KR101000021B1 - 이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기의 내부에 설치되어 유체간의 열교환에 사용되는 전열튜브 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전열튜브를 이중관 튜브로 설치하는 한편, 외부측 전열튜브의 단부는 튜브시트의 중앙측까지 삽입시키고, 내부측 전열튜브의 단부는 튜브시트를 관통하도록 삽입시킨 다음, 내부측 전열튜브의 확관작업을 통하여 각각의 전열튜브가 튜브시트와 함께 견고하게 밀착 조립될 수 있도록 함으로서, 전열튜브의 내,외부를 유동하는 유체의 조건에 맞추어 가장 적합한 소재를 손쉽게 적용시킬 수 있도록 하는 동시에, 외부측 전열튜브가 튜브시트의 바깥쪽으로 노출되지 않도록 하며, 이로 인하여 이종(異種) 유체의 열교환시 가장 큰 문제점으로 대두되는 전열튜브의 소재 선택과, 전열튜브 및 튜브시트의 부식과, 그 부식의 전이에 따른 열교환기의 손상 및 오작동을 근본적으로 해결할 수 있도록 한 이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 유체간의 열교환에 사용되는 전열튜브(4)와, 상기 전열튜브(4)의 양측 단부가 관통된 상태로 전열튜브(4)와 조립되는 판상의 튜브시트(3)로 이루어지는 전열튜브 어셈블리(10)에 있어서, 상기 전열튜브(4)는, 외부측 튜브가 되는 제 1전열튜브(11)와, 내부측 튜브가 되는 제 2전열튜브(12)에 의한 이중관 튜브로 형성되며, 상기 튜브시트(3)에는, 제 1전열튜브(11)의 단부측이 장착되는 제 1죠인트부(13)와, 제 2전열튜브(12)의 단부측이 장착되는 제 2죠인트부(14)가 제공되며, 상기 제 1죠인트부(13)는 튜브시트(3)의 내측면으로부터 중앙부까지 형성된 구멍이 되고, 상기 제 2죠인트부(14)는 제 1죠인트부(13)에서 단지게 연장되어 튜브시트(3)의 외측면까지 형성된 구멍이 되며, 상기 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)와 튜브시트(3)는 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)의 확관작업에 의한 밀착 방식으로 조립 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리{Tube and tube sheet assembly for heat exchanging between two different fluid}
본 발명은 열교환기의 내부에 장착되어 유체간의 열교환을 수행토록 한 전열튜브와 튜브시트간의 조립구조에 관한 것으로서, 전열튜브를 이중관 튜브로 설치하는 한편, 외부측 전열튜브의 단부는 튜브시트의 중앙측까지 삽입시키고, 내부측 전열튜브의 단부는 튜브시트를 관통하도록 삽입시킨 다음, 내부측 전열튜브의 확관작업을 통하여 각각의 전열튜브가 튜브시트와 함께 견고하게 밀착 조립될 수 있도록 한 전열튜브 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기라고 하는 것은 전열유체와 피전열유체간의 열교환을 수행하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환탱크(2)의 내부에 수십 내지 수백개의 전열튜브(4)를 설치하되, 각각의 전열튜브(4)가 일정한 간격을 유지하도록 열교환탱크(2)의 양측 내부에 판상(板狀)의 튜브시트(3)를 설치한 상태에서, 각각의 전열튜브(4) 양측단이 튜브시트(3)를 관통하도록 설치된다.
따라서, 열교환탱크(2)의 상,하측에 제공된 유입관(7)과 배출관(8)을 거쳐 전열튜브(4)의 외부를 유동하는 유체와, 열교환탱크(2)의 좌,우측에 제공된 유입관(5)과 배출관(6)을 거쳐 각 전열튜브(4)의 내부를 유동하는 유체간의 열교환을 수행할 수 있는 바, 도 1에 도시된 형태의 열교환기(1)를 통상 쉘엔튜브(Shell & Tube) 타입의 열교환기라고 하고, 각각의 전열튜브(4) 외측면에 촘촘한 간격으로 전열핀이 설치된 것을 쉘엔핀튜브(Shell & Fin-tube) 타입의 열교환기라 한다.
한편, 각종 화학 제제나 의약 제제를 생산하는 공장에서 산성이나 알칼리성이 강한 용매를 응축 처리하는 데 사용되는 열교환기를 포함하여, 고온의 배출가스가 대기로 방출될 때 이산화황이나 질소산화물 등이 포함된 폐가스의 열을 회수하기 위한 열교환기, 또는 온도 차이가 매우 크게 되는 유체간의 열교환에 사용되는 열교환기와 같이, 매우 혹독한 작업환경 조건하에서 사용되는 열교환기에는 전열유체와 피전열유체와의 열교환을 수행하는 과정에서 발생할 수 있는 전열튜브(4)와 튜브시트(3)의 부식 문제를 해결하고자 하는 방안이 지속적으로 모색되고 있다.
다시 말해서, 각종 열교환기에 사용되는 전열튜브(4)는 주로 강관(鋼管) 소재로 이루어지는 바, 내부식성이 우수한 스테인레스 스틸 재질의 강관을 적용시킨 경우에도 위와 같은 혹독한 작업환경하에서는 전열튜브(4)의 부식 문제를 해결하기 어렵게 되며, 이로 인하여 전열튜브(4)에서 발생한 부식이 튜브시트(3)로부터 열교환탱크(2)로 전이(轉移)되어 열교환기(1) 자체의 손상이나 오작동을 초래하게 되므로, 이에 대한 해결책이 필요하다는 것이다.
특히, 전열튜브(4)의 외측에서 열교환탱크(2)의 내부공간을 유동하는 유체와 전열튜브(4)의 내부를 유동하는 유체가 그 성질이 확연히 다른 이종(異種) 유체인 경우, 각각의 유체가 가지는 서로 다른 성질로부터 부식을 방지할 수 있는 소재를 찾기가 매우 어렵게 됨은 물론, 해당 소재가 혹독한 작업환경하에서도 실질적인 기능을 발현할 수 있는 지의 여부 또한 확실하지 않게 된다.
위와 같은 요인들로 인하여, 2개의 유체가 가지는 서로 다른 성질로부터 부식을 방지할 수 있는 소재를 찾았다 하더라도, 해당 소재를 이용하여 전열튜브(4)를 제조한 다음, 현장에서 적용되는 것과 동일한 조건하에서 열교환기(1)를 가동시켜 전열튜브(4)의 부식이 발생하는 지의 여부를 오랜기간 동안 많은 실험을 통하여 확인하는 까다로운 절차가 필요한 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 2개의 유체가 가지는 서로 다른 성질로부터 부식을 방지할 수 있는 소재는 대부분 내식성이 매우 강한 고가의 금속이나 특수 합금 소재가 되므로, 이러한 소재를 사용하여 전열튜브(4)를 제조하게 되면, 열교환기(1)의 생산에 따른 전체적인 코스트와 제조단가가 급격히 높아져 대외경쟁력이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
이로 인하여, 현재까지 고가의 금속이나 특수 합금 소재를 사용하여 전열튜브(4)를 제조하는 경우는 거의 드문 실정이고, 각종 산업현장에서 널리 사용되는 열교환기(1)에는 실질적인 적용이 불가능하기 때문에, 몇몇 특수한 상황에 적용되는 열교환기(1)의 주문 생산에만 국한되고 있는 실정이다.
상기와 같이 혹독한 작업환경 조건하에서 사용되는 전열튜브(4)의 부식 문제와 열교환기(1)의 생산에 따른 단가문제를 동시에 해결할 수 있도록 한 가장 대표적인 방법으로서, 전열튜브(4)의 표면을 따라 내열성이나 내화학성 또는 내약품성 등과 같은 성질이 우수한 소재, 예를 들어 각종 합성수지 소재를 라이닝(Lining) 한 것을 들 수 있다.
상기와 같이 라이닝 처리된 강관 등은 혹독한 작업환경 조건하에서 우수한 부식 저항성을 띠게 되지만, 상기 라이닝 소재 자체가 합성수지 재질로 한정되므로, 이종 유체간의 열교환을 포함하는 매우 다양한 종류와 목적을 가지는 열교환 작업에 광범위하게 적용시키기 어려운 문제점이 있었으며, 합성수지 재질 자체가 금속에 비하여 전열효율이 낮기 때문에 열교환기(1)의 운전성능을 저하시키는 요인이 된다.
특히, 대부분의 라이닝 방식은 전열튜브(4)의 표면에 라이닝 소재를 코팅하여 고착시키는 방식이 되므로, 온도 차이가 큰 유체간의 열교환시 전열튜브(4)와 라이닝 소재간의 열팽창 및 열수축 계수의 차이로 인하여 라이닝 소재의 균열이 쉽게 발생하게 되며, 이러한 균열의 틈으로 유체가 침투하여 전열튜브(4)의 부식을 야기시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 전열튜브 어셈블리는, 전열튜브를 이중관 튜브로 설치하는 한편, 외부측 전열튜브의 단부는 튜브시트의 중앙측까지 삽입시키고, 내부측 전열튜브의 단부는 튜브시트를 관통하도록 삽입시킨 다음, 내부측 전열튜브의 확관작업을 통하여 각각의 전열튜브가 튜브시트와 함께 견고하게 밀착 조립될 수 있도록 함으로서, 전열튜브의 내,외부를 유동하는 유체의 조건에 맞추어 가장 적합한 소재를 손쉽게 적용시킬 수 있도록 하는 동시에, 외부측 전열튜브가 튜브시트의 바깥쪽으로 노출되지 않도록 하며, 이로 인하여 이종 유체의 열교환시 가장 큰 문제점으로 대두되는 전열튜브의 소재 선택과, 전열튜브 및 튜브시트의 부식과, 그 부식의 전이에 따른 열교환기의 손상 및 오작동을 근본적으로 해결하면서도, 열교환기의 제조단가를 합리적인 수준으로 낮출 수 있도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 전열튜브와 튜브시트로 이루어지는 전열튜브 어셈블리에 있어서, 상기 전열튜브는, 외부측 튜브가 되는 제 1전열튜브와, 내부측 튜브가 되는 제 2전열튜브에 의한 이중관 튜브로 형성되며, 상기 튜브시트에는, 제 1전열튜브의 단부측이 장착되는 제 1죠인트부와, 제 2전열튜브의 단부측이 장착되는 제 2죠인트부가 제공되며, 상기 제 1죠인트부는 튜브시트의 내측면으로부터 중앙부까지 형성된 구멍이 되고, 상기 제 2죠인트부는 제 1죠인트부에서 단지게 연장되어 튜브시트의 외측면까지 형성된 구멍이 되며, 상기 제 1전열튜브와 제 2전열튜브와 튜브시트는 내부측 튜브인 제 2전열튜브의 확관작업에 의한 밀착 방식으로 조립 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 제 2전열튜브로서 합성수지 재질의 튜브가 사용될 경우, 상기 제 2전열튜브의 단부 내측에는 제 2전열튜브를 제 1전열튜브와 함께 튜브시트측으로 밀착시키는 금속 재질의 보조확관튜브가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하며, 확관작업에 의한 전열튜브 어셈블리의 조립력을 증대시킬 수 있도록, 상기 튜브시트의 제 1죠인트부와 제 2죠인트부의 내주면에는 결착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 외부측 튜브인 제 1전열튜브와 내부측 튜브인 제 2전열튜브가 각각 하나의 유체와 접촉되도록 하고, 다른 공간을 유동하는 유체와의 접촉은 차단되도록 한 구조를 가지기 때문에, 그 성질이 확연히 다른 이종 유체의 열교환 작업에 최적으로 적용이 가능한 열교환 유닛을 제공할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 제 1전열튜브와 제 2전열튜브의 소재 선택시에도 하나의 유체에 대한 부식 특성만을 고려하면 되기 때문에, 전열튜브의 소재 선택 및 해당 소재를 이용한 전열튜브의 제조작업을 종래의 경우와 비교하여 매우 손쉽게 수행토록 하는 효과가 있음은 물론이고, 열교환기의 부식 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 대안을 제시하는 효과가 있다.
또한, 전열튜브 어셈블리의 조립시 확관방식을 적용시킴으로서, 제 1전열튜브와 제 2전열튜브를 금속 대 금속, 금속 대 합성수지, 합성수지 대 금속, 등과 같은 조합으로 하여 다양한 소재의 적용이 가능하게 되는 효과가 있으며, 이로 인하여 이종 유체간의 열교환을 포함하는 매우 다양한 종류와 목적을 가지는 열교환 작업에 광범위한 적용이 가능한 효과가 있다.
그 뿐만 아니라, 2개 유체에 대한 부식 특성이 동시에 고려된 고가의 금속이나 특수 합금 대신에 하나의 유체에 대한 부식 특성만을 고려한 저가의 소재를 사용하여 확관방식으로 열교환기를 제조토록 함으로서, 열교환기의 생산에 따른 전체적인 코스트와 제조단가를 합리적으로 조정하여 제품의 대외경쟁력을 향상시키는 측면에도 기여할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.
도 1은 공지의 열교환기 구조를 나타내는 측단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전열튜브 어셈블리의 측단면도.
도 3은 도 2의 요부 발췌 측단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전열튜브 어셈블리의 측단면도.
도 5는 도 4의 요부 발췌 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 전열튜브 어셈블리의 확관전 배치상태도.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전열튜브 어셈블리(10)는, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 쉘엔튜브 타입의 열교환기 또는 쉘엔핀튜브 타입의 열교환기에 주로 적용되는 것으로서, 유체간의 열교환에 사용되는 전열튜브(4)와, 상기 전열튜브(4)의 양측 단부가 관통된 상태로 전열튜브(4)와 조립되는 판상(板狀)의 튜브시트(3)를 포함하여서 이루어진다.
본 발명의 요부에 해당하는 구성요소는, 상기 전열튜브(4)를 외부측 튜브가 되는 제 1전열튜브(11)와, 내부측 튜브가 되는 제 2전열튜브(12)에 의한 이중관 튜브로 형성시키는 한편, 상기 튜브시트(3)에는, 제 1전열튜브(11)의 단부측이 장착되는 제 1죠인트부(13)와, 제 2전열튜브(12)의 단부측이 장착되는 제 2죠인트부(14)가 연이어 제공되도록 한 것이다.
상기 제 1죠인트부(13)는 튜브시트(3)의 내측면, 즉 도 3에서 우측면으로부터 튜브시트(3)의 중앙부까지 형성된 직선형 구멍이 되고, 상기 제 2죠인트부(14)는 제 1죠인트부(13)에서 튜브의 중심선을 향하게 단지게 연장된 다음, 튜브시트(3)의 외측면, 즉 도 3에서 좌측면까지 형성된 직선형 구멍이 된다.
상기와 같은 죠인트부(13)(14)의 구조에 의하여, 외부측 튜브인 제 1전열튜브(11)의 단부측은 튜브시트(3)의 중심부까지만 삽입되고, 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)의 단부는 튜브시트(3)를 관통하는 식으로 삽입 설치됨으로서, 제 1전열튜브(11)의 단부측이 튜브시트(3)를 거쳐 외측 방향으로 노출되지 아니한다.
상기 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)와 튜브시트(3)는 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)의 확관작업에 의한 밀착 방식으로 조립 설치되는 바, 이러한 확관작업에 사용되는 장치로서 본 출원인에 의하여 선출원(출원번호: 10-2009-52274호) 및 특허 등록(등록번호: 10-919480)된 전열튜브 확관장치를 대표적인 예로 들 수 있다.
상기와 같은 확관장치를 이용하여 본 발명의 전열튜브 어셈블리(10)를 조립하는 과정을 설명하면, 최초 제 1전열튜브(11)가 좌,우측 튜브시트(3)에 걸쳐 설치되도록 하되, 제 1전열튜브(11)의 양측 단부가 각각의 튜브시트(3)에 제공된 제 1죠인트부(13) 내측으로 끼움 삽입되도록 하게 된다.
상기와 같은 상태에서, 제 1전열튜브(11)의 내부측으로 제 2전열튜브(12)를 삽입시키되, 확관장치와의 클램핑 작업을 위하여 제 2전열튜브(12)의 일측 단부가 튜브시트(3)를 통하여 소정의 길이만큼 외부로 돌출되도록 한 다음, 이와 같이 돌출된 제 2전열튜브(12)의 단부측에 확관장치를 클램핑하여 제 2전열튜브(12)의 내부측으로 확관볼을 가압 이동시키게 된다.
상기와 같이 제 2전열튜브(12)의 내부를 따라 확관볼을 가압 이동시키게 되면, 제 2전열튜브(12)를 따라 확관볼이 이동하는 과정에서 제 2전열튜브(12)의 직경이 증가하게 되며, 이로 인하여 제 2전열튜브(12)가 제 1전열튜브(11)를 튜브시트(3)의 죠인트부(13)로 밀착시켜 각각의 전열튜브(11)(12)가 튜브시트(3)와 견고히 조립되는 한편, 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12) 또한 서로 긴밀하게 밀착된 상태가 된다.
상기와 같은 상태에서, 확관장치와의 클램핑을 위하여 소정의 길이만큼 외부로 돌출된 제 2전열튜브(12)측을 매끈하게 절단시키게 되면, 본 발명에 따른 튜브시트 어셈블리(10)의 조립작업이 완료되는 것이며, 외부측 튜브인 제 1전열튜브(11)의 소재는 금속이나 합성수지를 포함하는 거의 모든 종류의 소재가 적용될 수 있고, 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)는 확관작업이 가능한 금속 또는 합성수지 소재가 된다.
한편, 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)가 플라스틱을 포함하는 합성수지 재질인 경우, 확관장치를 이용하여 제 2전열튜브(12)를 확관시키는 것은 가능하지만, 합성수지 재질이 가지는 특성상 어느 정도의 유연성이 존재하므로, 확관작업에 의한 전열튜브 어셈블리(10)의 조립력을 요구하는 수준으로 확보하기 어려운 상황이 발생할 수도 있다.
위와 같은 상황에 대처할 수 있도록 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예가 제시되었는 바, 본 발명의 다른 실시예는 내부측 튜브인 상기 제 2전열튜브(12)가 합성수지 재질의 튜브인 경우에 한하여, 제 2전열튜브(12)의 단부 내측에 금속 재질의 보조확관튜브(16)를 위치시킨 상태에서, 상기 보조확관튜브(16)를 사용하여 제 2전열튜브(12)를 제 1전열튜브(11)와 함께 튜브시트(3)측으로 밀착시킨 것이다.
상기와 같이 보조확관튜브(16)를 이용한 전열튜브 어셈블리(10)의 조립과정 중에서, 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)를 튜브시트(3)와 함께 1차 조립시키기 위한 확관작업의 과정은, 본 발명의 일실시예를 기초로 하여 위에서 설명되어진 것과 동일한 과정으로 이루어진다.
상기와 같이 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)를 튜브시트(3)와 함께 1차 조립시킨 상태에서, 제 2전열튜브(12)의 일측 단부 내측으로 보조확관튜브(16)를 삽입시켜 보조확관튜브(16)를 해당 위치에서 확관시킨 다음, 제 2전열튜브(12)의 타측 단부 내측에도 동일한 작업을 수행함으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전열튜브 어셈블리(10)의 조립을 최종적으로 완성시키게 된다.
상기와 같은 보조확관튜브(16)의 확관작업시 본 출원인이 선출원한 전열튜브 확관장치를 사용할 경우에는, 확관장치와 보조확관튜브(16)와의 클램핑을 위하여 보조확관튜브(16)가 소정의 길이만큼 외부로 돌출되도록 하며, 확관작업을 완료시킨 이후 해당 돌출부위를 잘라내는 작업을 수행하게 된다.
그러나, 상기 보조확관튜브(16)는 튜브시트(3)의 폭에 해당하는 짧은 길이의 튜브가 되므로, 본 출원인이 선출원한 확관장치 이외에도 여러 가지 종류의 확관장치를 용이하게 적용시킬 수 있으며, 이러한 확관장치는 열교환기용 전열튜브의 외측에 전열핀을 부착시키기 위하여 기존에 널리 사용되었던 공지의 장치가 된다.
도 6에 도시된 것은, 본 발명에 따른 전열튜브 어셈블리(10)의 조립구조를 보다 알기 쉽게 도시한 확관작업 이전의 배치상태를 나타내는 것으로서, 이해의 편의를 돕기 위하여 각 튜브(11)(12)(16) 사이의 간격 및 전열튜브(11)(12)와 튜브시트(3) 사이의 간격을 실제보다 크게 도시하였음을 밝혀두는 바이다.
다시 말해서, 각 튜브(11)(12)(16) 사이의 간격 및 전열튜브(11)(12)와 튜브시트(3) 사이의 간격은, 확관작업에 의하여 각각의 부품들이 매우 견고하게 핏팅(Fitting)될 수 있도록, 실질적으로는 육안으로 구별이 어려운 아주 미세한 간격을 가진다는 것을 의미한다.
한편, 도 3과 도 5 및 도 6에서 튜브시트(3)의 제 1죠인트부(13)와 제 2죠인트부(14) 내주면을 따라 형성된 홈은, 확관작업에 의한 전열튜브(11)(12)와 튜브시트(3)간의 결합력을 보다 증대시킬 수 있도록 한 결착홈(15)이 되며, 도면상 각각의 죠인트부(13)(14)에 2개 열(列)의 결착홈(15)이 형성되어 있으나, 전열튜브(11) (12)와 튜브시트(3)간의 결합력에 맞추어 결착홈(15)의 개수나 형태는 조정이 가능하다.
이와 더불어, 도 6에서 도면부호 17로 나타낸 테이퍼부(Taper part)는, 제 2전열튜브(12)의 확관작업에 의하여 제 1전열튜브(11)가 튜브시트(3)와 밀착되는 과정에서, 제 1전열튜브(11)에 발생할 수 있는 소량의 치수변형을 보상할 수 있도록 여유공간을 제공하게 되며, 상기 결착홈(15)과 테이퍼부(17)는 제 1죠인트부(13)를 따라 극소량의 유체가 누설되더라도 이를 가두어 놓을 수 있는 완충공간의 기능 또한 수행하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 전열튜브 어셈블리(10)는, 외부측 튜브인 제 1전열튜브(11)와 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)가 각각 하나의 유체와 접촉되도록 하고, 다른 공간을 유동하는 유체와의 접촉은 차단되도록 한 구조를 가지기 때문에, 그 성질이 확연히 다른 이종 유체의 열교환 작업에 최적으로 적용시킬 수 있는 열교환 유닛이 된다.
다시 말해서, 제 1전열튜브(11)가 제 2전열튜브(12)의 외측에 위치하는 한편, 제 1전열튜브(11)의 단부측이 튜브시트(3)의 중앙부에 위치하여 바깥쪽으로 노출되지 않기 때문에, 열교환탱크(2)의 내부를 유동하는 유체는 제 2전열튜브(12)와 접촉하지 아니하고, 튜브시트(3)를 거쳐 제 2전열튜브(12)로 유동하는 유체 또한 제 1전열튜브(11)와 접촉되지 아니한다는 것이다.
이로 인하여, 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)의 소재 선택시 하나의 유체에 대한 부식 특성만을 고려하면 되기 때문에, 전열튜브(11)(12)의 소재 선택 및 해당 소재를 이용한 전열튜브(11)(12)의 제조작업을 종래의 경우와 비교하여 매우 손쉽게 수행할 수 있음은 물론이고, 열교환기(1)의 부식 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 대안을 제시할 수 있다.
또한, 전열튜브 어셈블리(10)의 조립시 확관방식을 적용시킴으로서, 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)를 금속 대 금속, 금속 대 합성수지, 합성수지 대 금속, 등과 같은 조합으로 하여 다양한 소재의 적용이 가능하게 됨으로서, 이종 유체간의 열교환을 포함하는 매우 다양한 종류와 목적을 가지는 열교환 작업에 광범위한 적용이 가능하게 된다.
그 뿐만 아니라, 2개 유체에 대한 부식 특성이 동시에 고려된 고가의 금속이나 특수 합금 대신에 하나의 유체에 대한 부식 특성만을 고려한 저가의 소재를 사용하여 확관방식으로 열교환기(1)를 제조토록 함으로서, 열교환기(1)의 생산에 따른 전체적인 코스트와 제조단가를 합리적으로 조정하여 제품의 대외경쟁력을 향상시키는 측면에도 기여할 수 있는 것이다.
이와 더불어, 외부측 제 1전열튜브(11)가 합성수지 재질이 되는 경우에 있어서도, 제 1전열튜브(11)가 제 2전열튜브(12)와 일체로 고착된 상태가 아니라, 확관작업에 의하여 각각의 전열튜브(11)(12)가 밀착된 상태이므로, 종래의 라이닝 방식과는 달리 열팽창 및 열수축 계수의 차이로 인한 제 1전열튜브(11)의 균열 현상이 쉽게 발생하지 않게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 사용된 보조확관튜브(16)의 경우, 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)와 다른 소재가 되므로, 제 2전열튜브(12)로 유동하는 유체에 의한 부식의 우려가 발생할 수 있지만, 보조확관튜브(16)는 제 2전열튜브(12)의 양측 끝단부에만 위치하는 짧은 튜브이고, 필요시 일정 기간마다 손쉽게 교체가 가능하기 때문에, 보조확관튜브(16)로 인한 열교환기(1)의 부식 문제는 크게 대두되지 아니한다.
마지막으로, 도 2 내지 도 6에 도시된 본 발명의 실시예에서는, 외부측 튜브인 제 1전열튜브(11)에 전열핀이 설치되지 아니한 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 전열튜브 어셈블리(10)를 쉘엔핀튜브 타입의 열교환기에 적용시킬 경우, 제 1전열튜브(11)는 그 외측면을 따라 촘촘한 간격을 두고 전열핀이 설치된 것일 수도 있음을 밝혀두는 바이다.
1 : 열교환기 2 : 열교환탱크 3 : 튜브시트
4 : 전열튜브 5,7 : 유입관 6,8 : 배출관
10 : 전열튜브 어셈블리 11 : 제 1전열튜브 12 : 제 2전열튜브
13 : 제 1죠인트부 14 : 제 2죠인트부 15 : 결착홈
16 : 보조확관튜브 17 : 테이퍼부

Claims (3)

  1. 유체간의 열교환에 사용되는 전열튜브(4)와, 상기 전열튜브(4)의 양측 단부가 관통된 상태로 전열튜브(4)와 조립되는 판상(板狀)의 튜브시트(3)로 이루어지는 전열튜브 어셈블리(10)에 있어서,
    상기 전열튜브(4)는, 외부측 튜브가 되는 제 1전열튜브(11)와, 내부측 튜브가 되는 제 2전열튜브(12)에 의한 이중관 튜브로 형성되며,
    상기 튜브시트(3)에는, 제 1전열튜브(11)의 단부측이 장착되는 제 1죠인트부(13)와, 제 2전열튜브(12)의 단부측이 장착되는 제 2죠인트부(14)가 제공되며,
    상기 제 1죠인트부(13)는 튜브시트(3)의 내측면으로부터 중앙부까지 형성된 구멍이 되고, 상기 제 2죠인트부(14)는 제 1죠인트부(13)에서 단지게 연장되어 튜브시트(3)의 외측면까지 형성된 구멍이 되며,
    상기 제 1전열튜브(11)와 제 2전열튜브(12)와 튜브시트(3)는 내부측 튜브인 제 2전열튜브(12)의 확관작업에 의한 밀착 방식으로 조립 설치되는 것을 특징으로 하는 이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2전열튜브(12)는 합성수지 재질의 튜브가 되며, 상기 제 2전열튜브(12)의 단부 내측에는 제 2전열튜브(12)를 제 1전열튜브(11)와 함께 튜브시트(3)측으로 밀착시키는 금속 재질의 보조확관튜브(16)가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 튜브시트(3)의 제 1죠인트부(13)와 제 2죠인트부(14)의 내주면에는 결착홈(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이종유체의 열교환을 위한 전열튜브 어셈블리.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3702714A4 (en) * 2017-10-27 2021-07-21 China Petroleum & Chemical Corporation IMPROVED HEAT TRANSFER PIPE AND PYROLYSIS OVEN, AS WELL AS ATMOSPHERIC AND VACUUM HEATING OVEN
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