됨을 특징으로 하는 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치를 제공하는 것에 의하여 달성된다.

이하 본 고안에 의한 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

제 3 도 및 제 4 도는 본 고안에 의한 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치를 도시하는 것으로, 미연소혼합가스를 연소시키는 버너(1)와 피가열물(일반적으로 열교환기)(2)사이에 망사구조로 된 복사전열매체(6)를 설치한 것이다.

상기 망사구조의 복사전열매체(6)는 철망등을 사용하는 것이다.

상기 열교환기(2)는 열교환기외통(3)과, 이 외통(3)내에 관통설치되어 작동유체가 통과하는 전열관(4) 및 외통(3)의 외표면에 부착된 다수개의 전열핀(5)으로 구성된다.

도면중 미설명부호 7은 배기구이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치는, 가스와 공기가 혼합되어 버너(1)의 하부로 유입되면 별도의 점화유니트(도시되지 않음)에 의하여 점화되어 연소가 이루어지게 되며, 이때 발생하는 고온의 연소가스가 가지고 나가는 대류열 에너지(Convective Energy)가 망사구조의 복사전열매체(6)를 통과하면서 복사열 에너지(Radiative Energy)로 전환되어 복사전열매체(6)가 적열(赤熱)되기 시작하고, 복사전열매체(6)의 전체가 적열되면, 그 전체가 하나의 복사체가 되어 피가열물인 열교환기(2)로 열을 방사하게 된다.

여기서 상기 복사전열매체(6)는 최초 버너(1)의 화염에 직접 닿는 부분으로부터 적열되기 시작하여 전체적으로 적열되어 하나의 복사체로 되는 것이다.

상기 복사전열매체(6)로부터 방사되는 복사열은 열교환기(2)의 전열관(4)에 전달되고, 버너(1)로부터의 대류열과 복사전열매체(6)로부터의 복사열에 의하여 가열되고, 이 전열관(4)의 내부를 흐르는 작동유체가 가열되는 것이다.

즉, 연소가스가 가지고 있는 열에너지는 복사전열매체(6)를 통과하면서 대부분이 복사에너지로 전환되며, 일부분만이 대류에너지로서 열교환기(2)에 전달되므로 대류열전달에 필요한 최소한의 전열면적만을 확보하여도 열교환기(2)등의 피가열물의 가열을 효과적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

따라서 열교환기(2)에 부착되는 전열핀(5)의 수를 줄이더라도 요구되는 전열향을 확보할 수 있게 된다.

또한 복사전열매체(6)의 열교환기(2)에 대한 복사열전달은 열복사의 등방성에 의하여 열교환기(2)를 균일하게 가열시키게 되고, 열교환기(2)에 부착되어 있는 전열핀(5)의 열응력을 균일하게 분포시키며, 따라서 열교환기(2)의 내구성이 향상된다.

또한 전열핀(5)의 수를 줄임으로써 열교환기(2)를 통과하는 연소배가스의 압력강하를 줄여 송풍기의 소비전력을 줄일 수 있으며, 기존 연소기의 주소음원인 송풍기의 소음이 감소된다.

상술한 열교환기(2)를 통과한 연소배가스는 저온의 가스로 되어 배기턱트와 배기구(7)를 통하여 외부로 배출되는 것이다.

여기서 배기가스의 토출방향 및 부력을 고려하여 열교환기(2)의 전열핀(5)을 하부측에서는 비교적 넓고 상부측으로 갈수록 조밀하게 설치하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 고안에 의하면 열교환기등의 피가열물에 대한 가열이 대류전열에 의존하지 않고 버너와 피가열물사이에 설치되어 버너의 화염에 의하여 적열되는 망사구조의 복사전열매체로부터의 복사열과 버너로부터의 간접적인 대류열에 의하여 가열하는 것이므로 피가열물이 국소적인 열응력 집중이 발생되지 않아 전열핀등의 표피가 벗겨져 일어나는 일이 없으며, 이에 따라 연소용 공기의 유로가 폐쇄되는 일이 없고, 유로폐쇄로 인한 불완전연소를 방지할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한 연소가스가 가지고 있는 열에너지는 복사전열매체를 통과하면서 대부분이 복사에너지로 전환되며, 일부분만이 대류에너지로서 열교환기에 전달되므로 대류열전달에 필요한 최소한의 전열면적만을 확보하여도 열교환기등의 피가열물의 가열을 효과적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

따라서 피가열물인 열교환기에 부착되는 전열핀의 수를 줄이더라도 요구되는 전열향을 확보할 수 있게 되며, 열교환기의 전열핀의 수를 줄일 수 있어 연소배가스의 유로통과 단면적이 증대되어 압력강하가 감소되며 이에 따라 송풍기의 소비전력을 감소시킬 수 있고, 팬(Fan)에 의한 소음을 억제할 수 있으며, 제품의 제조원가를 줄일 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 미연소혼합가스를 연소시키는 버너(1)와 피가열물(2)사이에 전열매체를 설치한 것에 있어서, 상기 전열매체가 망사구조로 된 복사전열매체(6)임을 특징으로 하는 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피가열물(2)에 부착되는 전열핀(5)을 하부에서 상부로 갈수록 조밀한 간격으로 배열하여서 됨을 특징으로 하는 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치.