다관식 열교환기
专利汇可以提供다관식 열교환기专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且Tube & shell heat exchanger esp. for nuclear or thermal power plant with guide plates(20) for directing heating fluid towards a vent tube(12) is provided. Heat exchanger cell(4) contains high & low temp. tube bundles(15,16). Each bundle has a number of u-tubes for a flowing medium to be heated. Between the two bundles, there is a vent tube(12) extending longitudinally in the shell for removing non-condensable gasses. At least one flow guide plate(20) is located on the outer side of the low temp. bundle(16) to channel heating fluid between the shell & the bundles towards the vent tube.，下面是다관식 열교환기专利的具体信息内容。
다관식 열교환기
제1a도는 종래의 쌍대 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제1b도는 제1a도의 Ib-Ib선에서 본 원통체의 단면도.
제2도는 열교환기의 동작을 나타낸 설명도.
제3a도는 본 발명의 1실시예를 나타낸 쌍대 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제3b도는 제3a도의 IIIb-IIIb선에서 본 단면도.
제4a,4b,4c도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 쌍대 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제5a도는 본 발명의 한 원통체형 다관식 열교환기의 1실시예를 나타낸 단면도.
제5b도는 제5a도의 Vb-Vb선에서 본 단면도.
제6a,6b,6c도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 한 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제7a도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 한 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제7b도는 제7a도의 VIIb-VIIb선에서 본 단면도.
제8a,8b,8c도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 한 원통체형 다관식 열교환기의 단면도.
제9도는 본 발명에 따른 열교환기의 동작 설명도.
제10a,10b도는 제9도의 정류판이 놓여진 상태의 설명도이다.
본 발명은 주로 화력 및 원자력 발전소에서 사용되는 다관식 열교환기에 관한 것으로 가열매질 이동의 정체로 인한 열전달관의 부식을 방지하고 고성능의 효능을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
종래 이러한 형태의 열교환기는 원통체와 원통체에 설명된 가열매질 유입구, 상술한 원통체내에 장설된 고온 관다발과 저온 관다발, 가열될 매질의 흐름을 가능케 하여 가열될 매질과 가열매질 유입구를 통해 원통체내의 내부로 들어가는 가열된 매질사이에 열교환 작용이 일어나는 다수의 U형 열전달관 및 고온 관다발과 저온 관다발 사이에 끼어 있으면서 원통체의 내부의 액화되지 않은 가스를 제거하기 위해 원통체의 축방향으로 놓여진 배기관(Vent tube)으로 구성된다.
여기서, 개량한 부분은 매질이 원통체와 관다발 사이를 지나 배기관으로 나아갈 때 가열매질의 흐름을 증대시키기 위해 저온 관다발의 외측에 설치한 최소한 한개의 정류판(整流板)으로 구성된다. 제1a,1b도는 종래의 쌍대 원통형 다관식 열교환기를 나타낸 것으로 터빈에서 나오는 가열증기와 고압 열교환기에서 돌아오는 드레인은 원통체(4)에 장치된 증기유입구(6)와 드레인유입구(7)를 통하여 원통체(4) 내부로 들어온다.
가열증기와 드레인은 원통체(4)의 내측 상부에 있는 증기통로(14)를 지나 관다발(15),(16)의 열전달관(8)을 흐르는 급수(feed water)에 열을 전달하기 위한 관지지판(9) 사이에 형성되는 열교환 영역(관다발 (15),(16))을 흐른다. 그 후 증기는 액화되어 원통체의 밑바닥에 모이게 된다. 급수된 물은 급수유입구(2)를 통해 물탱그(1)로 흐르며 열전달관(8)을 흘러 급수유출구(3)를 통해 방출된다.
부호(5)는 관판(tube plate)이고 (10)은 드레인 냉각기이며 (11)은 액화된 물(드레인)이다. 원통체(4)의 내측 하부에 모인 물 또는 드레인은 드레인 냉각기에서 냉각되어 급수유출구(도시되어 있지않음)를 통해 방출되어 원통체(4) 하부의 수위를 일정하게 한다. 드레인유출구는 이 열교환기보다 낮은 압력의 또 다른 장치에 연결되어 있다. 전술한 구조의 공지된 열교환기에서는 증기유입구(6)를 통해 들어온 증기는 제2도(21,22)에 도시한 바와 같이 흐른다.
급수유입구(2) 근처의 관다발(16)과 급수유출구(3) 근처의 관다발(15)은 증기를 액화시키기 위한 배기관(12)에 대하여 대칭이며 관다발(16)에서 교환되는 열의 양과 관다발(15)에서 교환되는 열의 양의 비는 약 15:1이다. 두 개의 관다발(15),(16)에서 교환되는 열의 양에 차이가 있기 때문에 급수유입구(2) 근처의 관다발(16)에서 액화되는 증기의 양이 많으면 많을수록 급수유입구(2) 근처의 관다발(16)로 흐르는 증기의 양이 많아진다. 그래서, 하방향 증기의 흐름(21)이 상방향 증기의 흐름(22)보다 강하게 되며 그결과 가스흐름(21),(22)은 증기와 액화되지 않은 가스가 정체하게 되는 증기정체영역(17)이 형성되는 급수유입구(2) 근처의 관다발(16)의 중앙부에 집중하게 된다.
즉 발전 플랜트의 급수에는 급수의 pH컨트롤을 위해 히드라진을 주입하고 있다. 이로써 급수가 보일러에서 가열되어 증기로 될때 히드라진이 분해하여 암모니아가스 NH 3 가 된다.
그리고 이들의 증기가 증기터빈에 도입된 후에 그 터빈의 도중에서 추기(抽氣)되고, 열교환기에 유입되어 거기서 급수를 가열하는 것이지만 이 열교환기내에서의 열교환으로 증기에서 물로 액화할때 상기한 증기중에 혼재(混在)해 있는 암모니아가스 및 계외(系外)로부터 혼입한 공기 혼합가스가 내부에서 액화되지 않고 비액화가스로써 열교환기내의 열전달관(8)의 집합체인 관다발(16)중에 축적, 정체하게 되는 것이다.
이 정체 영역(17)에서 액화되지 않은 가스를 급수유입구(2) 근처의 관다발(16)과 급수유출구(3) 근처의 관다발(15)간에 끼인 배기관(12)을 통해 완전히 제거시키는 것은 불가능하다. 그래서 정체영역에서 특히 증기흐름이 정체하기 쉬운 관지지판(9) 근처의 영역에서 액화되지 않은 가스 즉 비액화 가스중에 포함되는 암모니아가스 NH 3 는, 열교환기의 열전달관(8)의 재질인 알루미늄-브래스(Alumi brass)를 부식하는 성질이 있는 점에서 관다발(16)에 비액화 가스가 정체하면 그 암모니아가스에 의해 관다발의 열전달관(8)이 부식될 위험이 있다.
본 발명의 상세한 설명에 따라 배기관으로 가능증기의 흐름을 유도하기 위해 관다발의 외측에 최소한 한개의 정류판의 설치함으로해서 관지지패(9) 근처에 있는 열전단관의 부식을 방지할 수 있다. 하나의 정류판과 협동하는 하나의 틈이 관다발의 외측의 가장자리에 형성된다. 틈과 함께, 혹은 단독으로 정류판을 제공하여 관다발 사이에 끼인 증기를 액화시키는 배기관의 근처에 있는 위치로 증기 정책영역을 옮기는 것이 가능하며 그리하여 액화되지 않은 가스가 배기관을 통해 쉽게 제거될 수 있으며 열전달관(8)의 부식도 방지될 수 있다.
본 발명을 도면에 의해 상세히 설명한다.
제3도∼제10도는 제1도 및 제2도에 도시된 것과 특성이 같다.
제3a,3b도에서 부호(18)는 급유입구(2) 근처에 위치한 액화영역을 나타낸다. 부호(19)는 액화영역(18)내 관다발(16)의 외측 가장자리에 형성된 틈으로서 이는 축방향으로 배기관(12)을 향하게 되어 있다. 부호(20)는 틈(19)에 위치한 정류판으로 틈(19)과 같은 방법으로 되어 있다. 틈(19)으로부터 외측으로 뻗어있는 정류판(20)의 단부는 일반적으로 물(11)에 잠겨 있으며 정류판의 정류동작을 방해하는 정류판과 물사이의 증기의 흐름을 방지한다.
드레인 냉각기(10)가 설치되지 않는 경우 정류판(20)은 관판(5)에서 곡선부근에 배치된 열전달관(8)의 부분까지 뻗어 있다.
상숭한 발명의 실시예는 한 개의 정류판(20)을 갖는 쌍대원통형 열교환기에 관한 것이다. 제4a,4b,4c도에 도시된 바와 같이 다수의 틈(19)과 정류판(20)이 있음을 알 수 있다.
제5a,5b도는 하나의 틈(19)과 하나의 정류판(20)을 갖는 한 원통체형 열교환기에 관한 것이다.
제6a,6b,6c도는 여러개의 틈(19)과 정류판(20)을 갖는 한 원통체형 열교환기의 실시예를 나타낸 것이다.
전술한 실시예에서 정류판은 관지지판(9)에 의해 용이하게 지지되어 있다.
제7a,7b도는 여러개의 정류판(20)이 원통체(4)의 내측벽부위에 부착된 또 다른 실시예를 나타내고 있으며 이는 액화영역(18)에 위치한 관다발의 외측에 대해 나란히 놓여있고 정류판(20)은 배기관(12)을 향하여 있게 된다.
제8a,8b,8c도의 실시예는 하나 또는 그 이상의 틈(19)이 관다발(16)의 외측 가장자리에 형성되고 그들은 제7(a),7(b)도에 도시된 실시예의 정류판(20)과 같은 방법으로 원통체(4)의 내측벽에 부착된 정류판(20)의 전부 또는 일부에 대해 나란히 놓여지게 된다.
본 발명의 동작에 대해서 설명한다.
제9도에 있어서 정류판(20)은 급수유입구 부근에 위치한 관다발(16)의 주변부 및 액화영역(18)에 형성된 틈(19)의 하나에 삽입되어 있다.
틈(19)은 배기관(12)을 향하여 있기 때문에 상승 증기흐름(22)은 정류판(20)을 따라 배기관(12)을 향하여 상승한다. 그결과, 종래의 열교환기에서 관다발(16)의 중앙부에 형성되는 증기정체영역(17)은 배기관(12) 근처의 영역으로 상승하게 되며 이에 의해 배기관(12)을 통해 액화되지 않은 가스가 증기정체영역(17)으로부터 쉽게 제거될 수 있다.
제10a도에 도시된 바와 같이 정류판(20)이 틈(19)에 삽입되는 방법과 같이 열교환기를 제작하는데 어려움이 있는 경우 정류판(20)은 제10b도에 도시한 바와 같은 동일한 효과를 갖도록 틈(19)에 대해 나란하게 놓을 수 있다. 이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 액화영역에서 관다발중의 증기정체를 해소하고 액화되지 않은 가스를 만족하게 배출하는 효과를 가지므로 액화되지 않은 가스에 의한 열전달관 부식을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 관다발중의 가스유동의 흐름을 개선하여 열교환기의 성능을 향상시킬 수 있다.
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