KR940008440B1 - 열 교환장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열 교환장치

제1도는 종래의 열 교환 장치의 개략도.

제2도는 종래의 열 교환 장치의 열전달 과정의 예시도.

제3도는 본 발명 열 교환 장치의 단면도.

제4도는 본 발명 열 교환 장치의 측단면도.

제5도는 각종 열전달 모드의 개념도로써,

(a)는 세라믹 버너에 의한 열전달 개념도.

(b)는 1개의 포러스 복사 버너에 의한 개념도.

(c)는 1개의 포러스 복사 버너 및 포러스 구조물에 의한 개념도.

(d)는 2개의 포러스 복사 버너 및 포러스 구조물에 대한 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 핀형 열교환기 5 : 가스분배기(distributor)

9 : 정화기 10 : 포러스 복사 버너

12 : 포러스 구조물 Q_c: 대류에 의한 전열량

Q_R: 복사에 의한 전열량

본 발명은 열교환 장치에 관한 것으로, 특히 열원과 열교환 파이프 사이에 복사열 전달을 향상시킨 열교환 장치에 관한 것이다.

종래의 열교환 시스템은, 제1도에 도시된 바와 같이, 혼합가스연료(7)가 팬(fan)(6)에 의하여 가스분배기(distributor)(5)를 통하여 버너(3)로 보내진다. 버너에 공급된 가스연료는 점화기(9)에 의하여 점화된후 버너 표면에서 표면 연소되어 얇은 층의 청염을 형성한다. 그리고 연소된 가스 핀형 열교환기(4)와 열교환을 이룬다음 배기구(8)를 통하여 외부로 배출된다. 이때 물은 입구(1)을 통하여 들어와서 상기 연소가스와 열교환과정을 거친후 출구(2)를 통하여 흘러나간다. 출구(2)를 통하여 배출된 물은 적정온도에 사용되어 열량을 빼앗긴후 다시 순환펌프에 의하여 입구로 보내진다.

상술한 바와 같은 종래의 열교환 장치의 열전달 과정의 개념을 도시한 제2도에 알 수 있는 바와 같이, 대류 및 복사에 의하여 전달되며, 그중에서도 대류에 의한 열전달이 80~90%를 차지한다. 그리고 그외의 열량은 버너 표면에 의한 복사열에 의존한다. 특히 복사에 의한 열전달은 버너 표면과 근접한 부분에서 이루어지고, 종래의 장치에 의한 복사열의 증대는 많은 제한이 따른다.

따라서 전열효과를 크게 하기 위해서 대류에 의한 열전달을 증가시키는 방안으로 핀형 열교환기를 사용하기도 하고, 열교환부와 버너 사이에 일정한 최소공간을 확보하기도 하였다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 열교환 장치에 있어서는, 대류에 의한 열전달에 거의 의존하고 있으며, 이를 위하여 전열면적을 증대하여야하나 이에는 한계가 있다. 또한 상기 방법으로는 열교환 장치의 소형화 추세에 부응하지 못하고 있다는 결점이 있다. 이러한 문제점은 열전달방식에 있어서 대류에 의존하는 것이 주된 원인이며, 사실 대류에 의한 전열량은 그 한계가 있기 때문이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 대류외에 복사(radiation)에 의한 열전달 효율을 향상시킨 열교환 장치를 제공하고자 한다. 이러한 목적달성을 위하여 열교환기의 좌우에 포러스(porous) 복사 버너를 위치시키고, 열교환기에 포러스 구조물을 설치함으로써 열전도 효율을 증대하는 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열교환 장치는, 대응하는 양벽에 설치되는 한쌍의 포러스 복사 버너(porous radiant burner)와, 공급되는 혼합가스를 분배하기 위한 세라믹 가스분배기(ceramic gas distributor)(5)와, 상기 버너에 점화하기 위한 점화기(ignitor)(9)와 상기 버너의 중앙부의 열교환부로 구성된다. 그리고 상기 열교환부는 포러스 스틸 와이어(porous steel wire)와 그 내부에 설치되는 열교환파이프(13)로 구성된다.

즉 양측에 대향 설치되는 포러스 복사 버너는 열교환시 복사에 의한 열전달을 향상시키기 위한 것이고, 포러스 스틸 와이어와 같이 복사를 위한 차폐막을 형성한다. 또한 상기 가스분배기(5)는 양 버너에 공급되는 가스를 분배하기 위하여 상기 버너와 인접 설치되며, 가스에 공급되는 가스를 점화하기 위한 점화기(9) 역시 버너의 내측에 인접하게 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동관계를 설명하기로 한다. 혼합가스가 버너의 외측으로 부터 입구(7)를 통하여 공급되면, 가스분배기(5)를 거쳐 양측에 포러스 복사 버너로 들어간다. 혼합가스가 버너에 공급되면, 점화기(9)에 의하여 점화되고, 포러스 복사 버너 내부에는 원료가스의 연소가 일어나고 열이 발생한다. 상기 한쌍의 대향 포러스 방사 버너와 포러스 구조물(12)은 3중 포러스 구조를 형성하고, 2개의 포러스 방사 버너는 복사 차폐막을 형성하게 되어 포러스 구조물(12)은 고온의 열적 평형상태를 이루게 된다. 그리고 포러스 구조물내에 설치되는 열교환파이프(13)에 의하여 열전달이 이루어진다. 본 발명 열교환 장치의 열전달은 연소가스에 의한 대류와 버너 표면과 포러스 스틸 와이어에 의한 복사에 의해서 행해진다. 즉, 종래의 열전달 장치에 있어서는 효율이 극히 낮았던 복사에 의한 열전달 효율을 높일 수 있는 잇점이 있다. 따라서 포러스 구조로 인한 대류전열계수의 증가와 함께 버너 표면으로 부터 복사 전열의 증가로 본 고안은 종래의 열전달장치에 비하여 열전달효과가 높아지는 것이다. 그리고 연소가스에 의한 열교환이 열교환파이프(13)에서 일어난후 연소가스는 버너의 외부에 있는 래퍼(wrapper)(14)에 모아진 후 상부 배기구로 빠져나가게 된다. 열교환파이프(13)의 물은 입구(1)를 통하여 들어와서 연소가스의 대류에 의한 열교환 및 버너표면의 복사에 의한 열교환과정을 거친후 출구(2)를 통하여 흘러나간다.

그리고 제5도에는 각종 열전달 모드[(a)-(e)]및 본 고안에 의한 열전달 모드(라)가 개략적으로 도시되었고 다음의 표는 제5도의 각종 모드에 의해 열전달되는 열량의 비교표이다.

[표 1]

여기서 Q_C는 대류에 의한 열전달량을 표시하고, Q_R은 열복사에 의한 열전달량이며, Q_t는 열전달된 총열량을 말한다.

제5도 및 상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 한쌍의 포러스 복사 버너와, 열교환부에 포러스 구조물이 위치하는 경우에는, 총열전량이 가장 크다.

따라서 한쌍의 포러스 복사 버너가 대향 설치되고, 열교환부에 포러스 구조물이 설치된 본 발명 열교환장치는 복사에 의한 전열량이 커져서 종래의 열교환시스템보다 전체의 열전달 효율이 증대한다. 또한 종래의 핀형 열교환기가 필요없으므로 생산성을 높일 수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 대응하는 양측에 설치되어 차폐막을 형성하는 한쌍의 포러스 복사 버너와 ; 상기 버너 사이에 설치되고, 상기 버너 표면에서 발생되는 열에 의해 고온 상태가 되어 복사에너지를 방출하는 포러스 구조물과 ; 상기 포러스 구조물 내에 설치되어, 열교환을 하기 위한 물을 순환하는 열교환파이프와 ; 상기 버너의 전단에 설치되고, 공급되는 혼합가스를 분배하여 상기 버너로 공급하는 가스분배기와 ; 상기 버너의 내측에 인접하게 장착되어 상기 가스분배기를 통해 가스공급시 상기 버너를 점화하는 점화기로 구성한 것을 특징으로 하는 열교환 장치.