열교환기 개요 및 구조

 

 

 

열 교 환 기

  

열교환기는 고정두부, 동체부, 후두부의 모양에 따라 분류되며, 2개의 유체 사이에 열의 교환을 행하는 것으로 건물, 화학공장

등에 일반적으로 널리 쓰이고 있다.

 

고정관판식 다관원통형 열교환기

    ○ 다관식 중에서는 가장 간단한 구조를 가지고 있다.
    ○ 양관판은 용접 또는 죔볼트 플랜지와 같은 방법으로 고정되고 전열관은 고정 관판에

        확관 또는 용접으로 붙인다.

        온도차에 의한 열팽창의 고려는 할 필요는 없고, 오염이 적은 유체를 동체에 흘려보내는

        경우만 쓰여진다.
    ○ 동체측과 관측의 양 유체의 온도차가 100 K{100 ℃}이상인 경우 또는 온도차가 적더라도

        동체와 전열관의 재질이

        달라서 온도변화에 의한 신장의 차가 크게 되는 경우에는 신축이음을 동체에 설계한다.

 

U자관식 다관원통형 열교환기

    ○ 전열관을 U자형으로 굽혀 관끝을 관판에 붙인 것이다. 관다발은 열팽창에 대해 자유롭고

        관판도 고정 관판뿐이기 때문에

        구조가 간단하다.
    ○ 관다발을 용이하게 빼낼 수가 있기 때문에 동체 및 관외부 청소는 할 수 있지만 관내부는

        제트크리너를 쓰지 않으면

        청소가 곤란하다. 또, 전열관의 구조면에서 관의 교환은 외측은 할 수 있지만 내측만 할

        수는 없다.
    ○ U자관식은 케틀형 리보일러에 이용되는 경우도 있으며, 아래 그림에 나타낸 바와 같이

       증기발생기, 보일러 연료유가열기,

        온수가열기 등에 쓰여진다.

 

 

 

유동두식 다관원통형 열교환기

    ○ 2개의 관판을 가지는 열교환기 안에 한쪽의 관판은 칸막이실측에 볼트로 고정하고, 다른

        쪽의 관판은 자유롭게 전열관의

        길이 방향으로 이동될 수 있도록 한 구조이다.
    ○ 전열관은 고정 관판 및 유동 관판에 확관 또는 용접으로 고정되어 있다. 동체와 관다발은

        열팽창이 자유롭고 관다발은

        동체 내에 쉽게 넣고 빼낼 수 있다.
    ○ 유동두식은 동체측이나 관측의 청소가 쉽기 때문에 설계조건 및 운전 조건에 따라서 융통

       성이 크지만 구조가 복잡하고

        비용이 높은 결점이 있다.

 

케틀형 유동두식 다관원통형열교환기

    ○ 관다발은 (다)의 유동두식과 비슷하지만 동체가 증발기 등과 같이 열교환기에 있어서

        동체측 유체의 상의 변화(액체에서

        기체로 변화)할 경우 기액분리를 하기 위한 목적으로 전열관군 상부에 공간을 설치한

        것이다.
    ○ 정제 과정에 있어서 응축된 기름을 재 증발시키기 위하여 관다발에 증기 또는 뜨거운

        기름을 통과시키고 그 주위에 기름

        등을 넣어 재 증발시키기 위하여 쓰이는 리보일러 등이 많다.

 

코일형 열교환기

    ○ 전열관을 코일식으로 감은 관다발을 원통형 압력용기에 넣어 전열관내의 유체와 용기

         내의 유체 사이에 열교환을 시키는

        경우이다.
    ○ 순간온수가열, 보일러용 연료의 가열 등에 많이 쓰인다. 일반적으로 전열관내에 가열

        유체(주로 증기)를 통과시킨다.

 

이중관식 열교환기

    ○ 아래 그림과 같이 외관중에 전열관을 동심원상으로 삽입해 각각 유체를 흐르게 하여

        열교환을 시키는 구조의

        열교환기이다.
    ○ 구조는 비교적 간단하여 고압에도 사용할 수가 있으며 누설이 발생하기 어렵기 때문에

        고장이 적고 필요에 따라 증설을

        용이하게 할 수 있다.
    ○ 내관에 누설이 발생하면 보수할 수가 없다.

 

나선형 열교환기

    ○ 아래 그림과 같이 나선형(helical) 열교환기는 2장의 전열판을 일정 간격으로 유지하며

         소용돌이 형태로 말아,

        이것에 의해 생기는 2개의 통로에 고온유체 및 저온유체를 각각 흘려 상호간에 열교환을

        시키는 것이다.
    ○ 양 유체의 상대적 흐름 방향에 따라 향류, 병류, 직교류의 3형식이 있다. 또한 사용형태에

         따라 직립형, 횡형,

        가도식(可倒式)이 있다.
    ○ 매우 컴팩트하여 설치 면적이 적고, 단일 유로에서 유속을 크게 할 수 있기 때문에 전열

        계수가 크며,

        스케일이 붙기 어렵다는 점 등 많은 이점을 갖고 있다.

  판형 열교환기

 

    ○ 아래 그림과 같이 유로 및 강도를 고려하여 요철형으로 프레스 성형된 전열판을 포개어,

         교대로 각각의 유체가 흐르도록 한

        구조의 열교환기이다.
    ○ 고무 또는 합성수지제 가스켓을 사용하기 때문에 고압 및 고온용으로는 적합하지 않지만

         전열판은 쉽게 분해, 청소를 할 수

        있고, 보수점검이 용이하며 전열판 개수의 증감에 따라 용량의 조절이 가능하다.
    ○ 컴팩트하여 설치공간이 많이 필요치 않아 약품공업, 식품공업 등에서 널리 사용되고

        있으며 최근에는 화학설비에도 이용되고 있다.

 

 

 

전정섭님의 파란블로그에서 발행된 글입니다.