열교환기의 분류
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-------- 개 요 -------- 가열기 ·냉각기 ·증발기 ·응축기(凝縮器) 등에 사용된다. 목적으로 하는 유체에 열을 주기 위해 사용되는 전열매체를 열매(熱媒)라고 하며, 이와는 반대로 열을 뺏는 데 사용되는 것을 냉매(冷媒)라고 한다. 열교환기의 형식에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 금속관을 전열벽으로 하는 것으로, 이 형식에는 주수식(註水式) ·이중관식 ·핀붙이 다관식 ·투관형식(透管型式) 등이 있다. 이중관식 열교환기는 내관(內管)과 외관으로 되어 있으며, 내관 내부의 유체와 관과 관 사이에 있는 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 이 형식은 구조는 간단하지만 처리하는 양이 적다. 대용량인 것에는 커다란 외관(外管)에 여러 개의 작은 관을 넣은 투관형식을 사용한다. 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름에서 같은 방향으로 흐르는 것을 병류형(竝流型), 반대방향으로 흐르는 것을 역류형, 직각방향으로 흐르는 것을 직교류형(直交流型)이라고 한다. 보통 공업에서 사용되는 전열매체에는 물 ·수증기 ·공기 ·연도(煙道)가스 ·석유 ·수은 ·나트륨 ·칼륨 및 비페닐에테르와 비페닐의 혼합물인 다우섬(dowtherm) 등이 있다. ■열교환기는 열의 전달방법, 사용상, 구조상으로 다음과 같이 분류됩니다.
가. 표면식 열교환기 (suface heat exchanger) :벽에 의해 분리된 공간에 온도가 다른 유체가 흐르고 통한 열전도 및 벽 표면에서의 유체 대류에 의해 전열시키는 형식의 열교환기로서 다관식 열교환기, 이중관식열교환기 및 여러구조의 열교환기가 있다. 나. 축열식 열교환기 (regenerator) : 고체의 축열제 (열을 저장하는 매체)를 고온의 유체에 접촉시켜 고온 유체의 열을 흡수한 다음 저온 유체와 접촉하여 저온 유체에 열을 전달하는 열교환기로서 회전형 축열식 열교환기, 밸브식 환형 축열식 열교환기 등이 있다. 다. 액체연결 간접식 열교환기(liquid-coupled indirect-type exchanger) : 두 개의 표면식 열교환기에 열매체를 순환시키는 방식의 열교환기 라. 직접 접촉식 열교환기 (direct-contact heat exchanger) : 2가지 유체를 직접 접촉시켜 열교환 시키는 열
나. 예열기 : 유체를 사전에 가열해서 다음 조작(공정)에서의 효율을 좋게 하기 위해 사용되는 열교환기 다. 과열기: 유체(일반적으로 기체)를 과열상태가 되기까지 가열하기 위해 사용되는 열교환기 라. 증발기 : 액체를 가열해서 증발시키기 위해 사용되는 열교환기 마. 재가열기 : 장치중 (공정상)에서 응축된 액체를 재가열해서 증발시키기 위해 사용되는 열교환기 바. 냉각기 : 유체를 필요 온도까지 냉각하기 위해 사용되는 열교환기 사. 응축기 : 응축성 기체를 냉각하고 응축액화시키기 위해 사용되는 열교환기, 증기를 응축시켜 물로 만드는 열교환기를 복수기(condenser)라고 한다.
나. Open type exchanger : 냉각기로서 쓰이는 열교환기, 상부 수평관에서 냉각수를 분사시켜 관래 유체를 냉각시킴, 특히 고압 부식성 유체의 냉각용으로 적당합니다. 다. Double pipe exchanger : 직경이 큰 외부관에 직경이 작은 내부관을 삽입해서 내부관을 흐느는 유체와 외부관과 내부관 사이를 흐르는 유체와의 사이에서 열교환을 시키는 열교환기로서, 고압, 고점도 또는 부식성이 강한 유체의 가열 및 냉각용으로 적당합니다. 라. Shell and tube exchanger : 화학장치에 있어서의 거의 대부분의 열교환기가 shell and tube방식이며 현재 가장 많이 쓰이고 있는 열교환기 형식입니다. 마. Bayonet exchanger : 관측유로는 선단에 뚜껑이 있는 외측관과 그 속에 삽입된 내관에 의해 구성됨. 관측유체는 외측관과 내측관과의 틈새를 흐르는 사이에 동체측 유체와 열교환 한다. 동체측 유체에 관계없이 내관은 분해 조립이 되므로 용기 또는 배관에 직접 설치하여 동체측 유체를 가열 혹은 냉각하는데 편리한 형식입니다. 바. Spiral wound 혹은 Spiral tube type exchanger : 구리, 알루미늄, 스테인레스 등의 관을 나선상으로 감은 관속을 원통에 담은 구조의 열교환기. 열손실을 가능한대로 작게 하기 위해 방열표면적을 작게 하면서도 큰 전열면적을 얻을 수가 있습니다. 사. 공냉식 열교환기 : 냉각수 대신 공기를 냉각매체로 하는 열교환기. 공기를 압입송풍기로 밀어 넣거나 유인송풍기로 흡입 시킵니다. 아. Jacketed type exchanger :이중관 또는 자켓트관으로 불리우며 오래전부터 화학장치에 많이 사용됨. 총괄 전열계수가 다관식 및 기타의 열교환기에 비해 작고 전열 면적이 동체의 크기에 의해 제한되므로 열교환만을 목적으로 한 용도에는 적당하지 못합니다. 자. Plate type exchanger : 다수의 평판을 일정한 간격으로 세워놓고 한 칸씩 건너서 각각의 유체를 통과시켜 열교환을 이루는 열교환기 입니다. 차. Volute type exchanger : 2장의 평판을 와류형으로 가공해서 유체의 통로를 형성시킨 열교환기로서 펄프, 식품공업에 사용됩니다. 카. Block type exchanger : 부식성이 서로 다른 각종 약품의 열교환은 내식재료 (흑연,기타)의 덩어리에 1열씩 번갈아 서로 직각이 되도록 다수의 구멍을 뚫고 각각의 방향으로 다른 유체를 통과시켜 열교환 하는 열교환기 입니다. 타. Compact exchanger : 열교환기의 용적을 극히 작게하여 큰 전열면적을 얻게끔 고안된 열교환기로서 전열 면적과 용적 비가 200 이상인 것을 의미합니다. |