WO2015056906A1 - 증기발생기용 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기 - Google Patents

증기발생기용 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기 Download PDF

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WO2015056906A1
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path resistance
steam generator
plate
heat exchanger
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윤주현
김영인
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한국원자력연구원
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Definitions

  • Embodiments of the present invention are techniques for utilizing a printed circuit heat exchanger or a plate type heat exchanger as a steam generator for stable steam production. That is, the present invention relates to a printed circuit steam generator or a plate type steam generator.
  • the printed circuit board heat exchanger has been developed by Heatric in the UK and are used in a wide variety of industries.
  • the printed circuit board heat exchanger is a heat exchanger having a structure that eliminates welding between the plates of the heat exchanger by using a dense flow path arrangement and diffusion bonding technique by a photo-chemical etching technique. Accordingly, the printed circuit board heat exchanger is applicable to an environment of high temperature and high pressure, and has high integration and excellent heat exchange performance.
  • Plate heat exchangers have been widely used in the industry for over 100 years. Plate heat exchangers generally extrude the plates to form flow channels, and join the plates between the plates using gaskets or using ordinary welding or brazing welding. Accordingly, printed board type heat exchangers and their applications are similar but are used more in low pressure environment. The heat exchange performance is smaller than the printed board type heat exchanger and is superior to the shell and tube type heat exchanger. In addition, compared to a printed board type heat exchanger, it is easy to manufacture.
  • the conventional printed board type or plate type heat exchangers have been used in a limited range of operating conditions in fields such as an evaporator in which two phases occur.
  • the reason why the printed board or plate heat exchanger was not widely used as a steam generator despite the excellent heat transfer efficiency compared to other types of heat exchangers such as shell and tube type was due to the flow instability problem in the flow channel.
  • a heat exchanger capable of stably forming steam in various operating ranges while solving the flow anxiety in the flow channel may be considered.
  • One object of the present invention is to provide a heat exchanger that can be used as a steam generator.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger having a more improved structure and capable of more stable vapor formation.
  • a heat exchanger for a steam generator includes a plate and the channels formed on the plate, the channels are connected in a straight line from one side to the other side
  • a main heat transfer part including a bent or curved flow path extending longer than a length and a width smaller than a width of a channel formed in the main heat transfer part, and a bent or curved flow path extending longer than a length connected in a straight line from an inlet to an outlet; It includes a flow path resistance portion connected to one side of the main heat transfer portion.
  • the flow path enlarger may be further formed between the flow path resistance part and the main heat transfer part so as to gradually increase its width.
  • the flow path resistance part may further include a bent or curved flow path for increasing the flow path resistance of the flow path resistance part.
  • the flow path resistance unit may include: first portions extending in a first direction, the direction connecting the inlet and the outlet to each other; And second portions extending in a second direction, which is a direction crossing with respect to the first direction, wherein the first and second portions may be alternately formed.
  • the flow path resistance part may further include a shape for increasing the flow path resistance of the flow path resistance part including a sharply expanding and a shorting flow path.
  • the other may be connected to an edge of any one of the first and second portions.
  • the other one may be connected between both ends of any one of the first and second portions.
  • the flow path resistance part may have a flow path resistance smaller than a forward path from the inlet to the outlet toward the inlet from the outlet.
  • the flow path resistance unit may include first and second inclined portions connecting the inlet and the outlet to each other; And a bypass portion in which the reverse path has a larger flow resistance.
  • the bypass portion may be connected between one side end of one of the inclined portions so as to be far from the outlet.
  • the main heat transfer part may include: a first region in which a fluid in a liquid state exists; A second region in which liquid and gaseous fluids are present; And a third region in which a gaseous fluid is present, and at least one channel of the second region to third region channels may be connected in communication with each other.
  • the method may further include a common header connected to the inlets of the flow resistance part.
  • the channels are longer than the length connected in a straight line from one side to the other side
  • the main heat transfer unit is formed to include a bent or curved flow path to extend for a long time, wherein the second plate is formed with a width smaller than the width of the main heat transfer channel, extending longer than the length connected in a straight line from the inlet to the outlet It includes a flow path resistance portion connected to one side of the main heat transfer portion, including a bent or curved flow path.
  • a first fluid may be introduced and discharged through the channels of the first plate, and a second fluid may be introduced and discharged through the channels of the second and third plates.
  • the main heat transfer portion of the third plate forms an upper portion of the second channel, and the main heat transfer portion of the second plate is the lower portion of the second channel.
  • the first plate may form a channel with at least one plate.
  • the second plate may further include a lower flow path enlargement part formed between the flow path resistance part and the main heat transfer part to gradually increase its width.
  • the third plate may further include an upper passage enlarger formed at a position corresponding to the lower passage enlarged portion.
  • the flow path resistance part may further include a bent or curved flow path for increasing the flow path resistance of the flow path resistance part.
  • the flow resistance part extends in the first direction extending in a first direction, which is a direction connecting the inlet and the outlet with each other, and in a second direction which is a direction crossing with the first direction.
  • Second portions, wherein the first and second portions can be formed alternately.
  • the flow path resistance part may further include a shape for increasing the flow path resistance of the flow path resistance part including a sharply expanding and a shorting flow path.
  • the other may be connected to an edge of any one of the first and second portions.
  • the other one may be connected between both ends of any one of the first and second portions.
  • the flow path resistance part may have a flow path resistance smaller than a forward path from the inlet to the outlet toward the inlet from the outlet.
  • the flow path resistance unit may include first and second inclined portions connecting the inlet and the outlet to each other; And a bypass portion in which the reverse path has a larger flow resistance.
  • the bypass portion may be connected between one side end of one of the inclined portions so as to be far from the outlet.
  • the steam generator heat exchanger according to at least one embodiment of the present invention configured as described above may increase the flow resistance in the flow path resistance portion, thereby making it possible to form more stable steam, thereby extending the life of the steam generator heat exchanger. Can be.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of channels formed in a second plate of a conventional heat exchanger.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of channels formed in a first plate of a conventional heat exchanger
  • 3 to 7 are conceptual views of channels formed in a second plate of a heat exchanger for a steam generator according to embodiments of the present invention.
  • FIGS. 8 to 12 are conceptual views of channels formed in a second plate of a heat exchanger for a steam generator according to embodiments of the present invention.
  • FIGS. 13A and 13B are conceptual views of channels formed in a second plate of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of channels formed in a third plate of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram of channels formed in a second plate of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram of channels formed in a first plate of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIGS. 14 to 16.
  • 19 and 20 are conceptual views illustrating the flow of fluid in the flow path resistance units shown in FIGS. 7 and 12, respectively.
  • the steam generator uses the heat of the primary system water to make the secondary system water into steam and supplies it to the turbine, and uses the supplied steam to rotate the turbine to generate electricity.
  • a plurality of heat transfer plates are stacked and arranged inside the steam generator. Then, when the first fluid passes through the first plate of the stacked heat transfer plates, the second fluid passing through the second plate is converted into steam by heat transmitted to the second plate formed in close proximity.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of channels C formed in the second plate 120 of a conventional heat exchanger
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of channels C formed in a first plate of a conventional heat exchanger.
  • shell and tube type steam generators having a wide operating range, especially in the case of using a tube as a secondary flow path, are provided with an orifice having a large flow resistance in the inlet region of each tube.
  • the conventional technique shown in d2 to d4 that simply reduces the flow path area should be implemented with an orifice of too small flow path to realize the required pressure drop, and blockage or flow path contamination during long-term operation. can cause fouling problems. This may limit their application to environments that require very long lifetimes, such as nuclear environments.
  • the flow path problem in the present invention refers to a phenomenon in which the cross-sectional area of the flow path is narrowed or blocked as the various impurities accumulate while the steam generator is operated for a long time, affecting the water supply flow rate. have.
  • first plate and the second plate may be configured to be installed at positions where the inlet or the outlet does not overlap each other, and thus, the shape of the printed board flow path as shown in FIG.
  • the heat exchanger or the heat exchanger for the steam generator is, unless otherwise specified, the general plate heat exchanger and the printed plate heat exchanger, as well as the case where there is a difference in the processing method or the bonding method of the plate (plate).
  • 3 to 7 are conceptual views of channels C formed in a second plate of a heat exchanger for a steam generator according to embodiments of the present invention.
  • the second plates 220, 320, 420, 520, and 620 include a plurality of channels C.
  • the widths of the channels C may be 1 m to several mm.
  • the channels C may be divided into main heat transfer parts 221, 321, 421, 521, and 621 and flow path resistance parts 222, 322, 422, 522, and 622, respectively.
  • Channels C of the main heat transfer parts 221, 321, 421, 521, and 621 are connected in a straight line from one side 221a, 321a, 421a, 521a, and 621a to the other side 221b, 321b, 421b, 521b, and 621b. It is formed to be bent to extend longer than the length. As a result, the length is longer than that connected in a straight line and the heat exchange area is greatly increased, thereby improving heat exchange performance. In the present invention, only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained even when the curved flow path is used, but the invention is not limited to the bent flow path.
  • the flow path resistance parts 222, 322, 422, 522, and 622 are formed to have a width smaller than the width of the channel formed in the main heat transfer parts 221, 321, 421, 521, and 621, and the inlets 222a, 322a, 422a, and 522a. It is formed to be bent to extend longer than the length connected in a straight line from, 622a to the outlets (222b, 322b, 422b, 522b, 622b).
  • the flow resistance parts 222, 322, 422, 522, and 622 may be connected to one side corresponding to the inlet of the main heat transfer parts 221, 321, 421, 521, and 621.
  • the flow path resistance parts 222, 322, 422, 522, and 622 form a channel having a longer length and a smaller width at the inlet area of the heat exchanger, thereby generating a large flow resistance, thereby allowing flow in each channel in a wide operating range. It can alleviate instability. This allows stable operation of the steam generator.
  • the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • flow path expanding parts 223, 323, 423, 523, and 623 are formed between the flow path resistance parts 222, 322, 422, 522, and 622 and the main heat transfer parts 221, 321, 421, 521, and 621. Can be.
  • the flow path expanding portions 223, 323, 423, 523, 623 are formed to gradually increase in width to prevent a sudden change in the flow of the cooling water.
  • FIG. 3 and 4 are structural examples of the invention in which a flow path structure in which the flow path area is reduced and the flow path length is increased in order to increase the flow resistance of the flow path resistance parts 222 and 322 is not necessarily limited to such a shape.
  • the flow resistance section 222 includes first portions 222c and second portions 222d.
  • the first portions 222c are portions extending in a first direction that connects the inlet and the outlet with each other, and the second portions 222d are portions extending in the second direction, which are directions crossing with respect to the first direction.
  • the first portions 222c and the second portions 222d may be alternately formed.
  • the other end is connected to an edge of any one of the first and second parts 222c and 222d.
  • the flow resistance part 322 includes a first inclined portion 322c and a second inclined portion 322d.
  • the first inclined portion and the second inclined portion are formed to communicate with each other at one side end.
  • FIGS. 3 to 4 are structural examples of the invention in which a flow path structure different from that of FIGS. 3 to 4 is applied to increase the flow path resistance of the flow path resistance parts 422 and 522, but is not necessarily limited thereto.
  • the flow resistance section 422 includes first portions 422c and second portions 422d.
  • the first portions 422c are portions extending in a first direction that connects the inlet and the outlet with each other, and the second portions 422d are portions extending in the second direction, which are directions crossing with respect to the first direction.
  • the first portions 422c and the second portions 422d may be alternately formed.
  • the other end is connected to an edge of one of the first and second parts 422c and 422d.
  • the lengths of the first and second portions 422c and 422d are different in length from those shown in FIG. 3, and also have more bent shapes. As a result, the flow path resistance can be larger.
  • the flow resistance part 522 includes first portions 522c and second portions 522d.
  • the first portions 522c are portions extending in a first direction connecting the inlet and the outlet to each other, and the second portions 522d are portions extending in the second direction that cross each other with respect to the first direction.
  • the first portions 522c and the second portions 522d may be alternately formed. Then, the other one is connected between both ends of any one of the first and second portions 522c and 522d.
  • the lengths of the first and second portions 522c and 522d are different from each other, and the lengths of the first and second portions 522c and 522d include a rapidly expanding flow path and a water supply shaft flow path. As a result, the flow path resistance can be made larger.
  • FIG. 7 is a configuration example of the invention in which different flow path structures are applied in the forward direction and the reverse direction in order to increase the reverse flow path resistance of the flow path resistance unit 622, and the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the flow resistance part 622 includes a first inclined portion 622c and a second inclined portion 622d.
  • the flow path resistance portion 622 is formed in the forward path from the inlet to the outlet is smaller than the reverse path from the exit toward the inlet.
  • the reverse flow path resistance may be larger than the forward flow path resistance.
  • bypass portion 622e is formed in which the reverse path has a larger flow resistance.
  • the bypass portion 622e is connected between one side end of the other of the inclined portions so as to be far from the exit.
  • 8 to 12 are conceptual views of channels C formed in a second plate of a heat exchanger according to embodiments of the present invention. 8 to 12 may be applied to the first plate by reversing the flow direction of FIG. 1 (d1).
  • the second plates 1220, 1320, 1420, 1520, and 1620 include a plurality of channels C.
  • the widths of the channels C may be 1 m to several mm.
  • Channels C formed in the second plates 1220, 1320, 1420, 1520, and 1620 are respectively the main heat transfer parts 1221, 1321, 1421, 1521, and 1621 and the flow resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and the like. 1622).
  • Channels C of the main heat transfer parts 1221, 1321, 1421, 1521, and 1621 are connected in a straight line from one side 1221a, 1321a, 1421a, 1521a, and 1621a to the other side 1221b, 1321b, 1421b, 1521b, and 1621b. It is formed to be bent to extend longer than the length.
  • the length is longer than that connected in a straight line and the heat exchange area is greatly increased, thereby improving heat exchange performance.
  • the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • the flow path resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and 1622 are formed to have a width smaller than the width of the channel formed in the main heat transfer parts 1221, 1321, 1421, 1521, and 1621, and the inlets 1221a, 1321a, 1421a, and 1521a. It is formed to be bent to extend longer than the length connected in a straight line from the 1621a to the outlet (1221b, 1321b, 1421b, 1521b, 1621b).
  • the flow path resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and 1622 may be connected to one side corresponding to an inlet of the main heat transfer parts 1221, 1321, 1421, 1521, and 1621.
  • the flow path resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and 1622 form a channel having a longer length and a smaller width in the inlet area of the heat exchanger, thereby generating a large flow path resistance to flow in each channel in a wide operating range. It can alleviate instability. This allows stable operation of the steam generator.
  • the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • flow path expanding parts 1223, 1323, 1423, 1523, and 1623 may be formed between the flow path resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and 1622 and the main heat transfer parts 1221, 1321, 1421, 1521, and 1621. Can be.
  • the flow path expanding portions 1223, 1323, 1423, 1523, and 1623 are formed to gradually increase in width to prevent a sudden change in the flow of the cooling water.
  • common headers 1224, 1324, 1424, 1524, and 1624 are formed at the inlets of the flow path resistance parts 1222, 1322, 1422, 1522, and 1622.
  • the second fluid supplied through the common headers 1224, 1324, 1424, 1524, and 1624 is distributed to the respective channels C of the second plates 1220, 1320, 1420, 1520, and 1620.
  • FIGS. 8 and 9 are structural examples of the invention in which a flow path structure in which the flow path area is reduced and the flow path length is increased in order to increase the flow resistance of the flow path resistance parts 1222 and 1322 is not necessarily limited to this shape.
  • the flow resistance section 1222 includes first portions 1222c and second portions 1222d.
  • the first portions 1222c are portions extending in a first direction connecting the inlet 1222a and the outlet 1222b to each other, and the second portions 1222d are in a second direction crossing the first direction. Extending parts.
  • the first portions 1222c and the second portions 1222d may be alternately formed. The other end is connected to an edge of any one of the first and second parts 1222c and 1222d.
  • the flow resistance part 1322 includes a first inclined portion 1322c and a second inclined portion 1322d.
  • the first inclined portion 1322c and the second inclined portion 1322d are formed to communicate with each other at one end.
  • 10 and 11 are structural examples of the invention in which a flow path structure different from those of FIGS. 8 to 9 is applied to increase the flow path resistance of the flow path resistance parts 1422 and 1522, and is not necessarily limited to this shape.
  • the flow resistance portion 1422 includes first portions 1422c and second portions 1422d.
  • the first portions 1422c are portions extending in a first direction connecting the inlet and the outlet to each other, and the second portions 1422d are portions extending in the second direction that cross the first direction.
  • the first portions 1422c and the second portions 1422d may be alternately formed.
  • the other end is connected to an edge of one of the first and second parts 1422c and 1422d.
  • the lengths of the first and second portions 1422c and 1422d are each different in length from those shown in FIG. 3, and have more bent shapes. As a result, the flow path resistance can be made larger.
  • the flow path resistor portion 1522 includes first portions 1522c and second portions 1522d.
  • the first portions 1522c are portions extending in a first direction that connects the inlet and the outlet to each other, and the second portions 1522d are portions extending in the second direction, which are directions crossing with respect to the first direction.
  • the first portions 1522c and the second portions 1522d may be alternately formed. Then, the other one is connected between both ends of any one of the first and second portions 1522c and 1522d.
  • the lengths of the first and second portions 1522c and 1522d are different from each other, and the lengths of the first and second portions 1522c and 1522d include a rapidly expanding flow path and a water supply shaft flow path. As a result, the flow path resistance can be larger.
  • FIG. 12 is a configuration example of the invention in which different flow path structures are applied in the forward direction and the reverse direction to increase the reverse flow path resistance of the flow path resistance part 1622, and are not necessarily limited to this shape.
  • the flow resistance section 1622 includes a first inclined portion 1622c and a second inclined portion 1622d.
  • the flow path resistance portion 1622 is formed in the forward path from the inlet to the outlet is smaller than the reverse path from the outlet toward the inlet.
  • the reverse flow path resistance may be larger than the forward flow path resistance.
  • bypass portion 1622e is formed in which the reverse path has a larger flow resistance.
  • the bypass portion 1622e is connected between the opposite side ends of the other of one of the inclined portions 1622c and 1622d away from the exit.
  • FIGS. 13A and 13B are conceptual views of channels C formed in the second plate 220 of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • the channels C may be divided into a main heat transfer part 221 and a flow path resistance part 222, respectively.
  • Channels C of the main heat transfer part 221 are formed to be bent to extend longer than the length connected in a straight line from one side (221a) to the other side (221b). As a result, the length is longer than that of a straight line, which greatly increases the heat exchange area.
  • Heat exchange performance is improved.
  • only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • the main heat transfer part 221 includes a first region R1 in which a fluid in a liquid state exists, a second region R2 in which a liquid in a liquid state and a gas state exists, and a third region R3 in which a fluid in a gas state exists. Can be partitioned into
  • channels C of the second region R2 or the third region R3 may be connected to each other.
  • the channels C of the second region R2 adjacent to the third region R3 may be connected to each other. This allows the gaseous fluid to move through the channels C more easily.
  • the flow path resistance part 222 is formed to have a width smaller than the width of the channel formed in the main heat transfer part 221 and is bent to extend longer than a length connected in a straight line from the inlet 222a to the outlet 222b.
  • the flow path resistance part 222 may be connected to one side corresponding to the inlet of the main heat transfer part 221.
  • the flow path resistance part 222 forms a channel having a longer length and a smaller width at the inlet area of the heat exchanger, thereby generating a large flow resistance, thereby alleviating the flow instability in each channel in a wide operating range. This allows stable operation of the steam generator.
  • only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • a flow path expanding part 223 may be formed between the flow path resistance part 222 and the main heat transfer part 221.
  • the flow path enlarger 223 is formed to gradually increase its width to prevent a sudden change in flow of the coolant.
  • the flow path resistance part 222 includes first parts 212c and second parts 212d.
  • the first portions 212c are portions extending in the first direction that connects the inlet and the outlet with each other, and the second portions 212d are portions extending in the second direction that cross the first direction.
  • the first portions 212c and the second portions 212d may be alternately formed.
  • the other end is connected to an edge of one of the first and second parts 212c and 212d.
  • 13A shown in the present invention is a configuration example of the invention in which some flow paths are in communication, and the shape in which the communication is in communication is not necessarily limited to such a shape.
  • FIG. 13B when the majority of the main heat transfer part 221 is configured to communicate, the main heat transfer part 221 exhibits characteristics similar to those of the shell side of the shell & tube type heat exchanger. Therefore, the flow path resistance unit 222 serves as an economizer that equalizes flow distribution and improves heat transfer characteristics.
  • FIG. 13B illustrated in the present invention is a configuration example of the invention that mostly communicates with the main heat transfer part 221 flow path, and the shape for communication is not necessarily limited to such a shape.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of channels (C) formed in the third plate of the steam generator heat exchanger according to another embodiment of the present invention
  • Figure 15 is a steam generator heat exchanger according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a conceptual diagram of channels C formed in the first plate of a heat exchanger for a steam generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIGS. 14 to 16
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIGS. 14 to 16.
  • the first to third plates 710, 720, and 730 are disposed to be stacked on each other.
  • the second plate 720 may be disposed on the first plate 710
  • the third plate 730 may be disposed on the second plate 720.
  • one or more other plates may be disposed on the third plate 730, and a second fluid may pass along the plate disposed on the third plate 730.
  • the second fluid receives heat from the first fluid and changes phase from liquid to gas.
  • the second and third plates 720 and 730 may form one channel at a predetermined interval. That is, as shown in FIG. 18, when the second plate 720 forms a lower portion of the channel, the third plate 730 may form an upper portion of the channel.
  • the predetermined period may be the main heat transfer parts 721 and 731 of the channels C formed in the second and third plates 720 and 730, respectively.
  • the channels C of the second plate 720 may be divided into a main heat transfer part 721 and a flow path resistance part 722, respectively.
  • the channels C of the main heat transfer part 721 are bent to extend longer than a length connected in a straight line from one side 721a to the other side 721a.
  • the length is longer than that connected in a straight line and the heat exchange area is greatly increased, thereby improving heat exchange performance.
  • only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • the flow path resistance part 722 is formed to have a width smaller than the width of the channel formed in the main heat transfer part 721 and is bent to extend longer than a length connected in a straight line from the inlet 722a to the outlet 722b.
  • the flow resistance part 722 may be connected to one side corresponding to the inlet of the main heat transfer part 721.
  • the flow path resistance part 722 forms a channel having a longer length and a smaller width in the inlet region of the heat exchanger, thereby generating a large flow resistance, thereby alleviating the flow instability in each channel in a wide operating range. This allows stable operation of the steam generator.
  • only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • a flow path expanding part 723 may be formed between the flow path resistance part 722 and the main heat transfer part 721.
  • the flow path enlarger 723 is formed to gradually increase its width to prevent a sudden change in the flow of the coolant.
  • the channels C of the third plate 730 do not include the flow path resistance portion, but only the main heat transfer portion 731 and the flow path expansion portion 733. This is because the second and third plates 720 and 730 form a lower portion of the channel and an upper portion of the channel, respectively.
  • the flow path resistance part 722 of the second plate 720 is connected to the flow path expanding parts 723 and 733 of the second and third plates 720 and 730.
  • the channels C formed in the first plate 710 may each include a main heat transfer part 711.
  • the channels C of the main heat transfer part 711 are bent to extend longer than a length connected in a straight line from one side 711a to the other side 711b.
  • the length is longer than that connected in a straight line and the heat exchange area is greatly increased, thereby improving heat exchange performance.
  • only the bent shape is shown, but similar effects can be obtained in the case of using a curved flow path, but not limited to the bent shape.
  • the plates shown in FIGS. 14 to 16 are merely examples of the plates of the heat exchanger. That is, as described for example with reference to FIGS. 3 to 13B, a flow path resistance part, a flow path expansion part or a common header may be formed on the plate according to the design condition of the heat exchanger.
  • FIGS. 7 and 12 are conceptual views illustrating the flow of fluid in the flow path resistance parts illustrated in FIGS. 7 and 12, respectively.
  • the flow resistance sections 612 and 622 include first inclined portions 612c and 622c and second inclined portions 612d and 622d.
  • the flow path resistance parts 612 and 622 have a flow path resistance smaller than that of the reverse path from the inlet to the inlet to the inlet, and the forward flow undergoes a gentle flow change than the reverse flow direction.
  • the reverse flow path resistance may be larger than the forward flow path resistance.
  • bypass portions 612e and 622e are formed in which the reverse path is longer and the flow directions are alternately interfering with each other to form a large flow path resistance.
  • Bypass portions 612e and 622e are connected between one side end of the other of the inclined portions so as to be far from the exit.
  • the fluid flows along the first inclined portions 612c and 622c and the second inclined portions 612d and 622d.
  • the reverse direction the fluid flows along the first inclined portions 612c and 622c. It flows toward the intermediate point of the 2nd inclination parts 612d and 622d through 622e.
  • the reverse path resistance may be greater than the forward path resistance.
  • the heat exchanger for the steam generator described above is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, the embodiments may be a combination of all or some of the embodiments selectively so that various modifications can be made It may be configured.
  • the present invention is a technology related to a compact steam generator improved to be able to use a printed board or plate heat exchanger for the use of the steam generator, it can be applied to a general industrial steam generator as well as various nuclear power plants.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기는, 플레이트 및 광화학적 식각 방법에 의해 상기 플레이트에 형성되는 채널들을 포함하고, 상기 채널들은, 일측에서 타측까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 형성되는 주열전달부 및 상기 주열전달부에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구에서 출구까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 상기 주열전달부의 일측에 연결되는 유로저항부를 포함한다.

Description

증기발생기용 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기
본 발명의 실시예들은 인쇄기판형 열교환기(printed circuit heat exchanger) 또는 판형 열교환기(plate type heat exchanger) 등을 안정적인 증기 생산용 증기발생기로서 활용하기 위한 기술이다. 즉 인쇄기판형증기발생기(printed circuit steam generator) 또는 판형증기발생기(plate type steam generator)에 관한 것이다.
인쇄기판형 열교환기는 기술은 영국 Heatric사에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 없앤 구조의 열교환기이다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 고집적도의 열교환 성능의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.
판형 열교환기는 100년 넘게 산업계에서 광범위하게 적용되고 있다. 판형 열교환기는 일반적으로 판을 압출하여 유로 체널을 형성하고, 판 사이를 가스켓을 사용하거나 일반 용접 또는 브레이징 용접을 사용하여 결합시킨다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기 보다는 작고 쉘&튜브(shell and tube)형 열교환기 보다는 우수한 특성이 있다. 또한 인쇄기판형 열교환기에 비해서는 제작이 간편한 특성이 있다.
그러나 종래의 인쇄기판형 또는 판형 열교환기는 이상 유동(two phase)이 발생하는 증발기 등의 분야에서는 운전조건이 제한된 범위에서 이용되어 왔다. 인쇄기판형 또는 판형 열교환기가 쉘&튜브(shell and tube)형 등 다른 형태의 열교환기에 비해 열전달 효율이 매우 우수 함에도 불구하고 증기발생기로 광범위하게 사용되지 못했던 이유는 유로채널에서의 유동불안 문제 때문이었다.
따라서, 유로채널에서의 유동불안을 해결하면서도 다양한 운전범위에서 안정적으로 증기를 형성할 수 있는 열교환기가 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 증기발생기로 사용될 수 있는 열교환기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 보다 향상된 구조를 가지며, 보다 안정적인 증기 형성이 가능한 열교환기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기는, 플레이트 및 상기 플레이트에 형성되는 채널들을 포함하고, 상기 채널들은, 일측에서 타측까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하는 주열전달부 및 상기 주열전달부에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구에서 출구까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 상기 주열전달부의 일측에 연결되는 유로저항부를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부와 상기 주열전달부 사이에 형성되어 점진적으로 그 폭이 증가하도록 형성되는 유로확대부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 절곡 또는 곡선 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 제1 부분들; 및 상기 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 제2 부분들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 부분들은 교대로 형성될 수 있다.
본 발명에 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 형상은 급확대 및 급축소 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 부분들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 부분들 중 어느 하나의 양측단 사이에 다른 하나가 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구에서 상기 출구를 향하는 순방향 경로가 상기 출구에서 상기 입구를 향하는 역방향 경로보다 유로저항이 작게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 제1 경사부들과 제2 경사부들; 및 상기 역방향 경로가 보다 유로저항이 크게 형성되는 우회부를 구비할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 우회부는, 상기 출구로부터 멀어지도록 상기 경사부들 중 어느 하나의 측단에서 다른 하나의 양측단 사이로 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 주열전달부는, 액체 상태의 유체가 존재하는 제1 영역; 액체와 기체 상태의 유체가 존재하는 제2 영역; 및 기체 상태의 유체가 존재하는 제3 영역을 구비하고, 상기 제2 영역 내지 제3영역 채널들의 적어도 하나 이상의 채널은 서로 연통되게 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부의 입구들에 연결되는 공통헤더를 더 포함할 수 있다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는, 서로 적층되는 제1 내지 제3 플레이트 및 상기 플레이트들에 형성되는 채널들을 포함하고, 상기 채널들은 일측에서 타측까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 형성되는 주열전달부를 구비하고, 상기 제2 플레이트는, 상기 주열전달부 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구에서 출구까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 상기 주열전달부의 일측에 연결되는 유로저항부를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 플레이트의 채널들을 통해 제1 유체가 유입 및 유출되고, 상기 제2 및 제3 플레이트의 채널들을 통해 제2 유체가 유입 및 유출될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 및 제3 플레이트가 겹쳐진 상태에서 상기 제3플레이트의 주열전달부가 제2채널의 상부를 형성하고, 상기 제2플레이트의 주열전달부가 제2 채널의 하부를 형성하고, 상기 제1플레이트는 적어도 하나 이상의 플레이트로 채널을 형성할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 플레이트는, 상기 유로저항부와 상기 주열전달부 사이에 형성되어 점진적으로 그 폭이 증가하도록 형성되는 하부 유로확대부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제3 플레이트는 상기 하부 유로확대부에 대응하는 위치에 형성되는 상부 유로확대부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 절곡 또는 곡선 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 제1 부분들 및 상기 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 제2 부분들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 부분들은 교대로 형성될 수 있다.
본 발명에 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 형상은 급확대 및 급축소 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 부분들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 부분들 중 어느 하나의 양측단 사이에 다른 하나가 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구에서 상기 출구를 향하는 순방향 경로가 상기 출구에서 상기 입구를 향하는 역방향 경로보다 유로저항이 작게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유로저항부는, 상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 제1 경사부들과 제2 경사부들; 및 상기 역방향 경로가 보다 유로저항이 크게 형성되는 우회부를 구비할 수 있다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 우회부는, 상기 출구로부터 멀어지도록 상기 경사부들 중 어느 하나의 측단에서 다른 하나의 양측단 사이로 연결될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 증기발생기용 열교환기는 유로저항부에서 유로저항을 증가시킴으로써, 보다 안정적인 증기 형성이 가능하고, 이에 따라 증기발생기용 열교환기의 수명이 연장될 수 있다.
또한, 증기발생기에 보다 넓은 유로 면적을 적용할 수 있어, 유로 오염 문제를 완화시킬 수 있다.
그리고, 유로를 바꾸어 주는 단순한 방식을 이용하므로 종래의 증기발생기용 열교환기에 접목될 수 있다. 또한, 보다 컴팩트하게 증기발생기용 열교환기를 제조할 수 있으며, 열전달이 발생하는 핵심부분에서 용접부들 제거할 수 있다.
도 1은 종래의 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 2는 종래의 열교환기 중 제1 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도들.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예들에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도들.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제3 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제1 플레이트에 형성되는 채널들의 개념도.
도 17은 도 14 내지 도 16의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 상태에서의 단면도.
도 18은 도 14 내지 도 16의 라인 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 상태에서의 단면도.
도 19와 도 20은 각각 도 7과 도 12에 도시된 유로저항부에서 유체의 흐름을 도시한 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 증기발생기용 열교환기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해서는 동일?유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
증기발생기는 1차 계통수의 열을 이용하여 2차 계통수를 증기로 만들어 터빈에 공급하고, 공급된 증기를 이용하여 터빈을 돌려 발전을 한다. 증기발생기의 내부에는 다수의 열전달 플레이트가 적층되어 배치되어 있다. 그리고, 적층된 열전달 플레이트 중 제1 플레이트로 제1 유체가 통과하면, 근접하여 형성되는 제2 플레이트에 전달되는 열로 제2 플레이트를 통과하는 제2 유체가 증기로 바뀐다.
도 1은 종래의 열교환기 중 제2 플레이트(120)에 형성되는 채널(C)들의 개념도이고, 도 2는 종래의 열교환기 중 제1 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(110)에 형성된 채널(C)들을 따라 제1 냉각수가 통과하면 제2 플레이트(120)로 열이 전달된다. 전달된 열은 제2 플레이트(120)를 따라 흐르는 제2 냉각수를 가열하게 되고, 이로 인해 증기가 발생하게 된다.
이 때, 일반적으로 유로채널(flow channel)로 구성된 이상 유동(two phase)이 발생하는 증기발생기에서는 단순히 종래의 인쇄기판형 열교환기 유로(도 1의 d1)을 적용하는 경우 증기가 형성되면서 밀도가 급격히 증가하고, 이로 인한 밀도파가 유로방향의 앞뒤로 전파되어 유동이 불안해 진다. 단상영역과 이상영역의 압력강하 위상차가 서로 되먹임을 하며 유동불안을 증폭시키기 때문이다. 특히 공통헤더에 연결된 복수개의 유로채널로 구성된 증기발생기의 경우 이러한 현상은 유로채널간의 시간차 유동불안 (parallel channel oscillation)으로 발전해 증기발생기로서의 기능을 상실하게 한다. 이러한 현상은 증기발생기의 기동 혹은 다른 목적의 저출력운전모드가 필요한 운전범위가 넓은 응용의 경우 특히 중요한 문제가 된다.
이러한 유동현상을 완화하고자 일반적으로 운전범위가 넓은 쉘&튜브(shell and tube) 형 증기발생기, 특히 튜브를 이차 유로로 이용하는 경우에는 각 튜브의 입구 영역에 유로저항이 큰 오리피스를 설치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단순히 유로면적을 줄이는 종래의 기술(d2 내지 d4에 도시) 은 요구되는 압력강하를 구현하기 위해 너무 작은 유로의 오리피스로 구현해야 하고, 장기간 운전시 유로막힘 또는 유로오염(fouling) 문제를 유발할 수 있다. 이로 인해 원자력 환경과 같이 매우 긴 수명을 가져야 하는 환경에는 적용이 제한될 수 있다. 본 발명에서 유로오염 문제는 증기발생기를 장기간 운전하면서, 각종 불순물이 누적됨에 따라 유로 단면적이 좁아지거나 막혀 급수유량에 영향을 주는 현상 등을 의미하며, 입구 유로단면적이 작을수록 이러한 현상이 가속될 수 있다.
그리고 제1 플레이트와 제2 플레이트는 입구 또는 출구가 서로 중복되지 않는 위치에 설치되도록 구성되면 되므로 반드시 도 1 또는 도 2과 같은 인쇄기판 유로 형상을 적용해야 하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에서 열교환기 또는 증기발생기용 열교환기라 함은, 특별한 언급이 없는 한, 일반적인 판형 열교환기와 인쇄기판형 열교환기 뿐만 아니라 판(플레이트)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우도 모두 포괄적으로 지칭한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도들이다.
제2 플레이트(220, 320, 420, 520, 620)를 통해 제2 유체가 통과하면서 액체에서 기체로 상이 변하여 증기가 발생되게 된다. 제2 플레이트(220, 320, 420, 520, 620)는 복수의 채널(C)들을 포함하는데, 이러한 채널(C)들의 폭은 1m 내지 수mm가 될 수 있다.
채널(C)들은 각각 주열전달부(221, 321, 421, 521, 621)와 유로저항부(222, 322, 422, 522, 622)로 구획될 수 있다. 주열전달부(221, 321, 421, 521, 621)의 채널(C)들은 일측(221a, 321a, 421a, 521a, 621a)에서 타측(221b, 321b, 421b, 521b, 621b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 이로 인해, 직선으로 연결되는 것보다 길이가 보다 길어져 열교환 면적이 크게 증가하므로 열교환성능이 향상된다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상의 유로에 한정하는 것은 아니다.
유로저항부(222, 322, 422, 522, 622)는 주열전달부(221, 321, 421, 521, 621)에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구(222a, 322a, 422a, 522a, 622a)에서 출구(222b, 322b, 422b, 522b, 622b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 유로저항부(222, 322, 422, 522, 622)는 주열전달부(221, 321, 421, 521, 621)의 입구에 해당하는 일측에 연결될 수 있다. 유로저항부(222, 322, 422, 522, 622)는 열교환기의 입구영역에 보다 긴 길이와 보다 작은 폭을 갖도록 채널을 형성함으로써, 큰 유로저항을 발생시켜 넓은 운전범위에서 각 채널에서의 유동 불안정 현상을 완화시킬 수 있다. 이로 인해, 증기발생기의 안정적인 운전이 가능하다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 유로저항부(222, 322, 422, 522, 622)와 주열전달부(221, 321, 421, 521, 621) 사이에 유로확대부(223, 323, 423, 523, 623)가 형성될 수 있다. 유로확대부(223, 323, 423, 523, 623)는 그 폭이 점진적으로 증가하도록 형성되어 냉각수의 급격한 유동의 변화를 방지한다.
도 3과 도 4는 유로저항부(222, 322)의 유로저항을 증가시키기 위해 유로면적을 줄이고 유로길이를 증가시키는 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 유로저항부(222)는 제1 부분(222c)들과 제2 부분(222d)들을 구비한다. 제1 부분(222c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(222d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(222c)들과 제2 부분(222d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(222c, 222d)들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결된다.
도 4를 참조하면, 유로저항부(322)는 제1 경사부(322c)와 제2 경사부(322d)를 구비한다. 제1 경사부와 제2 경사부는 일측단에서 서로 연통하도록 형성된다.
도 5과 도 6은 유로저항부(422, 522)의 유로저항을 증가시키기 위해 도3내지 도4와 다른 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 유로저항부(422)는 제1 부분(422c)들과 제2 부분(422d)들을 구비한다. 제1 부분(422c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(422d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(422c)들과 제2 부분(422d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(422c, 422d)들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결된다. 제1 및 제2 부분(422c, 422d)들의 길이는 도 3에 도시된 바와 달리 각각 그 길이가 다르게 형성되고 또한 더 많은 절곡 형상을 갖는다. 이로 인해, 유로 저항이 보다 커질 수 있다.
도 6을 참조하면, 유로저항부(522)는 제1 부분(522c)들과 제2 부분(522d)들을 구비한다. 제1 부분(522c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(522d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(522c)들과 제2 부분(522d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(522c, 522d)들 중 어느 하나의 양측단 사이에 다른 하나가 연결된다. 제1 및 제2 부분(522c, 522d)들의 길이는 도 3에 도시된 바와 달리 각각 그 길이가 다르게 형성되고 또한 급확대 유로와 급수축 유로를 포함하고 있어 유로저항이 더 큰 형상을 갖는다. 이로 인해, 유로 저항이 보다 커질 수 있다.
도 7은 유로저항부(622)의 역방향 유로저항을 증가시키기 위해 순방향과 역방향에 서로 다른 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 유로저항부(622)는 제1 경사부(622c)와 제2 경사부(622d)를 구비한다. 여기서, 유로저항부(622)는 입구에서 출구를 향하는 순방향 경로가 출구에서 입구를 향하는 역방향 경로보다 유로저항이 작게 형성된다. 이로 인해, 역방향 유로 저항이 순방향 유로 저항보다 커질 수 있다.
이를 위해, 역방향 경로가 보다 유로저항이 크게 형성되는 우회부(622e)가 형성된다. 우회부(622e)는 출구로부터 멀어지도록 경사부들 중 어느 하나의 측단에서 다른 하나의 양측단 사이로 연결된다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예들에 따르는 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도들이다. 도 8 내지 도 12를 제2 플레이트로 적용하는 경우에는 도 1(d1)의 유동방향을 반대로 바꾸어 제1 플레이트로 적용할 수 있다.
제2 플레이트(1220, 1320, 1420, 1520, 1620)는 복수의 채널(C)들을 포함하는데, 이러한 채널(C)들의 폭은 1m 내지 수mm가 될 수 있다.
제2 플레이트(1220, 1320, 1420, 1520, 1620)에 형성되는 채널(C)들은 각각 주열전달부(1221, 1321, 1421, 1521, 1621)와 유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)로 구획될 수 있다. 주열전달부(1221, 1321, 1421, 1521, 1621)의 채널(C)들은 일측(1221a, 1321a, 1421a, 1521a, 1621a)에서 타측(1221b, 1321b, 1421b, 1521b, 1621b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 이로 인해, 직선으로 연결되는 것보다 길이가 보다 길어져 열교환 면적이 크게 증가하므로 열교환성능이 향상된다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)는 주열전달부(1221, 1321, 1421, 1521, 1621)에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구(1221a, 1321a, 1421a, 1521a, 1621a)에서 출구(1221b, 1321b, 1421b, 1521b, 1621b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)는 주열전달부(1221, 1321, 1421, 1521, 1621)의 입구에 해당하는 일측에 연결될 수 있다. 유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)는 열교환기의 입구영역에 보다 긴 길이와 보다 작은 폭을 갖도록 채널을 형성함으로써, 큰 유로저항을 발생시켜 넓은 운전범위에서 각 채널에서의 유동 불안정 현상을 완화시킬 수 있다. 이로 인해, 증기발생기의 안정적인 운전이 가능하다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)와 주열전달부(1221, 1321, 1421, 1521, 1621) 사이에 유로확대부(1223, 1323, 1423, 1523, 1623)가 형성될 수 있다. 유로확대부(1223, 1323, 1423, 1523, 1623)는 그 폭이 점진적으로 증가하도록 형성되어 냉각수의 급격한 유동의 변화를 방지한다.
또한, 유로저항부(1222, 1322, 1422, 1522, 1622)의 입구에 공통헤더(1224, 1324, 1424, 1524, 1624)가 형성된다. 공통헤더(1224, 1324, 1424, 1524, 1624)를 통해 공급되는 제2 유체가 제2 플레이트(1220, 1320, 1420, 1520, 1620)의 각 채널(C)들로 분배된다.
도 8과 도 9는 유로저항부(1222, 1322)의 유로저항을 증가시키기 위해 유로면적을 줄이고 유로길이를 증가시키는 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 유로저항부(1222)는 제1 부분(1222c)들과 제2 부분(1222d)들을 구비한다. 제1 부분(1222c)들은 입구(1222a)와 출구(1222b)를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(1222d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(1222c)들과 제2 부분(1222d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(1222c, 1222d)들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결된다.
도 9를 참조하면, 유로저항부(1322)는 제1 경사부(1322c)와 제2 경사부(1322d)를 구비한다. 제1 경사부(1322c)와 제2 경사부(1322d)는 일측단에서 서로 연통하도록 형성된다.
도 10과 도 11은 유로저항부(1422, 1522)의 유로저항을 증가시키기 위해 도8내지 도9와 다른 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 유로저항부(1422)는 제1 부분(1422c)들과 제2 부분(1422d)들을 구비한다. 제1 부분(1422c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(1422d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(1422c)들과 제2 부분(1422d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(1422c, 1422d)들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결된다. 제1 및 제2 부분(1422c, 1422d)들의 길이는 도 3에 도시된 바와 달리 각각 그 길이가 다르게 형성되고 또한 더 많은 절곡된 형상을 갖는다. 이로 인해, 유로 저항이 보다 커질 수 있다.
도 11을 참조하면, 유로저항부(1522)는 제1 부분(1522c)들과 제2 부분(1522d)들을 구비한다. 제1 부분(1522c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(1522d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(1522c)들과 제2 부분(1522d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(1522c, 1522d)들 중 어느 하나의 양측단 사이에 다른 하나가 연결된다. 제1 및 제2 부분(1522c, 1522d)들의 길이는 도 3에 도시된 바와 달리 각각 그 길이가 다르게 형성되고 또한 급확대 유로와 급수축 유로를 포함하고 있어 유로저항이 더 큰 형상을 갖는다. 이로 인해, 유로 저항이 보다 커질 수 있다.
도 12는 유로저항부(1622)의 역방향 유로저항을 증가시키기 위해 순방향과 역방향에 서로 다른 유로구조를 적용한 발명의 구성례이며 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 12를 참조하면, 유로저항부(1622)는 제1 경사부(1622c)와 제2 경사부(1622d)를 구비한다. 여기서, 유로저항부(1622)는 입구에서 출구를 향하는 순방향 경로가 출구에서 입구를 향하는 역방향 경로보다 유로저항이 작게 형성된다. 이로 인해, 역방향 유로 저항이 순방향 유로 저항보다 커질 수 있다.
이를 위해, 역방향 경로가 보다 유로저항이 크게 형성되는 우회부(1622e)가 형성된다. 우회부(1622e)는 출구로부터 멀어지도록 경사부들(1622c, 1622d) 중 어느 하나의 측단에서 다른 하나의 양측단 사이로 연결된다.
도 13a및 도 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트(220)에 형성되는 채널(C)들의 개념도이다.
도 13a를 참조하면, 채널(C)들은 각각 주열전달부(221)와 유로저항부(222)로 구획될 수 있다. 주열전달부(221)의 채널(C)들은 일측(221a)에서 타측(221b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 이로 인해, 직선으로 연결되는 것보다 길이가 보다 길어져 열교환 면적이 크게 증가하므로
열교환성능이 향상된다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
주열전달부(221)는 액체 상태의 유체가 존재하는 제1 영역(R1)과, 액체와 기체 상태의 유체가 존재하는 제2 영역(R2) 및 기체 상태의 유체가 존재하는 제3 영역(R3)으로 구획될 수 있다.
그리고, 제2 영역(R2) 또는 제3 영역(R3)의 채널(C)들은 서로 연통되게 연결될 수 있다. 보다 자세하게는 제3 영역(R3)에 근접한 제2 영역(R2)의 채널(C)들이 서로 연통되게 연결될 수 있다. 이로 인하여 기체 상태의 유체가 보다 쉽게 채널(C)들을 이동할 수 있다.
유로저항부(222)는 주열전달부(221)에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구(222a)에서 출구(222b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 유로저항부(222)는 주열전달부(221)의 입구에 해당하는 일측에 연결될 수 있다. 유로저항부(222)는 열교환기의 입구영역에 보다 긴 길이와 보다 작은 폭을 갖도록 채널을 형성함으로써, 큰 유로저항을 발생시켜 넓은 운전범위에서 각 채널에서의 유동 불안정 현상을 완화시킬 수 있다. 이로 인해, 증기발생기의 안정적인 운전이 가능하다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 유로저항부(222)와 주열전달부(221) 사이에 유로확대부(223)가 형성될 수 있다. 유로확대부(223)는 그 폭이 점진적으로 증가하도록 형성되어 냉각수의 급격한 유동의 변화를 방지한다.
다시, 도 13a를 참조하면, 유로저항부(222)는 제1 부분(212c)들과 제2 부분(212d)들을 구비한다. 제1 부분(212c)들은 입구와 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 부분들이며, 제2 부분(212d)들은 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 부분들이다. 제1 부분(212c)들과 제2 부분(212d)들은 교대로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 부분(212c, 212d)들 중 어느 하나의 측단(edge)에 다른 하나가 연결된다. 본 발명에서 도시한 도 13a는 일부 유로를 연통되게 하는 발명의 구성례이며 연통되게 하는 형상이 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
또한, 도 13b을 참조하면, 주열전달부(221) 대부분이 연통되게 구성되는 경우에 주열전달부(221)는 쉘&튜브형 열교환기의 쉘측의 현상과 유사한 특성을 보인다. 따라서 유로저항부(222)는 유량분배를 균일화해 주고 열전달 특성을 향상시켜주는 이코노마이저(economizer) 역할을 수행한다. 본 발명에서 도시한 도 13b는 대부분 주열전달부(221) 유로를 연통되게 하는 발명의 구성례이며 연통되게 하는 형상이 반드시 이러한 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제3 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도이며, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제2 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도이고, 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 증기발생기용 열교환기 중 제1 플레이트에 형성되는 채널(C)들의 개념도이다.
그리고, 도 17은 도 14 내지 도 16의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 상태에서의 단면도이고, 도 18은 도 14 내지 도 16의 라인 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 상태에서의 단면도이다.
도 14 내지 도 18을 참조하면, 제1 내지 제3 플레이트(710, 720, 730)는 서로 적층되도록 배치된다. 보다 자세하게는 제1 플레이트(710) 상에 제2 플레이트(720)가 배치되고, 제2 플레이트(720) 상에 제3 플레이트(730)가 배치될 수 있다. 도시하지는 않았지만 제3 플레이트(730) 상에 다른 하나 이상의 플레이트들이 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(730) 상에 배치된 플레이트를 따라서 제2 유체가 통과할 수 있다.
제1 플레이트(710)를 따라 제1 유체가 통과하면서 제2 및 제3 플레이트(720, 730)를 따라 흐르는 제2 유체에 열을 전달한다. 제2 유체는 제1 유체로부터 열을 전달받아 액체에서 기체로 상이 변하게 된다.
*87이 때, 제2 및 제3 플레이트(720, 730)는 일정구간에서 하나의 채널을 형성할 수도 있다. 즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(720)가 채널의 하부를 형성하면 제3 플레이트(730)는 채널의 상부를 형성할 수 있다. 여기서 일정구간은 각각 제2 및 제3 플레이트(720, 730)에 형성된 채널(C)들의 주열전달부(721, 731)들이 될 수 있다.
도 15를 다시 참조하면, 제2 플레이트(720)의 채널(C)들은 각각 주열전달부(721)와 유로저항부(722)로 구획될 수 있다. 주열전달부(721)의 채널(C)들은 일측(721a)에서 타측(721a)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 이로 인해, 직선으로 연결되는 것보다 길이가 보다 길어져 열교환 면적이 크게 증가하므로 열교환성능이 향상된다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
유로저항부(722)는 주열전달부(721)에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구(722a)에서 출구(722b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 유로저항부(722)는 주열전달부(721)의 입구에 해당하는 일측에 연결될 수 있다. 유로저항부(722)는 열교환기의 입구영역에 보다 긴 길이와 보다 작은 폭을 갖도록 채널을 형성함으로써, 큰 유로저항을 발생시켜 넓은 운전범위에서 각 채널에서의 유동 불안정 현상을 완화시킬 수 있다. 이로 인해, 증기발생기의 안정적인 운전이 가능하다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 유로저항부(722)와 주열전달부(721) 사이에 유로확대부(723)가 형성될 수 있다. 유로확대부(723)는 그 폭이 점진적으로 증가하도록 형성되어 냉각수의 급격한 유동의 변화를 방지한다.
다시 도 14를 참조하면, 제3 플레이트(730)의 채널(C)들은 유로저항부를 구비하지 않고, 주열전달부(731)와 유로확대부(733)만을 구비하고 있다. 제2 및 제3 플레이트(720, 730)가 각각 채널의 하부와 채널의 상부를 형성하기 때문이다. 제2 플레이트(720)의 유로저항부(722)는 제2 및 제3 플레이트(720, 730)의 유로확대부(723, 733)들에 연결된다.
다시 도 16을 참조하면, 제1 플레이트(710)에 형성되는 채널(C)들은 각각 주열전달부(711)를 구비한다. 주열전달부(711)의 채널(C)들은 일측(711a)에서 타측(711b)까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡되게 형성된다. 이로 인해, 직선으로 연결되는 것보다 길이가 보다 길어져 열교환 면적이 크게 증가하므로 열교환성능이 향상된다. 본 발명에서는 절곡된 형상만 도시하였으나 곡선유로를 이용하는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 절곡된 형상에 한정하는 것은 아니다.
도 14 내지 도 16에 도시된 플레이트들은 열교환기의 플레이트를 구성하는 일 예를 든 것에 불과하다. 즉, 도 3 내지 도 13b를 참조하여 예를 들어 설명한 바와 같이, 열교환기의 설계조건에 따라 플레이트 상에 유로저항부, 유로확대부 또는 공통헤더가 형성될 수 있다.
도 19와 도 20은 각각 도 7과 도 12에 도시된 유로저항부에서 유체의 흐름을 도시한 개념도이다. 도시된 바와 같이, 유로저항부(612, 622)는 제1 경사부(612c, 622c)와 제2 경사부(612d, 622d)를 구비한다. 여기서, 유로저항부(612, 622)는 입구에서 출구를 향하는 순방향 경로가 출구에서 입구를 향하는 역방향 경로보다 유로저항이 작게 형성되고 순방향 유동은 역방향 유로방향보다 완만한 유동변화를 거치게 된다. 이로 인해, 역방향 유로 저항이 순방향 유로 저항보다 커질 수 있다.
이를 위해, 역방향 경로가 보다 길어지고 유동방향이 엇갈려 상호 방해해 유로저항이 크게 형성되는 우회부(612e, 622e)가 형성된다. 우회부(612e, 622e)는 출구로부터 멀어지도록 경사부들 중 어느 하나의 측단에서 다른 하나의 양측단 사이로 연결된다.
순방향으로는 제1 경사부(612c, 622c)와 제2 경사부(612d, 622d)를 따라 유체가 흐르게 되며, 역방향으로는 제1 경사부(612c, 622c)를 따라 흐르다가 우회부(612e, 622e)를 거쳐 제2 경사부(612d, 622d)의 중간 지점을 향하여 흐르게 된다. 이로 인하여 역방향 경로가 순방향 경로보다 길어지고 유동방향이 엇갈려 상호 방해 하므로, 역방향 유로 저항이 순방향 유로 저항보다 커질 수 있다.
상기와 같이 설명된 증기발생기용 열교환기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 인쇄기판형 또는 판형 열교환기를 증기발생기의 용도로 활용가능 하도록 개선한 컴팩트한 증기발생기와 관련된 기술로서, 다양한 원전 뿐만 아니라 일반 산업용 증기발생기에도 적용이 가능하다.

Claims (20)

  1. 플레이트; 및
    상기 플레이트에 형성되는 채널들을 포함하고,
    상기 채널들은,
    일측에서 타측까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 형성되는 주열전달부; 및
    상기 주열전달부에 형성된 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구에서 출구까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 상기 주열전달부의 일측에 연결되는 유로저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로저항부와 상기 주열전달부 사이에 형성되어 점진적으로 그 폭이 증가하도록 형성되는 유로확대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 제1 부분들; 및
    상기 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 제2 부분들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 부분들은 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 형상을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 형상은 절곡 또는 곡선 유로 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위한 형상은 유로의 직경이 급확대되거나 급축소되는 유로를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 입구에서 상기 출구를 향하는 순방향 경로와 상기 출구에서 상기 입구를 향하는 역방향 경로의 유로저항이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주열전달부는,
    액체 상태의 유체가 존재하는 제1 영역;
    액체와 기체 상태의 유체가 존재하는 제2 영역; 및
    기체 상태의 유체가 존재하는 제3 영역을 구비하고,
    상기 제1 영역 내지 제3영역의 채널들의 적어도 하나 이상의 채널은 서로 연통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    열교환기 입구의 유량을 균일화하고 단상 영역에서의 열교환 효율을 증가시키는 이코노마이저 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  10. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트는 광화학적 식각 방법에 의해 채널이 형성되거나 압출하여 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  11. 서로 적층되는 제1 내지 제3 플레이트; 및
    상기 플레이트들에 형성되는 채널들을 포함하고,
    상기 채널들은 일측에서 타측까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 형성되는 주열전달부를 구비하고,
    상기 제2 플레이트는,
    상기 주열전달부 채널의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 입구에서 출구까지 직선으로 연결되는 길이보다 길게 연장되도록 절곡 또는 곡선 유로를 포함하여 상기 주열전달부의 일측에 연결되는 유로저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 채널들을 통해 제1 유체가 유입 및 유출되고,
    상기 제2 및 제3 플레이트의 채널들을 통해 제2 유체가 유입 및 유출되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 플레이트가 겹쳐진 상태에서 상기 제3플레이트의 주열전달부가 제2 채널의 상부를 형성하고, 상기 제3플레이트의 주열전달부가 제2 채널의 하부를 형성하고, 상기 제1플레이트는 적어도 하나 이상의 플레이트로 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 플레이트는,
    상기 유로저항부와 상기 주열전달부 사이에 형성되어 점진적으로 그 폭이 증가하도록 형성되는 하부 유로확대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 플레이트는 상기 하부 유로확대부에 대응하는 위치에 형성되는 상부 유로확대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 입구와 상기 출구를 서로 잇는 방향인 제1 방향으로 연장되는 제1 부분들; 및
    상기 제1 방향에 대하여 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장되는 제2 부분들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 부분들은 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위하여, 절곡 또는 곡선 형상의 유로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기
  18. 제11항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 유로저항부의 유로저항을 증가시키기 위하여, 직경이 급확대되거나 급축소하는 유로를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기
  19. 제11항에 있어서,
    상기 유로저항부는,
    상기 입구에서 상기 출구를 향하는 순방향 경로와 상기 출구에서 상기 입구를 향하는 역방향 경로의 유로저항이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기용 열교환기.
  20. 제1항 내지 제7항 또는 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항을 따르는 열교환기를 구비하는 증기 발생기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170211893A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Heat exchanger and heat exchange method

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101700753B1 (ko) * 2015-06-01 2017-01-31 한국원자력연구원 증기발생기 및 이를 구비하는 원전
KR101897984B1 (ko) * 2015-06-11 2018-09-13 한국원자력연구원 모듈형 원자로 및 이를 구비하는 원전
KR101892549B1 (ko) * 2016-04-28 2018-08-30 한국원자력연구원 열교환기 및 이를 구비하는 원전
CN105919260A (zh) * 2016-06-22 2016-09-07 广东罗曼智能科技股份有限公司 一种双面加热的蒸汽式夹板梳
CN106403688B (zh) * 2016-10-31 2019-06-14 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 一种换热器芯部
JP6432613B2 (ja) * 2017-01-13 2018-12-05 ダイキン工業株式会社 水熱交換器
JP6354868B1 (ja) * 2017-01-13 2018-07-11 ダイキン工業株式会社 水熱交換器
KR101908566B1 (ko) * 2017-01-26 2018-10-16 대우조선해양 주식회사 Lng 선의 증발가스 재액화 방법 및 시스템
DE102017001567B4 (de) * 2017-02-20 2022-06-09 Diehl Aerospace Gmbh Verdampfer und Brennstoffzellenanordnung
JP7072790B2 (ja) * 2017-07-19 2022-05-23 株式会社前川製作所 熱交換器
KR101966930B1 (ko) 2017-08-25 2019-04-08 한국원자력연구원 순간증발을 이용한 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기
CN108061460A (zh) * 2017-10-27 2018-05-22 三河同飞制冷股份有限公司 烘干机
CN108344316B (zh) * 2018-02-09 2024-01-30 西安热工研究院有限公司 一种气液两相二氧化碳与水换热的高效紧凑式换热器
JP7210151B2 (ja) * 2018-03-30 2023-01-23 住友精密工業株式会社 拡散接合型熱交換器
JP6810101B2 (ja) * 2018-06-06 2021-01-06 株式会社神戸製鋼所 積層型熱交換器
EP3620741B1 (en) * 2018-09-04 2021-01-27 Ovh Thermal transfer device having a fluid conduit
KR20210095673A (ko) * 2018-11-26 2021-08-02 피티티 글로벌 케미컬 퍼블릭 컴퍼니 리미티드 마이크로 채널 열 교환기
US20200340765A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger for high prandtl number fluids
US20220221232A1 (en) * 2019-06-06 2022-07-14 Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd. Heat exchanger
CN110444519A (zh) * 2019-06-26 2019-11-12 南昌大学 一种具有多流道相联通的微通道换热器
US11209223B2 (en) * 2019-09-06 2021-12-28 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger vane with partial height airflow modifier
CN111780598B (zh) * 2020-06-23 2021-11-09 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种换热板及微通道换热器
CN111780595B (zh) * 2020-06-23 2021-10-29 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种换热板及微通道换热器
CN113376761B (zh) * 2021-04-23 2022-05-10 武汉联特科技股份有限公司 一种光模块散热装置及光模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001133173A (ja) * 1999-09-21 2001-05-18 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procedes Georges Claude 熱サイホン蒸発凝縮器及び空気蒸留装置
KR100938802B1 (ko) * 2009-06-11 2010-01-27 국방과학연구소 마이크로채널 열교환기
KR20120011718A (ko) * 2010-07-30 2012-02-08 한국에너지기술연구원 합성천연가스 제조용 미세유로 반응기
KR20130022738A (ko) * 2011-08-26 2013-03-07 한국원자력연구원 적층형 인쇄회로기판 전열기 및 이를 활용한 기체 가열장치

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228341B1 (en) * 1998-09-08 2001-05-08 Uop Llc Process using plate arrangement for exothermic reactions
US7367385B1 (en) * 1999-09-28 2008-05-06 Materna Peter A Optimized fins for convective heat transfer
EP1397633A2 (en) * 2001-06-06 2004-03-17 Battelle Memorial Institute Fluid processing device and method
US7883670B2 (en) * 2002-02-14 2011-02-08 Battelle Memorial Institute Methods of making devices by stacking sheets and processes of conducting unit operations using such devices
US7073573B2 (en) * 2004-06-09 2006-07-11 Honeywell International, Inc. Decreased hot side fin density heat exchanger
JP2006125767A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Tokyo Institute Of Technology 熱交換器
US7143822B2 (en) * 2005-03-18 2006-12-05 Denso International America, Inc. Variable oil cooler tube size for combo cooler
US7641865B2 (en) * 2005-04-08 2010-01-05 Velocys Flow control through plural, parallel connecting channels to/from a manifold
WO2006127889A2 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 Velocys Inc. Support for use in microchannel processing
EP2004579A2 (en) * 2006-03-23 2008-12-24 Velocys Inc. Process for making styrene using microchannel process technology
EP2072101A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Multiple connected channel micro evaporator
US20090211977A1 (en) * 2008-02-27 2009-08-27 Oregon State University Through-plate microchannel transfer devices
DE102009048060A1 (de) * 2008-10-03 2010-04-08 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmetauscher und Verfahren
DE102009050482B4 (de) * 2009-10-23 2011-09-01 Voith Patent Gmbh Wärmeübertragerplatte und Verdampfer mit einer solchen
US20130042996A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 Yunho Hwang Transferring heat between fluids
US9599410B2 (en) * 2012-07-27 2017-03-21 General Electric Company Plate-like air-cooled engine surface cooler with fluid channel and varying fin geometry
SG11201709722TA (en) * 2015-06-08 2017-12-28 Ihi Corp Reactor
JP6659374B2 (ja) * 2016-01-22 2020-03-04 株式会社神戸製鋼所 熱交換器及び熱交換方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001133173A (ja) * 1999-09-21 2001-05-18 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procedes Georges Claude 熱サイホン蒸発凝縮器及び空気蒸留装置
KR100938802B1 (ko) * 2009-06-11 2010-01-27 국방과학연구소 마이크로채널 열교환기
KR20120011718A (ko) * 2010-07-30 2012-02-08 한국에너지기술연구원 합성천연가스 제조용 미세유로 반응기
KR20130022738A (ko) * 2011-08-26 2013-03-07 한국원자력연구원 적층형 인쇄회로기판 전열기 및 이를 활용한 기체 가열장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170211893A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Heat exchanger and heat exchange method
JP2017129335A (ja) * 2016-01-22 2017-07-27 株式会社神戸製鋼所 熱交換器及び熱交換方法
EP3199903A1 (en) * 2016-01-22 2017-08-02 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Heat exchanger and heat exchange method

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