WO2020139004A1

WO2020139004A1 - 백연저감 냉각탑

Info

Publication number: WO2020139004A1
Application number: PCT/KR2019/018571
Authority: WO
Inventors: 이윤수; 황성수
Original assignee: (주)휴텍
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-02
Also published as: KR102066403B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 백연저감 냉각탑은 상기 냉각탑 하우징에 구비되어 상기 냉각탑 하우징 내부의 공기를 외부로 배출시키는 팬부; 상기 냉각탑 하우징 일측에 구비되어 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부; 및 복수의 판형 충진부재가 기립상태로 배열되어 수직 및 수평방향의 유체이동 가능한 채널을 형성하는 충진재 스택을 구비하고, 상기 냉각수 공급부로부터 공급되는 냉각수와 상기 냉각탑 하우징 내로 유입되는 외기를 상기 충진재 스택에서 교차시켜 상기 냉각수를 냉각시키는 열교환부;을 포함하고, 상기 열교환부는 상기 냉각수 공급부에 의하여 냉각수가 상시 공급되는 습 채널과 상기 냉각수 공급부에 의한 냉각수의 공급되거나 중단되도록 상태의 전환이 가능한 습/건 전환 채널을 포함하고, 상기 냉각수 공급부는, 상기 충진재 스택의 상부에서 상기 복수의 충진재의 배열 방향으로 일정 길이를 갖도록 형성되는 전환 채널 공급유로와, 상기 전환 채널 공급유로로부터 상기 각 습/건 전환 채널의 상부로 연장되는 전환 채널 공급지로를 포함하여 외부로부터 공급되는 냉각수를 상기 각 습/건 전환 채널에 공급하는 전환 채널 냉각수 공급부; 및 상기 습 채널에 냉각수를 공급하는 습채널 냉각수 공급부;를 포함한다.

Description

백연저감 냉각탑

본 발명은 냉각탑에 관한 것으로서, 냉동기와 같은 열교환기나 공기조화설비에는 열교환을 마친 고온의 콘덴서로부터 보내진 고온의 냉각수를 냉각하여 저온의 냉각수를 지속적으로 재순환 공급하기 위한 냉각탑에 관한 것이다.

냉각탑은 열교환 방식에 따라 향류형(counter flow type), 직교류형(cross flow type) 및 하이브리드형(hybrid type)으로 대별된다. 향류형 냉각탑은 흘러내리는 고온의 냉각수와 외부로부터 흡입된 공기가 서로 역방향으로 마주치면서 고온의 냉각수가 냉각되도록 하는 방식이다.

직교류형 냉각탑은 흘러내리는 고온의 냉각수와 외부로부터 흡입된 공기가 직교하도록 교차하면서 고온의 냉각수가 냉각되도록 하는 방식이고, 하이브리드형은 직교류형과 향류형을 복합시킨 형태로 구성된다.

냉각탑은 고온이 된 냉각수로부터 열을 제거하기 위하여 다양한 형태의 구조와 방법 등이 적용되고 있는데, 공기를 이용하여 냉각하는 방식이 광범위하게 사용되고 있다. 고온의 냉각수로부터 공기를 이용하여 열을 제거하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수 분사 노즐(291p)들을 통하여 하향 고온의 냉각수를 분무하고 충진부재(210p)들이 충진되어 있는 열교환부(200p)에서 자연 송풍 또는 송풍기(195) 등에 의해 이동하는 공기와 열교환이 이루어지도록 함으로써 고온의 냉각수로부터 열을 제거하게 된다. 냉각수와 열교환이 이루어진 공기는 냉각탑(100p)의 내부(110s)로부터 배기구(190)를 통하여 외부로 방출이 이루어지게 된다.

다단 직교류형 냉각탑은 충진부재(210p)를 2단 이상으로 적재하여 단위 면적당 냉각능력을 증가시킬 수 있는 냉각탑으로 고온의 냉각수를 상부 수조하부에 설치된 냉각수 분사노즐(291p)를 통하여 분무하여 상단의 충진부재(210p)를 통과시켜 흡입공기와 1차로 열교환하고 다시 하단의 충진부재(210p)를 통과시켜 흡입공기와 2차 열교환, 또 3차 열교환하는 방식의 냉각탑이다.

그러나 냉각수와 열교환이 이루어진 공기는 냉각탑 외부의 주변 공기보다 고온 다습한 공기로써 냉각탑의 외부로 방출시 냉각탑 외부의 찬 공기와 부딪히면서 과포화된 수증기가 연기처럼 보이는 백연(白煙) 현상이 나타나는 문제점이 있다. 이러한, 냉각탑의 백연 현상은 냉각탑의 상부에 흰 연기가 나타나는 것을 유해가스가 배출되는 것으로 오인하여 외관상 좋지 못하다.

냉각탑의 백연 현상을 방지하기 위해 다습한 공기가 냉각탑의 외부로 배출되기전에 별도의 가열장치에 통해 공기의 상대습도를 감소시켜 백연 현상을 방지하는 방법이 있으나 냉각탑의 작동과 함께 가열장치의 작동이 이루어져야 하기에 많은 비용이 발생되는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 대한민국 특허공개공보 10-2017-0056077에서는, 별도 열원 없이 고온의 냉각수를 가열열원으로 사용하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법도 건조공기 생성용 열교환기가 설치되어야 하고, 충진재를 통과한 습공기와 열교환기를 통과한 건조공기가 혼합되도록 유도하는 에어 믹서장치가 필수 불가결하여, 상기 열교환기와 에어 믹서장치로 인한 공기 압력손실이 증가하여 풍량이 감소하고, 이로 인해 냉각능력을 감소시키는 문제가 있다.

이와 같은 문제는 일본 공개특허공보 특개평11-351792호(1999.12.24.)에 개시되어 있는 것과 같이 충진부재를 습식풍로와 건식풍로로 구별시키는 방법으로서 해결할 수 있으나 하계의 사용법을 다단 직교류형 냉각탑에 적용하려고 하면 최상단의 습식풍로를 통과한 냉각수와 건식풍로를 통과한 냉각수가 합쳐져서 하단의 습식풍로로만 통과하게 되므로 최상단 습식풍로를 통과한 냉각수의 3배가 흐르게 되며, 다음 하단 습식풍로는 5배(3단), 7배(4단), 9배(5단)쪋 순으로 냉각수가 흐르게 된다. 냉각탑의 냉각능력은 충진부재를 통과하는 냉각수량과 공기량의 비인 액기비(L/G)가 가장 중요한 Factor이며 냉각능력이 최대가 되는 최적의 액기비가 존재하는 바 최적의 액기비에서 작아지거나 커지는 경우 모두 냉각능력의 저하를 가져오게 된다. 또 습식풍로를 통과하는 냉각수의 증가는 풍로를 통과하는 공기의 유로를 막는 결과를 가져오게 되어 공기 압력손실을 증가시켜 풍량이 감소하는 결과를 초래하며, 이 또한 냉각능력의 저하를 가져오게 되며, 냉각수가 적정량 이상으로 증가하게 되면 충진부재 표면을 따라 매끈하게 흐르지 못하여 범람하게 되고, 물방울이 발생하고 튀어나오는 비산 현상이 매우 심해진다. 이 비산 현상도 냉각능력의 저하 및 백연발생의 심화를 초래하게 되는 문제점이 있다.

단위 면적당 냉각능력을 향상시킬 필요가 없어서 1단 직교류형 냉각탑을 만들 경우에는 일반적인 냉각탑과 일본 공개특허공보 특개평11-351792호에 개시된 냉각탑의 하계 냉각능력에 차이가 발생하지 않겠지만, 단위 면적당 냉각능력을 향상시킬 필요에 의해 다단 직교류형 냉각탑을 만들 경우 일본 공개특허공보 특개평11-351792호에 개시된 냉각탑의 냉각능력은 일반적인 냉각탑의 냉각능력에 미치지 못하는 결과를 초래하므로 백연저감 기능을 추가함으로써 냉각능력이 저하하는 문제점이 있다.

본 발명은 별도의 열교환기의 추가 설치 없이 건조 공기를 생산하고, 하나의 충진부에서 주위 환경에 따라 열교환 모드로 전환이 가능한 구조를 구비함으로써 사계절 백연의 발생을 방지할 수 있는 냉각탑을 제공한다.

또한 본 발명은 기존의 다단 직교류형 냉각탑에 있어서 상단 충진부재로부터 하단충진부재로 냉각수가 흐를 때 구조체 틈새를 타고 흐르며 냉각수가 비산되고, 충진재 행거용 파이프를 타고 구조체로 흘러가 냉각수가 비산되는 문제를 개선하고 방지할 수 있도록하며, 충진재의 교체가 용이하도록 개선된 구조를 갖는 충진부재틀이 구비된 냉각탑을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백연저감 냉각탑은 상기 냉각탑 하우징에 구비되어 상기 냉각탑 하우징 내부의 공기를 외부로 배출시키는 팬부; 상기 냉각탑 하우징 일측에 구비되어 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부; 및 복수의 판형 충진부재가 기립상태로 배열되어 수직 및 수평방향의 유체이동 가능한 채널을 형성하는 충진재 스택을 구비하고, 상기 냉각수 공급부로부터 공급되는 냉각수와 상기 냉각탑 하우징 내로 유입되는 외기를 상기 충진재 스택에서 교차시켜 상기 냉각수를 냉각시키는 열교환부;을 포함하고,

상기 열교환부는 상기 냉각수 공급부에 의하여 냉각수가 상시 공급되는 습 채널과 상기 냉각수 공급부에 의한 냉각수의 공급되거나 중단되도록 상태의 전환이 가능한 습/건 전환 채널을 포함하고,

상기 냉각수 공급부는, 상기 충진재 스택의 상부에서 상기 복수의 충진재의 배열 방향으로 일정 길이를 갖도록 형성되는 전환 채널 공급유로와, 상기 전환 채널 공급유로로부터 상기 각 습/건 전환 채널의 상부로 연장되는 전환 채널 공급지로를 포함하여 외부로부터 공급되는 냉각수를 상기 각 습/건 전환 채널에 공급하는 전환 채널 냉각수 공급부; 및 상기 습 채널에 냉각수를 공급하는 습채널 냉각수 공급부;를 포함한다.

또한 상기 냉각수 공급부는전환 채널 냉각수 공급부 및 습채널 냉각수 공급부로 공급되는 냉각수의 유량을 일정 비율로 분배하는 유량 분배부를 포함할 수 있다.

또한 상기 습 채널 및 상기 습/건 전환 채널은 규칙적인 수로 반복하여 배열될 수 있다.

또한 상기 충진재 스택은 수직 방향으로 다단으로 구비될 수 있다.

또한 상기 다단으로 구비되는 충진재 스택들의 사이에는 상부의 충진재 스택으로부터 유출되는 냉각수를 집수하는 집수부를 포함할 수 있다.

또한 상기 집수부에 집수된 냉각수는 상기 집수부의 하부에 위치하는 충진재 스택의 습 채널에 공급될 수 있다.

또한 상기 전환 채널 냉각수 공급부는 상기 다단의 충진재 스택의 각각의 상단에 구비될 수 있다.

또한 어느 한 단의 충진재 스택의 습/건 전환채널로부터 유출되는 냉각수를 집수하여 하단의 충진재 스택에 구비되는 전환 채널 냉각수 공급부에 전달하는 전환 채널 냉각수 회수부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 전환 채널 냉각수 회수부는, 상기 습/건 전환채널의 하부를 폐쇄하고, 적어도 어느 하나의 측면 방향으로 냉각수가 이동하도록 유로를 형성하는 제1 냉각수 회수유로; 상기 제1 냉각수 회수유로의 단부측에 구비되어 상기 제1 냉각수 회수유로들로부터 유출되는 냉각수를 회수하는 제2 냉각수 회수유로;를 포함할 수 있다.

또한 상기 다단의 충진재 스택에 구비되는 상기 전환 채널 냉각수 공급부들에 공급되는 냉각수 유량을 일정 비율로 공급하는 제2 유량 분배부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 백연저감 냉각탑은 별도의 열교환기의 추가 설치 없이 건조 공기를 생산하고, 하나의 충진부(열교환부)에서 주위 환경에 따라 열교환 모드를 전환함으로써 최적의 냉각효율을 유지하면서 사계절 백연의 발생을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 백연저감 냉각탑은 기존의 직교류형 냉각탑에 있어서 카트리지 방식으로 충진재를 일정한 단위로 교체함으로써 교체에 투입되는 인력 및 시간면에서의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 직교류형 냉각탑을 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3은 일 실시예에 따른 충진재 카트리지를 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3에 구비되는 충진부재의 일 예를 나타내는 사시도이다.

도 5는 일 실시예에 따른 전환 채널의 집수 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

도 6은 일 실시예에 따른 전환 채널의 급수 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 7 내지 도 11은 다양한 실시예에 따른 열교환 모드를 설명하기 위한 개략도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

도 2 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 냉각탑 및 열교환모드를 위한 구성부들을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 충진재 카트리지를 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3에 구비되는 충진부재의 일 예를 나타내는 사시도이다. 또한 도 5는 일 실시예에 따른 전환 채널의 집수 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 전환 채널의 급수 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

본 실시예에 따른 백연저감 냉각탑(100)은 냉각탑 하우징(110), 팬부(195), 열교환부(250) 및 복수의 충진재 스택(200; 충진재 카트리지)를 포함한다.

냉각탑 하우징(110)은 내부에 일정한 공간이 형성되어 냉각수와 열교환하여 습도가 높아진 고온의 공기가 이동할 수 있는 공간 또는 경로를 제공한다. 팬부(195)는 냉각탑 하우징(110)에 구비되어 냉각탑 하우징(110) 내부의 고온의 공기를 외부로 배출시키는 기능을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환부(250)는 타 장치 등으로부터 유입되는 고온의 냉각수를 복수의 충진재 스택(200)들에 공급한다.

충진재 스택(200)들은 종방향 및/또는 횡방향으로 적어도 하나 이상이 배열될 수 있으며, 이러한 충진재 스택들은 판형의 충진부재들이 기립상태로 배열되어 수직 및 수평방향의 유체이동 가능한 채널을 형성한다. 본 실시예에 따른 열교환부는 이와 같이 다단의 충진재 스택 형태로 형성되며, 수직 채널로는 고온의 냉각수를 이동시키고, 수평 채널로는 상대적으로 저온인 외기를 유입/이동시켜 서로 교차시킴으로써 상호 열교환이 이루어지도록 한다.

한편, 충진재 스택(200)들을 냉각탑 하우징(110)에 장착 또는 거치하기 위한 구조는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이들 충진재 스택(200)의 장착 구조 및 냉각수 회수를 위한 구조들에 대한 상세한 설명은 이하에서 구체적으로 설명한다.

충진부재(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 중앙부(221), 제1 측부(225), 제2 측부(227) 및 상단부(223) 등으로 구분될 수 있다. 중앙부(221)는 인접하는 타 충진부재(220)와 일정간격 이격된 상태로 배치됨으로써 수직 및 수평 채널을 형성하게 된다. 이 때 중앙부(221)에는 인접하는 타 충진부재(220)와 간격을 유지하기 위하여 돌출된 형상의 스페이서가 형성될 수 있다.

제1 측부(225)와 제2 측부(227) 중 어느 하나는 인접하는 타 충진부재의 제1 측부(225)와 제2 측부(227)와 형합하여 외기가 공급되는 통로로서 기능하고, 나머지 하나는 열교환된 공기가 냉각탑 하우징의 내측 공간으로 유입되는 통로로서 기능한다. 이 때 도 3에 도시된 바와 같이 제1 측부(225)와 제2 측부(227)가 형성하는 통로는 육각형의 형상이 될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 충진부재(220)는 상단부가 종래와는 달리 플랫(flat)한 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 충진부재(220)의 상단 모양은 기존과 동일한 형상으로 형성되는 것도 가능하다. 충진부재(220)가 충진재 프레임(210) 내에 기립된 상태로 복수개 수용되는 경우 충진재 프레임(210)의 상부로 충진부재(220)의 상단부가 외부로 노출된 상태가 된다.

충진재 스택(200)는 카트리지 형태로 교체가 가능하도록 프레임 구조를 형성하는 것도 가능하다. 종래에는 복수의 충진부재들을 거치하기 위하여 각각의 충진부재들의 특정 위치에 관통구멍을 형성하고 바 형상의 지지부재를 충진부재들의 관통구멍에 관통시킨 후 지지부재를 고정하는 방식을 이용하여 이 경우 충진부재의 교체를 위한 해당 구조의 해체 등의 작업이 동반됨으로써 효율이 저하되는 문제점이 있었으나, 본 실시예에 따른 냉각탑은 위와 같이 카트리지 타입의 충진재들을 개별적으로 탈착가능하도록 함으로써 교체에 투입되는 인력과 시간을 최소화할 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 충전부재들의 하부에는 전환채널 냉각수 회수부(300)를 포함할 수 있다.

전환채널 냉각수 회수부(300)는 충진재 스택의 습/건 전환채널로부터 유출되는 냉각수를 집수하여 하단의 충진재 스택에 구비되는 전환 채널 냉각수 공급부에 전달한다. 전환채널 냉각수 회수부(300)는 제1 냉각수 회수유로(230)와 제2 냉각수 회수유로(310)를 포함한다.

제1 냉각수 회수유로(230)는 습/건 전환채널의 하부를 폐쇄하고, 적어도 어느 하나의 측면 방향으로 냉각수가 이동하도록 유로를 형성한다. 어느 한 방향으로 유로를 형성하는 경우 제1 냉각수 회수유로(230)의 일 단부측은 폐쇄되거나, 제1 냉각수 회수유로(230)의 저면이 경사지도록 형성되는 것이 가능하다.

제2 냉각수 회수유로(310)는 제1 냉각수 회수유로(230)의 단부측에 구비되어 제1 냉각수 회수유로(230)들로부터 유출되는 냉각수를 회수한다. 제2 냉각수 회수유로(310)는 후술할 전환 채널 냉각수 공급부에 연결되어 냉각수를 하단의 충전부재 스택에 전달할 수 있다.

한편, 열교환부는 냉각수 공급부에 의하여 냉각수가 상시 공급되는 습 채널과 냉각수 공급부에 의한 냉각수의 공급되거나 중단되도록 상태의 전환이 가능한 습/건 전환 채널을 포함한다. 이에 대하여는 이하에서 상세히 설명한다.

냉각수 공급부는 습채널 냉각수 공급부(미도시)와 전환채널 냉각수 공급부(400)를 포함한다.

전환채널 냉각수 공급부(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 전환 채널 유입구(410), 전환채널 공급유로(420) 및 전환채널 공급지로(430)를 포함하며, 기타 유량 분배부나 전환채널 냉각수 회수부로부터 냉각수를 공급받아 습/건 전환채널에 공급하는 구성부이다. 전환 채널 유입구(410)는 유량 분배부나 전환채널 냉각수 회수부로부터 냉각수가 유입되고, 전환채널 공급유로(420)는 충진재 스택의 상부에서 위치하여 복수의 충진재의 배열 방향으로 일정 길이를 갖도록 형성된다.

전환채널 공급지로(430)는 전환 채널 공급유로(420)로부터 직각 방향으로 연장되어 복수의 분기된 유로를 형성한다. 전환채널 공급지로(430)는 각 습/건 전환 채널의 상부로 연장되며, 외부로부터 공급되는 냉각수를 상기 각 습/건 전환 채널에 직접적으로 공급한다. 전환채널 공급지로(430)의 하단에는 노즐 등을 구비하여 냉각수를 하향 분사할 수 있도록 한다.

습 채널에 냉각수를 공급하는 습채널 냉각수 공급부는 종래의 냉각수 공급부의 구성과 대동소이하며, 이하에서 설명한다.

도 7을 참조하여 설명하면, 냉각수 공급부는 습채널 냉각수 공급부(500)와 전환채널 냉각수 공급부(400)를 포함한다. 습채널 냉각수 공급부(500)는 종래의 냉각수 공급부와 유사한 구성을 갖는다. 즉, 습채널 냉각수 공급부(500)는 냉각수(W)를 저장하는 공간을 구비하고 하부에는 냉각수를 공급하는 노즐들이 구비될 수 있다. 습채널 냉각수 공급부(500)는 상시 냉각수가 공급되는 습채널에 냉각수를 공급한다.

충진부재 스택(227)은 습 채널 및 습/건 전환 채널이 규칙적인 수로 반복하여 배열될 수 있다. 본 실시예에 따른 5개의 습 채널(W)과 1개의 습/건 전환채널이 교호적으로 반복 구비된다.

전환채널 냉각수 공급부(400)는 충진부재 스택의 상부에 각각 구비될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 습/건 전환채널(DW)에만 냉각수를 공급한다.

또한 냉각수 공급부는 전환채널 냉각수 공급부(400) 및 습채널 냉각수 공급부(500)로 공급되는 냉각수의 유량을 일정 비율로 분배하는 유량 분배부(600)를 포함할 수 있으며, 별도의 공급계통을 통하여 전환채널 냉각수 공급부(400) 및 습채널 냉각수 공급부(500)에 냉각수를 공급하는 것도 가능하다.

본 실시예에 따른 열 교환부는 습/건 전환채널(D/W)를 통과하는 냉각수를 회수하기 위한 전환채널 냉각수 회수부(300)를 포함한다. 전환채널 냉각수 회수부(300)는 앞서 설명한 바와 같이 습/건 전환채널의 하부측에 구비되어 습/건 전환채널(D/W)를 통과하는 냉각수를 회수한다. 전환채널 냉각수 회수부(300)는 어느 한 충진부재 스택(227)의 습/건 전환채널(D/W)들로부터 냉각수를 회수하여 하부에 위치하는 타 충진부재 스택(227)의 습/건 전환채널(D/W)들에 냉각수를 공급하는 전환채널 냉각수 공급부(400)에 전달한다. 즉, 전환채널 냉각수 회수부(300)는 다단의 충진부재 스택이 구비되고, 각 충진부재 스택에 별도의 전환채널 냉각수 공급부(400)가 구비되는 경우에 이에 대응하여 구비된다.

또한 다단으로 구비되는 충진재 스택들(227)의 사이에는 상부의 충진재 스택(227)으로부터 유출되는 냉각수를 집수하는 집수부(510)들을 포함할 수 있다. 집수부(510)들은 상부에 전환채널 냉각수 회수부(300)가 있는 경우에는 습 채널(W)을 통과하는 냉각수만을 집수하고, 전환채널 냉각수 회수부(300)가 없는 경우에는 습 채널(W)과 습/건 전환채널(D/W)을 경유하는 냉각수 모두를 집수하게 된다.

집수부(510)에 집수된 냉각수는 집수부(510)의 하부에 위치하는 충진부재 스택의 습 채널(W)에 공급될 수 있다. 즉, 집수부(510)는 하부에 위치하는 충진부재 스택들에 대하여 냉각수 공급장치로서 기능한다.

본 실시에에 따른 열 교환부의 경우 습 채널(W)과 습/건 전환채널(D/W)을 경유하는 냉각수가 각각 별개의 경로로 이동하게 되며, 습 채널(W)과 습/건 전환채널(D/W)에 공급되는 유량비는 마지막까지 변동없이 유지된다는 특징이 있다.

도 7 내지 도 11을 참조하여 다양한 열교환 제어상태에 따른 실시예들을 설명한다. 도 7 내지 도 11은 다양한 실시예에 따른 열교환 모드를 설명하기 위한 개략도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 도 7의 열교환부의 경우 전환채널 냉각수 공급부(400)는 충진부재 스택의 상부에 각각 구비되어 습/건 전환채널(DW)에만 냉각수를 공급하고, 습채널 냉각수 공급부(500)는 상시 냉각수가 공급되는 습채널에 냉각수를 공급한다. 다단으로 구비되는 충진재 스택들(227)의 사이에는 상부의 충진재 스택(227)으로부터 유출되는 냉각수를 집수하는 집수부(510)과 이에 연결되는 복수의 전환채널 냉각수 공급부(400)들을 통하여 독립적인 냉각수 이동 경로를 형성함으로써 습 채널(W)과 습/건 전환채널(D/W)을 경유하는 냉각수가 각각 별개의 경로로 이동하게 되며, 습 채널(W)과 습/건 전환채널(D/W)에 공급되는 유량비는 마지막까지 변동없이 유지된다.

도 8 및 도 9는 동일 구성의 열교환부에서 습/건 전환채널이 각각 습 채널과 건 채널로 전환상태를 나타낸다. 도 8 및 도 9의 실시예의 경우 습 채널과 습/건 전환채널이 서로 교번하여 형성되며, 도 7의 실시예와 같이 각 충진부재 스택의 상부에 전환채널 냉각수 공급부(400)를 구비된다. 다만, 전환채널 냉각수 회수부를 별도로 구비하지 않고 집수부(510)를 통하여 습채널과 습/건 전환채널의 냉각수를 모두 집수한다는 차이점이 있다. 이 경우 집수부(510)에는 습채널과 습/건 전환채널을 경유하는 냉각수가 모두 모이게 됨으로써 습/건 전환채널을 통하여 유입된 냉각수의 양만큼 하부의 충진부재 스택의 습채널에 더 공급된다는 특징이 있다.

한편, 다단의 충진재 스택에 구비되는 전환 채널 냉각수 공급부들에 공급되는 냉각수 유량을 일정 비율로 공급하는 제2 유량 분배부(미도시)를 포함할 수 있다.

도 10 및 도 11은 또 다른 실시예에 따른 열교환부를 나타낸다. 도 10 및 도 11은 4개의 습채널과 하나의 습/건 전환채널이 교번하여 형성된다. 도 10과 도 11은 각각 습/건 전환채널이 습 채널과 건 채널로 전환된 상태를 나타낸다.

도 10과 도 11의 실시예에서는 습채널 냉각수 공급부(500)를 통하여 습채널에 공급되는 냉각수량과 전환채널 냉각수 공급부(400)들을 통하여 공급되는 냉각수량의 비를 조절하는 예를 나타낸다.

별도의 전환채널 냉각수 회수부를 구비하지 않음으로써 하단의 집수부(510)로 갈수록 냉각수의 양이 전환채널 냉각수 공급부(400)를 통하여 공급된 냉각수의 양만큼 증가하게 되는 것은 도 8 및 9의 실시예와 동일하다. 다만, 이와 같이 냉각수의 공급양의 비를 조절함으로써 각 채널들을 경유하는 냉각수량의 비율을 조절할 수 있다.

직교류형 냉각탑의 백연 발생을 방지하기 위해서는 배출되는 공기를 가열하여 상대습도를 낮추는 방법이외에도 열교환되는 공기에 포함되는 습기의 양을 낮춤으로써 백연의 발생을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 이와 같은 채널의 전환을 통하여 건채널을 형성시킴으로써 동절기 등 외기의 온도가 낮은 경우 포화수증기압 이하로 습기의 양을 줄여 백연의 발생을 방지할 수 있다. 다만, 건채널의 경우 백연의 저감에 기여하는 바 있으나 충진부재(223)를 사이에 두고 간접적인 방식으로 냉각수를 냉각시키게 되므로 냉각 효율 자체는 떨어지게 된다. 따라서 외기의 환경에 따라 적절한 수의 건채널을 형성하고 냉각수의 양을 조절함으로써 냉각 효율의 감소를 최소화하는 선에서 백연의 발생을 방지할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

Claims

내부에 일정한 공간이 형성된 냉각탑 하우징;

상기 냉각탑 하우징에 구비되어 상기 냉각탑 하우징 내부의 공기를 외부로 배출시키는 팬부;

상기 냉각탑 하우징 일측에 구비되어 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부; 및

복수의 판형 충진부재가 기립상태로 배열되어 수직 및 수평방향의 유체이동 가능한 채널을 형성하는 충진재 스택을 구비하고, 상기 냉각수 공급부로부터 공급되는 냉각수와 상기 냉각탑 하우징 내로 유입되는 외기를 상기 충진재 스택에서 교차시켜 상기 냉각수를 냉각시키는 열교환부;을 포함하고,

상기 열교환부는 상기 냉각수 공급부에 의하여 냉각수가 상시 공급되는 습 채널과 상기 냉각수 공급부에 의한 냉각수의 공급되거나 중단되도록 상태의 전환이 가능한 습/건 전환 채널을 포함하고,

상기 냉각수 공급부는,

상기 충진재 스택의 상부에서 상기 복수의 충진재의 배열 방향으로 일정 길이를 갖도록 형성되는 전환 채널 공급유로와, 상기 전환 채널 공급유로로부터 상기 각 습/건 전환 채널의 상부로 연장되는 전환 채널 공급지로를 포함하여 외부로부터 공급되는 냉각수를 상기 각 습/건 전환 채널에 공급하는 전환 채널 냉각수 공급부; 및

상기 습 채널에 냉각수를 공급하는 습채널 냉각수 공급부;를 포함하는 백연저감 냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 냉각수 공급부는전환 채널 냉각수 공급부 및 습채널 냉각수 공급부로 공급되는 냉각수의 유량을 일정 비율로 분배하는 유량 분배부를 포함하는 백연저감 냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 습 채널 및 상기 습/건 전환 채널은 규칙적인 수로 반복하여 배열되는 백연저감 냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 충진재 스택은 수직 방향으로 다단으로 구비되는 백연저감 냉각탑.
제4항에 있어서,

상기 다단으로 구비되는 충진재 스택들의 사이에는 상부의 충진재 스택으로부터 유출되는 냉각수를 집수하는 집수부를 포함하는 백연저감 냉각탑.
제5항에 있어서,

상기 집수부에 집수된 냉각수는 상기 집수부의 하부에 위치하는 충진재 스택의 습 채널에 공급되는 백연저감 냉각탑.
제5항에 있어서,

상기 전환 채널 냉각수 공급부는 상기 다단의 충진재 스택의 각각의 상단에 구비되는 백연저감 냉각탑.
제7항에 있어서,

어느 한 단의 충진재 스택의 습/건 전환채널로부터 유출되는 냉각수를 집수하여 하단의 충진재 스택에 구비되는 전환 채널 냉각수 공급부에 전달하는 전환 채널 냉각수 회수부를 더 포함하는 백연저감 냉각탑.
제8항에 있어서,

상기 전환 채널 냉각수 회수부는,

상기 습/건 전환채널의 하부를 폐쇄하고, 적어도 어느 하나의 측면 방향으로 냉각수가 이동하도록 유로를 형성하는 제1 냉각수 회수유로;

상기 제1 냉각수 회수유로의 단부측에 구비되어 상기 제1 냉각수 회수유로들로부터 유출되는 냉각수를 회수하는 제2 냉각수 회수유로;를 포함하는 백연저감 냉각탑.
제7항에 있어서,

상기 다단의 충진재 스택에 구비되는 상기 전환 채널 냉각수 공급부들에 공급되는 냉각수 유량을 일정 비율로 공급하는 제2 유량 분배부를 포함하는 백연저감 냉각탑.