WO2018008868A1 - 진공식 무송풍 냉각탑 - Google Patents

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WO2018008868A1
WO2018008868A1 PCT/KR2017/006261 KR2017006261W WO2018008868A1 WO 2018008868 A1 WO2018008868 A1 WO 2018008868A1 KR 2017006261 W KR2017006261 W KR 2017006261W WO 2018008868 A1 WO2018008868 A1 WO 2018008868A1
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water
temperature
supply water
unit
container
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PCT/KR2017/006261
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English (en)
French (fr)
Inventor
송덕용
Original Assignee
주식회사 성지공조기술
(주)설화엔지니어링
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/16—Arrangements for preventing condensation, precipitation or mist formation, outside the cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C2001/006—Systems comprising cooling towers, e.g. for recooling a cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a cooling tower, and more particularly, to a vacuum type airless cooling tower that can be installed and operated in an underground space such as a basement or a bunker.
  • the cooling tower discharges the waste heat of the cooling water having risen in temperature to the atmosphere as it is exchanged with the refrigerant of the condenser.
  • the cooling tower is provided with a heat exchanger, a blower, and the like.
  • the cooling tower is forcibly blown outside air to the heat exchanger side through the blower to improve the cooling efficiency of the cooling water.
  • White smoke is not only an air pollutant because it is pure water vapor, but it is easy to be mistaken for pollution or fire in a smoke-like shape and causes complaints due to damage to the surrounding beauty.
  • the winter weather conditions are low pressure, there is also a problem of freezing the surface of the facility around the cooling tower as well.
  • Embodiments of the present invention have been made to solve the above problems, to provide a cooling tower that can be installed in the underground space, for example, bunkers, etc. that can not be smoothly sucked in the outside air.
  • the first embodiment of the present invention to solve the above problems, the casing; A first airtight container disposed in the casing and having a first bet generated and stored therein; A pump unit disposed outside the first airtight container and sucking and transferring the first beaker; A heat exchange unit installed in the pump unit, wherein the temperature supply water and the first battery are heat exchanged so that the temperature supply water and the first condenser are respectively formed; And a second container disposed in the casing, in which the first condenser is introduced to the upper side and the elevated temperature supply water is introduced into and stored in the casing, wherein the first temperature is the cooling water and the temperature rising in the first sealed container.
  • a vacuum blowerless cooling tower generated by heat exchange of make-up water.
  • the second embodiment is a casing; A first airtight container disposed in the casing and having a first bet generated and stored therein; A pump unit disposed outside the first airtight container and sucking and transferring the first beaker; A heat exchange unit installed in the pump unit, wherein the temperature supply water and the first battery are heat exchanged so that the temperature supply water and the first condenser are respectively formed; And a second container disposed in the casing, wherein a second bowl is generated, the first condenser is introduced into the upper side, and the temperature supplying water is introduced into and stored in a lower side of the casing.
  • the pump unit comprises a nozzle for injecting the elevated temperature supply water; A section reduction unit disposed in front of the nozzle unit; And a suction part in which the first beaker is sucked and disposed between the nozzle part and the cross-sectional reduction part to form a sound pressure.
  • the heat exchange unit is installed in a shape surrounding the suction unit on the outer circumference of the suction unit so that an empty space is formed therein, and the heat exchange unit may be formed with an inlet hole through which the room temperature supply water is introduced and a discharge hole through which the temperature supply supply water is discharged. have.
  • the first airtight container may be further provided with a pressure sensor for sensing the non-condensing gas contained in the temperature supply.
  • the first hermetically sealed container may be connected to an extraction pipe through which the non-condensed gas is extracted, and the extraction pipe may include a liquid separator for separating water vapor contained in the non-condensed gas.
  • a first supply water supply tank in which the temperature-supplemented supply water is heat-exchanged and stored in the first sealed container; And a heat exchange coil in which the cooling water flowing in and out is heat exchanged.
  • the pump unit comprises a nozzle for injecting the elevated temperature supply water; A section reduction unit disposed in front of the nozzle unit; And a suction part in which the first bet is sucked and disposed between the nozzle part and the cross-sectional reduction part to form a negative pressure, wherein the heat exchange unit is disposed at an outer circumference of the suction part such that an empty space is formed therein. It is installed in a shape surrounding the suction unit, the heat exchange unit may be formed with an inlet hole into which the room temperature supply water is introduced and a discharge hole through which the elevated temperature supply water is discharged.
  • the second container is a second supply water storage tank for storing the temperature-supplemented water supply is sprayed;
  • a supply water pipe configured to supply the temperature-supplied supply water to the second supply water supply tank;
  • a heat exchange coil in which the cooling water flowing in and out is heat exchanged.
  • An outlet for discharging the first bet is formed at an upper end of the first airtight container, an eliminator is installed at the front of the outlet, and an outlet for discharging the first bet is formed at an upper end of the second container.
  • the exhaust port may be connected to the vent pipe for discharging the first bet to the outside of the casing.
  • Vacuum-free air cooling tower can be easily installed in the underground space where the suction of the outside air can not be made smoothly. That is, the cooling tower can be installed even if a separate outdoor air inlet or outlet, or a duct for moving the outdoor air is not installed.
  • the vacuum airless cooling tower may replace the pump by allowing the evaporated make-up water to be sucked into the suction space in which the negative pressure is formed, thereby reducing the driving power of the pump.
  • the heat exchange efficiency can be improved by allowing the primary heat exchange of the cooling water to be made in the second vessel additionally installed to replace the pump.
  • the vacuumless air cooling tower may obtain cooling efficiency equivalent to that of the conventional cooling tower even if the blower is removed.
  • FIG. 1 is a schematic view of a vacuum blowing air cooling tower according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the pump unit of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of a vacuum blowless cooling tower according to a second embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vacuum blowless cooling tower according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the pump unit 40b of FIG.
  • the vacuum airless cooling tower is disposed in the casing 10, the casing 10, the first airtight container 20a and the first airtight container (20a) where the first bet is generated and stored.
  • a pump unit 40b disposed outside 20a and suctioning and transporting the first bowl, and installed in the pump unit 40b, wherein the temperature supply water and the first bowl are heat-exchanged to increase the temperature of the supply water and the first condenser.
  • the first condenser 1 flows to the upper side, and includes a second vessel (20b) inlet temperature storage supply water flows in.
  • the first bet is generated by the heat exchange between the cooling water and the temperature-supplementing water sprayed in the first airtight container 20a.
  • the vacuum no-air cooling tower according to the first embodiment does not include a blower for forcibly blowing outside air. Therefore, the inlet and outlet of the outside air flow in and out of the casing 10 of the cooling tower need not be formed separately. That is, the vacuum airless cooling tower does not use any outside air in the cooling process. As a result, the vacuum non-ventilated cooling tower does not need to install a duct for guiding the outside air separately, and can be installed in a space deep underground, for example, an underground bunker or a basement.
  • the casing 10 is formed of a solid metal material, etc., and the overall shape may vary depending on the shape of the underground space.
  • the first airtight container 20a is disposed in the casing 10 and heat exchanges the temperature-supplemented water and the cooling water to cool the cooling water, and at the same time, water vapor generated by evaporation of the temperature-supplied water supply during the cooling process, that is, the first bowl is outward. Store tightly closed to prevent leakage.
  • a first supply water supply tank 21a is formed below the first airtight container 20a in which the temperature-supplemented water supply water is dropped and stored.
  • a heat exchange coil 23 through which the cooling water is heat exchanged is formed.
  • the heat exchange coil 23 is a portion in which heat exchange is performed between the temperature-supplied supply water and the cooling water, through which the cooling water is cooled while releasing heat contained therein. That is, the cooling water flows into the first sealed container 20a through one end of the heat exchange coil 23, and flows out of the first sealed container 20a through the other end of the heat exchange coil 23 after heat exchange.
  • the spray unit 24 is installed on the upper side of the first airtight container (20a) to sprinkle the temperature-supplied water supply toward the heat exchange coil (23).
  • the spray unit 24 may three-dimensionally spray the temperature-supplementing water supply through a vertical spray nozzle hole and a horizontal spray nozzle hole, which are formed in plural in a '-' shaped pipe.
  • the elevated temperature supply water is stored in the first supply water tank 21a while being sprayed and dropped for heat exchange with the cooling water, and disposed on a circulation pipe connected between the first supply water tank 21a and the spray unit 24. It circulates with the repeated cycle by the vacuum pump 40a etc. which become.
  • the upper end of the first airtight container (20a) may be formed with a discharge port for discharging the first gas generated by evaporating the temperature of the supply water supply during the cooling process.
  • the eliminator 25 may be installed in front of the discharge port. The eliminator 25 minimizes the consumption of the temperature-supplemented water supply by preventing the droplets included in the first pot discharged through the discharge port from scattering together with the discharge port.
  • the first airtight container (20a) may be further provided with a pressure sensor 12 for sensing the non-condensable gas (air) contained in the temperature supply.
  • a pressure sensor 12 for sensing the non-condensable gas (air) contained in the temperature supply.
  • an extraction pipe 14 through which non-condensable gas is extracted is connected to the first airtight container 20a, and a liquid separator 70 for separating water vapor contained in the non-condensable gas is formed in the extraction pipe 14.
  • the pressure sensor 12 detects the pressure formed in the first hermetic container 20a due to the non-condensable gas, and extracts the non-condensable gas in the first hermetic container 20a when the pressure value is greater than or equal to a preset value. This is discharged to the outside of the first hermetic container (20a).
  • a vacuum pump 40a or the like is disposed at the end of the extraction pipe 14. At this time, the pressure sensor 12 and the vacuum pump 40a are electrically connected so that the information on the pressure value measured by the pressure sensor 12 is provided to the vacuum pump 40a.
  • the first condenser may be mixed with the non-condensable gas.
  • the first bet is made of water vapor, and when the first bet flows into the vacuum pump 40a through the extraction pipe 14, it may cause a failure of the vacuum pump 40a. Therefore, the above-described liquid separator 70 is disposed on the extraction pipe 14 to prevent this.
  • the liquid separator 70 is installed in the extraction pipe 14 between the first airtight container 20a and the vacuum pump 40a, and separates and stores the water vapor included in the non-condensable gas, that is, the first pot. It serves to send only gas to the vacuum pump 40a.
  • a separator 72 may be further disposed in the extraction pipe 14 between the liquid separator 70 and the vacuum pump 40a. Separation membrane 72 serves to secondaryly separate the water vapor that may be part of the non-condensable gas primarily separated from the liquid separator 70.
  • the pump unit 40b sucks the nozzle part 42 which injects a temperature rising supply water at high speed, the cross-sectional reduction part 43 arrange
  • an auxiliary pump 40c may be further disposed between the nozzle unit 42 and the second water supply tank 21b to transfer the elevated temperature supply water.
  • the pump unit 40b is a kind of jet pump and operates on the same principle as the ejector.
  • the temperature-supplemented water discharged at high speed from the nozzle part 42 flows into the cross-sectional reduction part 43 while sucking the first bowl stored in the first airtight container 20a into the suction part 44.
  • a negative pressure is formed in the suction part 44, and both fluids are mixed in the cross-sectional reduction part 43.
  • the kinetic energy of the temperature-supplied water supply is converted into the kinetic energy of the entire mixed fluid, which is converted into pressure while the moving speed is lowered in the cross-sectional enlargement section 45 connected to the cross-sectional reduction section 43.
  • the first bettor can be easily moved from the first hermetic container 20a to the second container 20b.
  • the pump unit 40b may be used, for example, a vacuum pump.
  • the heat exchange unit 50 may be installed in the pump unit 40b.
  • the heat exchange unit 50 allows heat exchange between the room temperature replenishing water introduced into one end and the first device sucked into the pump unit 40b.
  • Room temperature supply water has a temperature of about 20 degrees to 25 degrees.
  • the heat exchange unit 50 is installed in a shape surrounding the suction unit on the outer periphery of the suction unit so that the empty space 54 is formed therein, the heat exchange unit 50 and the inlet hole 52 through which room temperature supply water flows is heated Discharge holes 53 through which the replenishment water is discharged are formed.
  • the second container 20b has the same shape as the first airtight container 20a and its overall shape, and common uses and functions. Specifically, the second vessel 20b is disposed in the casing 10, the first condenser is introduced into the upper side, and the temperature rising supply water is stored inflow.
  • a supply water pipe 22 is connected to the lower end side of the second container 20b so that the temperature-supplemented supply water heat exchanged with the first pot in the pump unit 40b is supplied to and stored in the second supply water tank 21b. Since the temperature-supplemented water is evaporated and gradually decreased when it is exchanged with the cooling water, it is preferable to replenish it through the supply water pipe 22.
  • the upper end of the second vessel (20b) is formed with a discharge port for discharging the first bet
  • the discharge pipe is connected to the exhaust pipe 62 for discharging the first bet to the outside of the casing (10).
  • a filter module (not shown) may be further installed in the exhaust pipe 62. The filter module reduces the humidity of the first stage in a hot and humid saturated air state.
  • the filter module absorbs the moisture of the first battery installed and discharged on the exhaust pipe 62 and reduces the absolute humidity.
  • Such a filter module consists of a membrane member, for example.
  • the membrane member is in the form of a separator 72 capable of separating substances of different particle sizes from the fluid.
  • a membrane member is not limited to the structure, the material, the principle of movement of the material through the membrane member, and the like, as long as the selective movement of the material can occur.
  • the membrane member may be formed in a cylindrical shape.
  • at least one membrane member may be arranged in series in the moving direction of the first pot on the pipe exhaust pipe 62.
  • the membrane member is disposed in a horizontal direction so that the first inlet flows in the horizontal direction and moves along the exhaust pipe 62 while maintaining the direction.
  • the membrane member may selectively absorb moisture at the first stage through the inner circumferential surface surrounding the cylindrical inner hollow.
  • its state can be changed to dry air. Therefore, the evaporated water vapor, that is, the first hot and humid first gas can be completely discharged to the atmosphere, and the absolute humidity of the discharged air can be reduced to prevent the generation of white smoke.
  • the vacuum airless cooling tower may include a casing 10, a first airtight container 20a disposed in the casing 10, in which a first bet is generated and stored, and an outer side of the first airtight container 20a.
  • the pump unit 40b It is disposed in the pump unit 40b for sucking and transporting the first bowl, and is installed in the pump unit 40b, the room temperature supply water and the first bowl is heat-exchanged so that the temperature rising supply water and the first condenser are formed It is disposed in the heat exchange unit 50 and the casing 10, and may include a second vessel (20b) is a second bet is generated, the first condensing agent is introduced to the upper side, the temperature rising supply water flows into the lower side. .
  • the first bet is generated by the second stage heat exchange of the cooling water and the temperature-supplemented feed water sprayed in the first airtight container 20a, and the second bet is introduced and stored in the cooling water and the second container 20b.
  • the water is introduced by the pump unit 40b to the upper side of the second vessel 20b, characterized in that it is generated by the first stage heat exchange that is made while watering.
  • the vacuum type airless cooling tower according to the second embodiment has a difference in the heat exchange between the make-up water and the cooling water twice, the shape of the second container 20b, and the like. . Therefore, detailed description is omitted below for the same parts as in the first embodiment.
  • Cooling water flowing into the cooling tower is first subjected to the first stage heat exchange in the second vessel (20b). Then, the cooling water is transferred from the second vessel 20b to the first hermetic vessel 20a to perform a second stage heat exchange in the first hermetic vessel 20a. That is, the primary heat exchange of the coolant in the second vessel 20b may be performed first, so that the overall heat exchange efficiency may be improved.
  • the pump unit 40b sucks the nozzle portion 42 for injecting the elevated temperature supply water at high speed, the cross-sectional reduction portion 43 and the first bowl disposed in front of the nozzle portion 42, and the nozzle portion ( And a suction part 44 disposed between the cross-sectional reduction part 43 and a negative pressure.
  • the heat exchange unit 50 is installed in a shape surrounding the suction unit 44 on the outer periphery of the suction unit 44 so that the empty space 54 is formed therein, the room temperature supply water is introduced into the heat exchange unit 50 The inlet hole 52 and the discharge hole 53 for discharging the elevated temperature supply water are formed.
  • the second container (20b) is a second supply water tank (21b) for storing the temperature-supplemented supply water to be sprayed, a supply water pipe (22) for supplying the temperature-supplied supply water to the second supply water tank (21b) and the coolant flowed out It includes a heat exchange coil 23 is heat exchanged.
  • the above-described filter module (not shown) may be further installed in the exhaust pipe 62.
  • the filter module reduces the humidity of the evaporated water vapor generated by evaporation in the first hermetic container 20a and the second container 20b, that is, the first and second vessels. This is to prevent the evaporated water vapor in the state of high temperature, high humidity, saturated air, and when it is discharged into the atmosphere in accordance with the atmospheric conditions.

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Abstract

케이싱; 상기 케이싱 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기; 상기 제1밀폐용기의 외측에 배치되며 상기 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛; 상기 펌프유닛에 설치되며, 상온보급수와 상기 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛; 및 상기 케이싱 내에 배치되며, 상기 응축제1내기가 상측으로 유입되고, 상기 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기;를 포함하며, 상기 제1내기는 냉각수와 상기 제1밀폐용기 내에서 살수되는 상기 승온보급수의 열 교환에 의해 발생하는 진공식 무송풍 냉각탑를 제공한다.

Description

진공식 무송풍 냉각탑
본 발명은 냉각탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하실, 벙커 등의 지하 공간 내에 설치하여 작동시킬 수 있는 진공식 무송풍 냉각탑에 관한 것이다.
냉동, 냉장 장치 등의 공기 조화 설비에서 냉각탑은 응축기의 냉매와 열 교환이 이루어지면서 온도가 상승한 냉각수의 폐열을 대기 중으로 방출한다. 이를 위해, 냉각탑은 열 교환기, 송풍기 등이 설치되어 있다. 여기서, 냉각탑은 송풍기를 통해 외기를 열 교환기 측으로 강제 송풍하여 냉각수의 냉각 효율을 향상시킨다.
그러나, 지하 공간 예를 들어, 벙커, 지하실 등 밀폐된 공간 내에 냉각탑을 설치해야 하는 경우 외기의 유입이 원활하게 이루어질 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 송풍기를 사용하면 그 만큼 동력 사용량이 증가한다.
또한, 지하 공간에서 냉각수의 열 교환을 위해 증발 잠열을 이용하는 경우 증발되는 고온 다습한 수증기가 대기 중으로 배출될 때, 저온의 대기와 혼합되면 고온 다습한 수증기 내의 수분이 응축을 일으켜 백연을 발생시킨다.
백연은 순수한 수증기에 불과하여 대기 오염원에 해당되지 않지만, 연기와 같은 형상으로 공해나 화재로 오인되기 쉬우며, 주변 미관을 훼손하는 등의 이유로 민원을 유발시킨다. 또한, 동절기 기상 조건이 저기압인 경우 냉각탑 주변은 물론 그 주변의 시설물의 표면을 결빙시키는 문제점도 있다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 외기의 흡입이 원활하게 이루어질 수 없는 지하 공간 예를 들어, 벙커 등에 설치할 수 있는 냉각탑을 제공하고자 한다.
또한, 증발 수증기를 이송시키는 위한 펌프류를 대체할 수 있는 기구적 구조를 제공하고자 한다. 또한, 송풍기를 제거하더라도 종래 냉각탑과 동등한 수준의 냉각 효율을 달성하고자 한다.
또한, 냉각 효율의 향상을 위해 물이 살수되고 그 결과 증발되어 발생하는 고온 다습한 수증기가 대기 중으로 완벽하게 배출될 수 있으며, 배출되는 과정에서 백연이 발생되는 것을 방지하고자 한다.
본 발명의 제1 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 케이싱; 상기 케이싱 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기; 상기 제1밀폐용기의 외측에 배치되며 상기 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛; 상기 펌프유닛에 설치되며, 상온보급수와 상기 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛; 및 상기 케이싱 내에 배치되며, 상기 응축제1내기가 상측으로 유입되고, 상기 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기;를 포함하며, 상기 제1내기는 냉각수와 상기 제1밀폐용기 내에서 살수되는 상기 승온보급수의 열 교환에 의해 발생하는 진공식 무송풍 냉각탑를 제공한다.
제2 실시예는 케이싱; 상기 케이싱 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기; 상기 제1밀폐용기의 외측에 배치되며 상기 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛; 상기 펌프유닛에 설치되며, 상온보급수와 상기 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛; 및 상기 케이싱 내에 배치되며, 제2내기가 발생되고, 상측으로 상기 응축제1내기가 유입되며, 하측으로 상기 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기;를 포함하며, 상기 제1내기는 냉각수와 상기 제1밀폐용기 내에서 살수되는 상기 승온보급수의 제2단계 열 교환에 의해 발생하며, 상기 제2내기는 냉각수와 상기 제2용기 내에 유입 저장되어 있던 상기 승온보급수가 상기 펌프유닛에 의해 상기 제2용기의 상측으로 유입되어 살수되면서 이루어지는 제1단계 열 교환에 의해 발생하는 진공식 무송풍 냉각탑을 제공한다.
상기 펌프유닛은 상기 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부; 상기 노즐부의 전방에 배치되는 단면축소부; 및 상기 제1내기가 흡입되며, 상기 노즐부와 상기 단면축소부 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부;를 포함할 수 있다.
상기 열교환유닛은 내부에 빈공간부가 형성되도록 상기 흡입부의 외주연에 상기 흡입부를 감싸는 형상으로 설치되고, 상기 열교환유닛에는 상기 상온보급수가 유입되는 유입공과 상기 승온보급수가 배출되는 배출공이 각각 형성될 수 있다.
상기 제1밀폐용기에는 상기 승온보급수에 포함되는 불응축가스를 센싱하는 압력센서가 더 설치될 수 있다.
상기 제1밀폐용기에는 상기 불응축가스가 추출되는 추출배관이 연결되고, 상기 추출배관에는 상기 불응축가스에 포함되는 수증기를 분리하는 액분리기가 형성될 수 있다.
상기 제1밀폐용기에는 열 교환된 상기 승온보급수가 저장되는 제1보급수수조; 및 유출입되는 상기 냉각수가 열 교환되는 열교환코일;을 포함할 수 있다.
상기 펌프유닛은 상기 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부; 상기 노즐부의 전방에 배치되는 단면축소부; 및 상기 제1내기가 흡입되며, 상기 노즐부와 상기 단면축소부 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부;를 포함하고, 상기 열교환유닛은 내부에 빈공간부가 형성되도록 상기 흡입부의 외주연에 상기 흡입부를 감싸는 형상으로 설치되며, 상기 열교환유닛에는 상기 상온보급수가 유입되는 유입공과 상기 승온보급수가 배출되는 배출공이 각각 형성될 수 있다.
상기 제2용기는 살수되는 상기 승온보급수가 저장되는 제2보급수수조; 상기 제2보급수수조에 상기 승온보급수를 공급하는 보급수관; 및 유출입되는 상기 냉각수가 열 교환되는 열교환코일;을 포함할 수 있다.
상기 제1밀폐용기의 상단에는 상기 제1내기가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 배출구의 전방에는 엘리미네이터가 설치되며, 상기 제2용기의 상단에는 상기 제1내기가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 배출구에는 상기 케이싱의 외부로 상기 제1내기를 배출시키는 통기배관이 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
진공식 무송풍 냉각탑은 외기의 흡입이 원활하게 이루어질 수 없는 지하 공간에 용이하게 설치할 수 있다. 즉, 지하 벙커 등에 별도의 외기 입출구나 외기가 이동될 수 있는 덕트 등이 설치되지 않더라도 냉각탑을 설치할 수 있다.
또한, 진공식 무송풍 냉각탑은 증발되는 보급수가 음압이 형성되는 흡입 공간으로 흡입될 수 있도록 하여 펌프를 대체할 수 있고, 그 결과 펌프의 구동 동력을 절감할 수 있다. 이 때, 수증기 상태의 보급수를 상온 상태로 유입되는 보급수와 열 교환되도록 하면 응축되어 냉각 능력이 향상될 수 있다. 또한, 펌프를 대체하기 위해 추가 설치되는 제2용기에서 냉각수의 1차적 열 교환이 이루질 수 있도록 하여 열 교환 효율이 향상될 수 있다.
또한, 증발되는 보급수를 대기 중으로 배출할 때, 대기 조건에 따라 백연이 발생하기 쉬운 기상 상태에서 배출되는 공기의 절대 습도를 저감시켜 백연 발생을 방지할 수 있다. 이상 본 발명의 실시예들에 따른 진공식 무송풍 냉각탑은 송풍기가 제거되더라도 종래 냉각탑과 동등한 수준의 냉각 효율을 얻을 수 있다.
또한, 보급수 중에 포함되는 불응축가스를 감지하고 이를 밀폐용기 외측으로 추출하여 냉각 능력이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑의 개략도.
도 2는 도 1의 펌프유닛에 대한 개략적 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑의 개략도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑의 개략도이고, 도 2는 도 1의 펌프유닛(40b)에 대한 개략적 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 진공식 무송풍 냉각탑은 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기(20a)와, 제1밀폐용기(20a)의 외측에 배치되어 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛(40b)과, 펌프유닛(40b)에 설치되며, 상온보급수와 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛(50) 및 케이싱(10) 내에 배치되며, 상기 응축제1내기가 상측으로 유입되고, 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기(20b)를 포함한다. 여기서, 제1내기는 냉각수와 제1밀폐용기(20a) 내에서 살수되는 승온보급수의 열 교환에 의해 발생하는 것을 특징으로 한다.
제1 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑은 외기를 강제 송풍시키는 송풍기를 포함하지 않는다. 따라서, 냉각탑의 케이싱(10)에는 외기가 유출입되는 유입구와 유출구가 별도 형성될 필요가 없다. 즉, 진공식 무송풍 냉각탑은 냉각 과정에서 외기를 전혀 사용하지 않는다. 그 결과, 진공식 무송풍 냉각탑은 별도 외기를 안내하기 위한 덕트 등을 더 설치할 필요가 없어, 지하 깊숙한 공간 예를 들어 지하 벙커나 지하실 등에 설치할 수 있다.
케이싱(10)은 견고한 금속 재질 등으로 형성되며, 지하 공간 등의 형상에 따라 전체적 형상이 달라질 수 있다.
제1밀폐용기(20a)는 케이싱(10) 내에 배치되며, 승온보급수와 냉각수를 열 교환하여 냉각수를 냉각시킴과 동시에 냉각 과정에서 승온보급수가 증발되어 발생하는 수증기 즉, 제1내기가 외측으로 새어 나가지 않도록 밀폐 저장한다.
또한, 제1밀폐용기(20a)의 하측에는 살수되는 승온보급수가 낙하되어 저장되는 제1보급수수조(21a)가 형성된다. 그리고, 제1밀폐용기(20a) 내에는 냉각수가 열 교환되는 열교환코일(23)이 형성되어 있다.
열교환코일(23)은 승온보급수와 냉각수 사이에서 열 교환이 이루어지는 부분으로 이를 통해 냉각수는 함유하고 있던 열을 방출하며 냉각된다. 즉, 냉각수는 열교환코일(23)의 일단을 통해 제1밀폐용기(20a) 내부로 유입되고, 열 교환 후에 열교환코일(23)의 타단을 통해 제1밀폐용기(20a) 외부로 유출된다.
한편, 제1밀폐용기(20a)의 상측에는 열교환코일(23)을 향해 승온보급수를 살수시키는 스프레이유닛(24)이 설치된다. 스프레이유닛(24)은 예를 들어, 'ㄱ'자 형상을 갖는 관에 복수 개 형성되는 수직 분사 노즐공과 수평 분사 노즐공을 통해 승온보급수를 입체적으로 분사시킬 수 있다.
승온보급수는 냉각수와의 열 교환을 위해 살수되어 낙하하면서 제1보급수수조(21a)에 저장되며, 제1보급수수조(21a)와 스프레이유닛(24) 사이에 연결되는 순환배관 상에 배치되는 진공펌프(40a) 등에 의해 반복되는 사이클을 갖고 순환한다.
한편, 제1밀폐용기(20a)의 상단에는 냉각 과정에서 승온보급수가 증발되어 발생하는 제1내기가 배출되는 배출구가 형성될 수 있다. 그리고, 배출구의 전방에는 엘리미네이터(25)가 설치될 수 있다. 엘리미네이터(25)는 배출구를 통해 배출되는 제1내기에 포함되는 작은 물방울들이 배출구 측으로 함께 딸려 나가면서 비산되는 것을 방지하여 승온보급수의 소비량을 최소화한다.
또한, 제1밀폐용기(20a)에는 승온보급수에 포함되는 불응축가스(공기)를 센싱하는 압력센서(12)가 더 설치될 수 있다. 또한, 제1밀폐용기(20a)에는 불응축가스가 추출되는 추출배관(14)이 연결되고, 추출배관(14)에는 불응축가스에 포함되는 수증기를 분리하는 액분리기(70)가 형성된다.
압력센서(12)는 불응축가스로 인해 제1밀폐용기(20a) 내에 형성되는 압력을 감지하고, 그 압력 값이 미리 설정되는 값 이상일 때 제1밀폐용기(20a) 내에서 불응축가스를 추출하여 이를 제1밀폐용기(20a) 외측으로 배출시킨다. 이를 위해, 추출배관(14)의 단부에는 예를 들어, 진공펌프(40a) 등이 배치된다. 이 때, 압력센서(12)와 진공펌프(40a)는 전기적으로 연결되어 압력센서(12)에서 측정되는 압력 값에 대한 정보가 진공펌프(40a)에 제공된다.
다만, 추출되는 과정에서 불응축가스에는 제1내기가 혼합될 수 있다. 그러나, 전술한 것처럼 제1내기는 수증기로 이루어져 있는 바, 추출배관(14)을 통해 진공펌프(40a)로 유입되면 진공펌프(40a)의 고장을 발생시킬 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 추출배관(14) 상에는 전술한 액분리기(70)가 배치된다.
액분리기(70)는 제1밀폐용기(20a)와 진공펌프(40a) 사이의 추출배관(14)에 설치되며, 불응축가스에 포함되는 수증기 즉 제1내기를 분리시켜 이를 저장하고, 불응축가스만을 진공펌프(40a)로 보내는 역할을 한다.
또한, 액분리기(70)와 진공펌프(40a) 사이의 추출배관(14)에는 분리막(72)이 더 배치될 수 있다. 분리막(72)은 액분리기(70)에서 일차적으로 분리된 불응축가스에 일부 포함될 수 있는 수증기를 이차적으로 분리하는 역할을 한다.
펌프유닛(40b)는 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부(42)와, 노즐부(42)의 전방에 배치되는 단면축소부(43) 및 제1내기가 흡입되며, 노즐부(42)와 단면축소부(43) 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부(44)를 포함한다. 또한, 노즐부(42)와 제2보급수수조(21b) 사이에는 승온보급수를 이송시키는 보조펌프(40c)가 더 배치될 수 있다.
여기서, 펌프유닛(40b)는 제트펌프의 일종으로 이젝터와 동일한 원리로 작동한다. 노즐부(42)에서 고속으로 분출되는 승온보급수는 제1밀폐용기(20a)에 저장되는 제1내기를 흡입부(44) 내로 흡입시키면서 단면축소부(43) 측으로 유입된다. 그 결과, 흡입부(44)에는 음압이 형성되고, 양 유체는 단면축소부(43)에서 혼합된다. 이 때, 승온보급수가 갖는 운동 에너지는 혼합 유체 전체의 운동 에너지로 전환되고, 이는 단면축소부(43)와 연결되는 단면확대부(45)에서 그 이동 속도가 저하되면서 압력으로 전환된다.
따라서, 제1내기는 제1밀폐용기(20a)에서 제2용기(20b)로 용이하게 이동될 수 있다. 그 결과, 종래 펌프에 소비되던 구동 동력을 절감할 수 있다. 이와 달리, 펌프유닛(40b)는 예를 들어, 진공펌프 등이 사용될 수 있다.
또한, 펌프유닛(40b)에는 열교환유닛(50)이 설치될 수 있다. 열교환유닛(50)은 일단으로 유입되는 상온보급수와 펌프유닛(40b)으로 흡입되는 제1내기가 열 교환되도록 한다. 상온보급수는 약 20도 내지 25도 이내의 온도를 갖는다.
구체적으로, 열교환유닛(50)은 내부에 빈공간부(54)가 형성되도록 흡입부의 외주연에 흡입부를 감싸는 형상으로 설치되고, 열교환유닛(50)에는 상온보급수가 유입되는 유입공(52)과 승온보급수가 배출되는 배출공(53)이 각각 형성된다.
이 때, 열 교환은 흡입부의 내면과 외면에 각각 접촉되는 제1내기와 상온보급수 사이의 열 전도에 의해 이루어진다. 그 결과, 수증기 상태의 제1내기는 상온보급수와 열 교환되면서 온도가 하강하여 응축된다. 이는 제1내기의 압력 감소로 귀결되어 냉각탑 전체의 냉각 능력을 향상시킬 수 있다.
제2용기(20b)는 제1밀폐용기(20a)와 그 전체적 형상 등이 동일하며 용도 및 기능이 공통된다. 구체적으로, 제2용기(20b)는 케이싱(10) 내에 배치되며, 응축제1내기가 상측으로 유입되고, 승온보급수가 유입 저장된다.
또한, 제2용기(20b)의 하단 일측에는 보급수관(22)이 연결되어 펌프유닛(40b)에서 제1내기와 열 교환된 승온보급수가 제2보급수수조(21b)에 공급되며 저장된다. 승온보급수는 냉각수와 열 교환되면 증발되어 서서히 감소하기 때문에 보급수관(22)을 통해 이를 보충하는 것이 바람직하다.
또한, 제2용기(20b)의 상단에는 제1내기가 배출되는 배출구가 형성되고, 배출구에는 케이싱(10)의 외부로 제1내기를 배출시키는 통배기관(62)이 연결된다. 그리고, 통배기관(62)에는 필터모듈(미도시)이 더 설치될 수 있다. 필터모듈은 고온 다습한 포화 공기 상태에 있는 제1내기의 습도를 저감시킨다.
예를 들어, 대기가 기온이 낮은 경우 진공식 무송풍 냉각탑을 운전하면 발생되는 제1내기에 의해 백연이 발생하기 쉽다. 이를 방지하기 위해 필터모듈은 통배기관(62) 상에 설치되어 배출되는 제1내기의 수분을 흡수하며 절대 습도를 저감시킨다.
이런 필터모듈은 예를 들어, 멤브레인 부재로 이루어진다. 멤브레인 부재는 유체에서 입자 크기가 다른 물질을 분리할 수 있는 분리막(72)의 형태로 이루어진다. 이런 멤브레인 부재는 구조, 소재, 멤브레인 부재를 통과하는 물질의 이동 원리 등에 대한 제한은 없으며, 물질의 선택적 이동이 일어날 수 있다면 어떤 것이라도 무방하다.
멤브레인 부재는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 멤브레인 부재는 통배기관(62) 상에 제1내기의 이동 방향으로 직렬로 연결되어 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 구체적으로, 멤브레인 부재는 수평 방향으로 누워 있어 유입되는 제1내기가 그 방향을 그대로 유지하면서 통배기관(62)을 따라 이동될 수 있도록 배치된다.
이 때, 멤브레인 부재는 원통 형상의 내측 중공을 둘러싸는 내주면을 통해 제1내기에서 수분이 선택적으로 흡수될 수 있다. 그 결과, 포화 공기가 건조한 공기로 그 상태가 변화될 수 있다. 따라서, 증발 수증기 즉, 고온 다습한 제1내기를 대기 중으로 완벽하게 배출할 수 있고, 배출되는 공기의 절대 습도를 저감시켜 백연 발생을 방지할 수 있다.
[제2 실시예]
도 3은 제2 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑의 개략도이다. 도 3을 참조하면, 진공식 무송풍 냉각탑은 케이싱(10)과, 케이싱(10) 내에 배치되며 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기(20a)와, 제1밀폐용기(20a)의 외측에 배치되며 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛(40b)과, 펌프유닛(40b)에 설치되며, 상온보급수와 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛(50) 및 케이싱(10) 내에 배치되며, 제2내기가 발생되고, 상측으로 응축제1내기가 유입되며, 하측으로 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기(20b)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1내기는 냉각수와 제1밀폐용기(20a) 내에서 살수되는 승온보급수의 제2단계 열 교환에 의해 발생하며, 제2내기는 냉각수와 제2용기(20b) 내에 유입 저장되어 있던 승온보급수가 펌프유닛(40b)에 의해 제2용기(20b)의 상측으로 유입되어 살수되면서 이루어지는 제1단계 열 교환에 의해 발생하는 것을 특징으로 한다.
제2 실시예에 따른 진공식 무송풍 냉각탑은 전술한 제1 실시예와 비교할 때, 보급수와 냉각수 사이에 2차례의 열 교환이 이루어지는 점, 제2용기(20b)의 형상 등에 있어 차이점이 있다. 따라서, 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 이하 구체적 설명을 생략한다.
냉각탑으로 유입되는 냉각수는 먼저 제2용기(20b)에서 제1단계 열 교환이 이루어진다. 그 다음, 그 냉각수는 제2용기(20b)에서 제1밀폐용기(20a)로 이송되어 제1밀폐용기(20a)에서 제2단계 열 교환이 이루어진다. 즉, 제2용기(20b)에서 냉각수의 1차적 열 교환이 먼저 이루질 수 있어 전체적인 열 교환 효율이 향상될 수 있다.
또한, 펌프유닛(40b)은 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부(42)와, 노즐부(42)의 전방에 배치되는 단면축소부(43) 및 제1내기가 흡입되며, 노즐부(42)와 단면축소부(43) 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부(44)를 포함한다.
그리고, 열교환유닛(50)은 내부에 빈공간부(54)가 형성되도록 흡입부(44)의 외주연에 흡입부(44)를 감싸는 형상으로 설치되며, 열교환유닛(50)에는 상온보급수가 유입되는 유입공(52)과 승온보급수가 배출되는 배출공(53)이 각각 형성된다.
한편, 제2용기(20b)는 살수되는 승온보급수가 저장되는 제2보급수수조(21b)와, 제2보급수수조(21b)에 승온보급수를 공급하는 보급수관(22) 및 유출입되는 냉각수가 열 교환되는 열교환코일(23)을 포함한다.
그리고, 통배기관(62)에는 전술한 필터모듈(미도시)이 더 설치될 수 있다. 필터모듈은 제1밀폐용기(20a) 및 제2용기(20b) 내에서 증발되어 발생되는 증발 수증기 즉, 제1내기 및 제2내기의 습도를 저감시킨다. 이런 증발 수증기 고온 다습한 포화 공기 상태에 있어 그 상태로 대기 중으로 배출되면 대기 조건에 따라 백연을 발생시킬 수 있어 이를 방지하기 위함이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (10)

  1. 케이싱;
    상기 케이싱 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기;
    상기 제1밀폐용기의 외측에 배치되며 상기 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛;
    상기 펌프유닛에 설치되며, 상온보급수와 상기 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛; 및
    상기 케이싱 내에 배치되며, 상기 응축제1내기가 상측으로 유입되고, 상기 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기;를 포함하며,
    상기 제1내기는 냉각수와 상기 제1밀폐용기 내에서 살수되는 상기 승온보급수의 열 교환에 의해 발생하는 진공식 무송풍 냉각탑.
  2. 케이싱;
    상기 케이싱 내에 배치되며, 제1내기가 발생 저장되는 제1밀폐용기;
    상기 제1밀폐용기의 외측에 배치되며 상기 제1내기를 흡입하여 이송시키는 펌프유닛;
    상기 펌프유닛에 설치되며, 상온보급수와 상기 제1내기가 열 교환되어 승온보급수와 응축제1내기가 각각 형성되는 열교환유닛; 및
    상기 케이싱 내에 배치되며, 제2내기가 발생되고, 상측으로 상기 응축제1내기가 유입되며, 하측으로 상기 승온보급수가 유입 저장되는 제2용기;를 포함하며,
    상기 제1내기는 냉각수와 상기 제1밀폐용기 내에서 살수되는 상기 승온보급수의 제2단계 열 교환에 의해 발생하며, 상기 제2내기는 냉각수와 상기 제2용기 내에 유입 저장되어 있던 상기 승온보급수가 상기 펌프유닛에 의해 상기 제2용기의 상측으로 유입되어 살수되면서 이루어지는 제1단계 열 교환에 의해 발생하는 진공식 무송풍 냉각탑.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 펌프유닛은 상기 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부;
    상기 노즐부의 전방에 배치되는 단면축소부; 및
    상기 제1내기가 흡입되며, 상기 노즐부와 상기 단면축소부 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부;를 포함하는 진공식 무송풍 냉각탑.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 열교환유닛은 내부에 빈공간부가 형성되도록 상기 흡입부의 외주연에 상기 흡입부를 감싸는 형상으로 설치되고, 상기 열교환유닛에는 상기 상온보급수가 유입되는 유입공과 상기 승온보급수가 배출되는 배출공이 각각 형성되는 진공식 무송풍 냉각탑.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1밀폐용기에는 상기 승온보급수에 포함되는 불응축가스를 센싱하는 압력센서가 더 설치되는 진공식 무송풍 냉각탑.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1밀폐용기에는 상기 불응축가스가 추출되는 추출배관이 연결되고,
    상기 추출배관에는 상기 불응축가스에 포함되는 수증기를 분리하는 액분리기가 형성되는 진공식 무송풍 냉각탑.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제1밀폐용기에는 열 교환된 상기 승온보급수가 저장되는 제1보급수수조; 및
    유출입되는 상기 냉각수가 열 교환되는 열교환코일;을 포함하는 진공식 무송풍 냉각탑.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 펌프유닛은 상기 승온보급수를 고속으로 분사시키는 노즐부;
    상기 노즐부의 전방에 배치되는 단면축소부; 및
    상기 제1내기가 흡입되며, 상기 노즐부와 상기 단면축소부 사이에 배치되어 음압을 형성하는 흡입부;를 포함하고,
    상기 열교환유닛은 내부에 빈공간부가 형성되도록 상기 흡입부의 외주연에 상기 흡입부를 감싸는 형상으로 설치되며, 상기 열교환유닛에는 상기 상온보급수가 유입되는 유입공과 상기 승온보급수가 배출되는 배출공이 각각 형성되는 진공식 무송풍 냉각탑.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제2용기는
    살수되는 상기 승온보급수가 저장되는 제2보급수수조;
    상기 제2보급수수조에 상기 승온보급수를 공급하는 보급수관; 및
    유출입되는 상기 냉각수가 열 교환되는 열교환코일;을 포함하는 진공식 무송풍 냉각탑.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1밀폐용기의 상단에는 상기 제1내기가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 배출구의 전방에는 엘리미네이터가 설치되며,
    상기 제2용기의 상단에는 상기 제1내기가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 배출구에는 상기 케이싱의 외부로 상기 제1내기를 배출시키는 통기배관이 연결되는 진공식 무송풍 냉각탑.
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