KR950013333B1 - 재생기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

재생기

제 1 도는 본 발명의 재생기의 일부를 절개하여 나타내는 정면도.

제 2 도는 제 1 도의 A-A선 단면도.

제 3 도는 본 발명의 효과를 나타내는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 쉘체 2 : 전열관

3 : 흡수액 주입구 4 : 흡수액 배출구

5 : 열원유입구 6 : 열원유출구

7 : 증기박스 8 : 냉매증기배출구

9 : 방해판 41 : 둑

42 : 배출용박스

본 발명은 냉매로 물을 사용하고, 흡수액으로 취화리튬(臭化Lithium)등의 염류용액을 사용하는 흡수식 냉동기의 재생기에 관한 것이다.

종래, 이런 종류의 재생기로서는, 예를 들면 일본국 특개소 63-243670호 공보 등에 개시된 재생기가 있다.

이러한 재생기는 고온증기를 통과시킬 수 있는 전열관(傳熱管)들을 쉘(shell)본체내의 하부에 설치하고, 이 전열관을 잠길 수 있게 주입하는 흡수액 위에 냉매증기를 발생시키는 공간(증기실)을 설치하고, 또 위쪽에는 일리미네이터(eliminator)를 설치하여 냉매증기에 동반하는 흡수액을 분리하는 구조로 되어 있다.

상기한 구성의 재생기는 냉매가 자유롭게 증발하기 위한 공간을 가지는 이른바 개방형 열교환기이고, 푸울비등에 의해 흡수액을 가열 농축시키는 작용을 가지는 것이다.

흡수액이 재생기내에서 전열관에 의해 가열되는 전열프로세스(傳熱process)에는 2가지 단계가 있다.

그 제 1 단계는 대류전열이며, 재생기에 공급되는 흡수액이 포화온도보다 낮은 서브쿨(Subcool)상태이기 때문에 서브쿨 정도를 저하시키며, 또는 상변화(相變化)를 일으키기 위해 필요한 온도까지 상승시키는 단계로 일어난다.

제 2 단계는 상변화를 수반하는 전열(傳熱)이며, 제 1 단계의 대류전열에 의해 과열된 흡수액을 비등(沸騰) 또는 액면에 있어서의 표면증발이 일어날 때의 전열이다.

상기 종래의 재생기에 있어서는, 흡수액이 재생기내의 전체에 걸쳐 자유액면을 가지고 있기 때문에, 재생기내에 들어있는 흡수액의 흐름은 극히 저속으로 되고, 따라서 대류전열부는 자유대류전열에 해당하는 낮은 전열 특성으로 되는 것을 피할 수 없다.

즉, 재생기에 흡수액을 펌프등을 이용하여 큰 압력으로 주입하여도, 주입시의 압력은 자유액면에 개방되므로 흡수액을 유동(流動)시키는 압력으로서는 직접적으로는 작용하지 않기 때문에, 흡수액의 유동 속도는 극히 저속으로 되어서, 전열관 표면에서 충분한 교환을 행할 수 없다.

따라서, 전열관 외면에 있어서의 또 하나의 전열상태인 비등전열부와, 전열관 내면에 있어서의 전열, 즉 고온증기의 응축전열 혹은 열수(熱水)의 강제대류전열이 예를 들어 높은 열전 효율을 취하도록 설계되었어도 상기한 자유대류전열을 포함하는 재생기의 총합 전열 특성을 현저하게 저하시키는 것이 된다.

그 결과 재생기에서의 흡수액의 가열농축이 충분하지 않았거나, 전열면적을 크게 취하지 않으면 아니되는 등의 문제가 발생되어, 그 해결이 요구되었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 고온증기등의 열원유체를 통과시키는 전열관(2)이 쉘본체(1)내에 배관되며, 열원유체유입구(5)측의 쉘본체(1)에 흡수액 배출구(4)가 설치되며, 열원유체유출구(6)측의 쉘본체(1)에 흡수액 주입구(3)가 설치된 흡수식 냉동기의 재생기에 있어서, 상기한 흡수액배출구(4)측에는 쉘본체(1)의 상단보다 상방으로 돌출해 내부가 쉘본체(1)내와 연통한 증기박스(7)가 설치되며, 흡수액배출구(4)에는 쉘본체(1)의 상단과 거의 같은 높이의 둑(41)이 설치되며, 상기한 흡수액 주입구(3)측에는 쉘본체(1)내에 흡수액이 충만하여 밀폐형 열교환기가 형성되며, 상기한 흡수액 배출구(4)측에는 흡수액 액면 상방의 상기한 증기박스(7)내의 공간에 의해서 개방형 열교환기가 형성된 것을 특징으로 하는 재생기이고, 방해판이 밀폐형 열교환기에 작은 피치(Pitch)로, 개방형 열교환기에는 큰 피치로 설치된 재생기이고, 흡수액 주입구가 개방형 열교환기의 흡수액 배출구의 둑보다도 높은 위치로 설치된 재생기이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 흡수액 주입구측의 밀폐형 열교환기 부분에서는 흡수액을 주입하는 펌프압이 빠져나갈 곳이 없기 때문에 흡수액 주입시의 펌프압이 밀폐형 열교환기내의 흡수액에도 직접 작용하며, 흡수액은 흡수액 배출구의 방향에 강력한 힘으로 누른다.

이 때문에, 흡수액 주입구측의 밀폐형 열교환기부에 방해판이 작은 피치(Pitch)로 엇비슷하게 부착되어 있어도 흡수액은 흡수액 배출구에 향하여 꾸불꾸불 나아가면서 신속하게 흘러가므로, 전열관을 통하여 열원과의 열교환량이 증대하며, 흡수액은 흡수액 배출구측의 개방형 열교환기에 전달될 때까지 포하온도 이상으로 과열되며, 개방형 열교환기의 장소에서 냉매증기를 왕성하게 발생한다.

그리고, 발생한 냉매증기는 증기박스를 통하여 배출되며, 냉매증기가 분리되어서 농도가 높아진 흡수액은 흡수배출구로부터 배출된다.

다음에 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제 1 도 및 제 2 도에 있어서, 1은 쉘(shell)본체, 2는 전열관, 3은 흡수액 주입구, 4는 흡수액 배출구, 5는 열원유입구, 6은 열원유출구, 7은 냉매용의 증기박스, 8은 냉매증기배출구, 9는 방해판이며, 흡수식 주입구(3)에 흡수식 펌프(도시생략)가 배관 접속되어 있다.

쉘본체(1)은 관형상체이며, 그 내부에 다수의 전열관(2)이 길이 방향으로 평행하게 설치되어 있다.

전열관(2) 각각은 도면 좌측의 헤더(header)에 설치된 열원유입구(5)로부터 고온증기 또는 열수등의 열원(熱源)을 받아서, 내부를 통하여 도면 우측의 헤더에 설치된 열원배출구(6)로부터 배출되도록 부착되어 있다.

열원유출구(6)측의 쉘본체(1)에 흡수액 주입구(3)가 설치되며, 열원유입구(5)측에는 흡수액 배출구(4)가 설치되어 있다.

흡수액 주입구(3)은 쉘본체(1)의 상부에 직접 설치되어 있으나 흡수액 배출구(4)는 쉘본체(1)의 측부에 둑(41)을 통하여 설치한 배출용박스(42)의 바닥부에 설치되어 있다.

둑(41)의 높이는 흡수액 주입구(3)측의 쉘본체(1)의 내벽정점(頂点)보다 높게 되도록 조절되어 잇다.

또한, 흡수액 주입구(3)는 둑(41)보다 높은 위치에 설치되어 있다.

또, 열원유입구(5)측의 쉘본체(1)의 상부에는 쉘본체(1)와 연통한 증기박스(7)가 내벽의 정점을 상기 둑(41)보다 높게 되도록 조절하여 배치되어 있다.

따라서, 흡수액을 흡수액 주입구(3)로부터 주입하며, 둑(41)를 넘어서 흡수액 배출구(4)로부터 배출하면, 내벽정점이 둑(41)보다 낮은 흡수액 주입구(3)측의 쉘본체(1)는 내벽의 정점까지 흡수액으로 가득차게 되며, 내벽정점이 둑(41)보다 높게 형성된 흡수액 배출구(4)측의 증기박스(7)는 흡수액에 의하여 가득 채워지는 일은 없다.

이 흡수액에 의하여 가득 채워지는 일이없는 내벽정점과 둑(41)사이의 공간이 냉기증기를 발생시키는 영역이다.

따라서, 흡수액 주입구(3) 측(열원유출구 6측)이 밀폐형 열교환기이며, 흡수액 배출구(4) 측(열원유입구 5측)은 개방형 열교환기 이다.

방해판(9)은 흡수액이 흡수액 주입구(3)로부터 흡수액 배출구(4)에 향하여 꾸불꾸불 나아가면서 흐르도록 엇비슷하게 설치되어 있다.

이 방해판(9)의 부착은, 흡수액 주입구(3)로부터 흡수액 배출구(4)의 방향으로 감에 따라서 피치가 크게 되도록 부착되어 있다.

이 방해판(9)는 흡수액을 꾸불꾸불 나아가도록 하는것에 의해 흡수액을 균등하게 전열관(2)과 접촉시켜서 온도의 분산을 적게 하고자 하는 것이기 때문에 기본적으로는 많이 부착할수록 효과는 크지만, 작은 피치로 많이 부착하면 저항이 크게되어 지나치게 흡수액의 흐름이 악화되므로 주입펌프압이 빠져 나갈곳이 없는 밀폐형 열교환기 측에 작은 피치로 많이 부착되며, 압력이 개방되는 증기박스(7)를 가지는 개방형 열교환기측에는 수가 적어지도록 큰 피치로 부착되어 있다.

흡수액이 고온열교환기에 의해 예를 들면 127℃로 가열되어서 흡수액 주입구(3)로부터 쉘본체(1)내에 공급되면, 이 흡수액은 재생기의 설정내압 700mmHg, 포화온도 154℃에 비교하여 낮기 때문에 흡수액 주입구(3)측의 밀폐형 열교환내를 꾸불꾸불하게 나아가면서 전열관(2)에 의해, 예를 들면 146℃까지 대류전열에 의해 가열되며, 서브쿨비등(subcool 沸騰)을 개시하여 전열관(2)의 표면에 작은 기포를 발생한다.

밀폐형 열교환기내에서 발생한 기포는 서서히 성장하지만 종래의 위를 향한 약한 흐름으로부터 펌프압이 작용하고 있기 때문에 흡수액 배출구(4)측의 증기박스(7)에 접근함에 따라 옆쪽으로 흘러서 성장하여 크게된다.

구조상, 횡방향으로 유로가 길기 때문에 기포는 크게 성장하여, 강제 대류의 기액 2상류가 된다.

더구나, 이 흐름은 대단히 강하므로, 증기박스(7)를 가지는 개방형 열교환기에 도달하여도 이 에너지가 남아있어, 기포의 횡방향의 흐름은 종래의 위로 향하는 흐름보다 강하다.

따라서, 비등용 영역인 개방형 열교환기의 액측열전달 계수가 대폭적으로 향상된다.

또, 흡수액 주입구(3)는 둑(41)보다 높은 위치에 설치되어 있으므로 흡수액 펌프의 정지시, 재생시의 흡수액이 흡수액 펌프로 향해 유출하는 것을 방지할 수 있다.

이 때문에 재생기의 흡수액 부족을 방지하고, 결정(結晶)의 발생을 피할 수 있다.

제 3 도에서 본 발명이 되는 재생기의 성능의 한 예를 종래 예와 비교하여 나타낸다.

횡축의 온도차 △T는 전열관(2)의 내부를 지나고 있는 고온증기의 평균온도와 재생기내에 있는 흡수액의 평균온도와의 차이며, 종축은 열류속(熱流束)을 표시하고 있다.

이 도면으로부터 명백해지도록 본 발명의 재생기에 의하면 어느 온도차 △T에 있어서도 종래의 재생기보다 큰 열류속이 얻어진다.

예를 들면, 온도차 △T가 8℃인 때에서 비교하면 본 발명 재생기는 3500Kcal/m²hr의 열류속이 얻어지면, 종래의 재생기에서는 2000Kcal/m²hr의 열류속 밖에 얻어지지 아니하므로, 본 발명은 종래 재생기의 1.75배의 열류속이 얻어지는 것을 알았다.

게다가 온도차 △T가 7℃이하에서도 전열특성이 저하하지 않는다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명이 되는 재생기는 종래의 재생기에 비교하여 전열특성이 대폭적으로 향상되었다.

동일 조건의 비교에 의하면 종래의 재생기보다 1.75배의 전열특성이 얻어졌다.

또, 전열관에 공급하는 열원의 온도와 흡수액의 온도차가 5∼6℃정도밖에 없는 경우에도 8℃의 온도차로 운전하고 있었던 종래 장치와 같은 정도의 전열 특성이다.

또한, 밀폐형의 재생기이기 때문에 종래의 개방형 재생기에 비교하여 취화리튬 등의 흡수액의 충전량을 대폭적으로 감소시킬 수 있으므로 원가 절감이 도모되는 동시에, 전열 특성이 우수함과 더불어 장치의 소형경량화가 가능하게 되는 등 공업적 장점이 큰 것이다.

Claims (3)

1. 고온증기등의 열원유체를 통과시키는 전열관(2)이 쉘본체(1)내에 배관되며, 열원유체유입구(5)측의 쉘본체(1)에 흡수액 배출구(4)가 설치되며, 열원유체유출구(6)측의 쉘본체(1)에 흡수액 주입구(3)가 설치된 흡수식 냉동기의 재생기에 있어서, 상기한 흡수액 배출구(4)측에는 쉘본체(1)의 상단보다 상방으로 돌출해 내부가 쉘본체(1) 내와 연통한 증기박스(7)가 설치되며, 흡수액 배출구(4)에는 쉘본체(1)의 상단과 거의 같은 높이의 둑(41)이 설치되며, 상기한 흡수액 주입구(3)측에는 쉘본체(1)내에 흡수액이 충만하여 밀폐형 열교환기가 형성되며, 상기한 흡수액 배출구(4)측에는 흡수액 액면 상방의 상기한 증기박스(7)내의 공간에 의해서 개방형 열교환기가 형성된 것을 특징으로 하는 재생기.
2. 제 1 항에 있어서, 방해판(9)이 밀폐형 열교환기에는 작은 피치로, 개방형 열교환기에는 큰 피치로 설치된 것을 특징으로 하는 재생기.
3. 제 1 항에 있어서, 흡수액 주입구(3)가 개방형 열교환기의 흡수액 배출구(4)의 둑(41)보다도 높은 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 재생기.