KR20180041299A - A Plate and Shell Heat Exchanger Capable of Making Steam - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a plate-shell heat exchanger capable of producing steam, facilitating steam production, and preventing heat exchange efficiency from being degraded even when steam is produced. The plate-shell heat exchanger comprises: a shell (10) having a shell inlet (14) into which a second fluid is introduced and a shell outlet (15) through which the second fluid is discharged, and having a hollow part communicating with the shell inlet and the shell outlet; a cover member (50) coupled to one side of the shell, preventing the second fluid in the hollow part from being leaked to the outside of the shell by closing the hollow part of the shell, having a plate inlet (52) through which the first fluid is introduced, and having a plate outlet (53) through which the first fluid is discharged; and a plate assembly (30) fixated inside the cover member, accommodated in the hollow part of the shell, including a pair of flow paths (32) which communicate with the plate inlet and the plate outlet and are extended laterally, and including a plurality of flow surfaces (34) communicating with the flow paths (32). A geometric center (19) of the hollow part of the shell (10) and a geometric center (39) of the plate assembly are eccentric to each other, and/or a chamber (17) communicating with the hollow part of the shell and communicating with the shell outlet is provided around the shell outlet.

Description

증기 생산이 용이한 플레이트-쉘 열교환기{A Plate and Shell Heat Exchanger Capable of Making Steam}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a Plate-Shell Heat Exchanger Capable of Making Steam,

본 발명은 플레이트-쉘 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증기 생산이 가능하고 증기 생산이 용이하며, 증기가 생산되더라도 열교환 효율이 낮아지지 않는 플레이트-쉘 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a plate-shell heat exchanger, and more particularly, to a plate-shell heat exchanger capable of producing steam, facilitating steam production, and not lowering heat exchange efficiency even if steam is produced.

열교환기는 고온의 유체에서 저온의 유체로 열을 전달하여 두 유체가 열적 평형상태에 도달되도록 하는 장치이다. 이러한 열교환기는 다양한 형태로 제작되며, 가스터빈, 공기조화장치, 냉동장치 등 다방면의 분야에 광범위하게 사용된다. A heat exchanger is a device that transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid so that the two fluids reach a thermal equilibrium state. Such heat exchangers are manufactured in various forms and widely used in various fields such as gas turbines, air conditioners, freezers, and the like.

일반적으로 많이 사용되는 열교환기로는 쉘-튜브 방식의 열교환기가 있다. 쉘-튜브 방식의 열교환기는 원통형 쉘 구조물의 내부에 파이프(튜브)가 쉘의 길이방향으로 관통된다. 파이프 내부로는 고온의 유체가 유동하며, 원통형 쉘의 길이방향에 직각방향으로 형성된 유출입구(flow inlet and outlet)를 통해 저온의 유체가 흐르면서 상호 열전달이 이뤄진다. 쉘-튜브 방식의 열교환기에서는 전열 면적을 증가시키기 위해, 쉘 내부의 공간에 다수의 굴곡부를 가진 튜브를 형성하여야 하며, 이러한 굴곡부는 유동압력의 강하, 유지보수의 어려움 등의 문제를 야기하고 있는 실정이다.  A commonly used heat exchanger is a shell-and-tube heat exchanger. The shell-and-tube heat exchanger penetrates the pipe (tube) in the longitudinal direction of the shell inside the cylindrical shell structure. A high temperature fluid flows into the pipe and mutual heat transfer takes place through the flow inlet and outlet formed at right angles to the longitudinal direction of the cylindrical shell, while the low temperature fluid flows. In a shell-and-tube heat exchanger, in order to increase the heat transfer area, a tube having a plurality of bent portions should be formed in a space inside the shell. Such a bent portion causes problems such as a drop in flow pressure and difficulty in maintenance It is true.

상기의 쉘-튜브 방식의 열교환기보다 열전달 효율이 높은 방식으로 플레이트-쉘 방식의 열교환기가 있다. 플레이트-쉘 방식의 열교환기는 원통형 쉘 구조물의 내부에 유동로가 형성된 플레이트를 적층시킨 플레이트 조립체가 형성된다. 플레이트 조립체의 유동로를 통해 고온의 유체가 유동하며, 원통형 쉘의 길이방향에 직각방향으로 형성된 유출입구를 통해 저온의 유체가 흐르면서 상호 열전달이 이뤄진다. 다수의 플레이트 표면을 통해 열전달이 이뤄지는 플레이트-쉘 방식의 열교환기는 튜브 표면을 통해 열전달이 이뤄지는 쉘-튜브 방식에 비해 단위 체적당 전열 표면적이 넓어, 열전달 효율이 높은 편이다.There is a plate-shell type heat exchanger in a higher heat transfer efficiency than the shell-and-tube heat exchanger. The plate-shell type heat exchanger is formed by assembling a plate assembly in which a plate having a flow path formed therein is laminated inside a cylindrical shell structure. The hot fluid flows through the flow path of the plate assembly and the cold fluid flows through the outlet port formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylindrical shell while mutual heat transfer is performed. Plate-shell type heat exchangers that transfer heat through a plurality of plate surfaces have a larger heat transfer surface area per unit volume than those of a shell-tube type in which heat is transferred through the surface of the tubes.

도 1은 종래의 플레이트-쉘 열교환기를 측면에서 바라본 단면도이다. 이를 살펴보면, 플레이트 조립체(30)에는 플레이트 유출입구(52, 53)가 마련되고, 상기 플레이트 조립체를 수용하는 쉘(10)에는 쉘 유출입구(14, 15)가 마련된다. 상기 플레이트 조립체(30)의 유동로(32)와 유동면(34)을 흐르는 제1유체와 쉘(10) 내부의 중공부를 흐르는 제2유체 사이에는 고온측과 저온측 사이에 열교환이 일어나게 된다.1 is a cross-sectional view of a conventional plate-shell heat exchanger as viewed from the side. The plate assembly 30 is provided with plate outlet openings 52 and 53 and the shell 10 housing the plate assembly is provided with shell outlet openings 14 and 15. Heat exchange occurs between the high temperature side and the low temperature side between the first fluid flowing through the flow path 32 and the flow surface 34 of the plate assembly 30 and the second fluid flowing through the hollow portion inside the shell 10.

플레이트 조립체를 고온측으로 할 것인지, 쉘 조립체를 고온측으로 할 것인지, 그리고 제1유체와 제2유체를 각각 물로 할 것인지, 냉매로 할 것인지 등은 열교환기가 사용되는 환경에 의해 결정될 수 있다.Whether the plate assembly is to be the hot side, the shell assembly is to be the hot side, and whether the first fluid and the second fluid are respectively water, refrigerant, etc. can be determined by the environment in which the heat exchanger is used.

그러나 이러한 종래의 플레이트-쉘 열교환기 구조는, 저온 측에서 액체를 기체로 기화시키기 위한 용도로 사용하고자 할 경우, 기체가 발생함으로 인해 증가하는 비체적을 충분히 수용하지 못한다는 문제점이 있다. 그리고 이러한 문제는 열교환 효율의 저하와 직결된다.However, such a conventional plate-shell heat exchanger structure has a problem in that it can not sufficiently accommodate an increasing volume due to the generation of gas when it is used for vaporization of a liquid into a gas at a low temperature side. This problem is directly related to the deterioration of heat exchange efficiency.

한국공개특허공보 2005-0119653호Korean Patent Publication No. 2005-0119653 한국공개특허공보 2014-0057341호Korean Patent Publication No. 2014-0057341 한국공개특허공보 2013-0051242호Korean Patent Publication No. 2013-0051242

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 2차 측에서 기화가 일어나 비체적이 증가하더라도 기화된 유체를 일시적으로 저장할 수 있는 공간을 마련하여 열교환기 내에서 열교환이 원활하게 일어날 수 있도록 한 플레이트-쉘 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a space for temporarily storing a vaporized fluid even if vaporization occurs on the secondary side to increase the volume of the vapor, And a plate-shell heat exchanger.

본 발명은, 제2유체가 유입되는 쉘 유입구(14)가 마련되고 제2유체가 유출되는 쉘 유출구(15)가 마련되며, 상기 쉘 유입구 및 쉘 유출구와 연통하는 중공부를 구비하는 쉘(10); 상기 쉘의 일측에 결합되어 상기 쉘의 중공부를 폐쇄하여 중공부 내의 제2유체가 쉘 외부로 유출되는 것을 방지하고, 제1유체가 유입되는 플레이트 유입구(52)가 마련되고, 제1유체가 유출되는 플레이트 유출구(53)가 마련되는 커버부재(50); 및 상기 커버부재의 내측에 고정되고, 상기 쉘의 중공부에 수용되며, 상기 플레이트 유입구 및 플레이트 유출구와 연통하며 측방으로 연장되는 한 쌍의 유동로(32) 및 상기 한 쌍의 유동로(32)과 연통하는 복수의 유동면(34)을 구비하는 플레이트 조립체(30);를 구비하는 플레이스-쉘 열교환기를 제공한다.The present invention relates to a shell (10) having a shell inlet (14) through which a second fluid flows and a shell outlet (15) through which a second fluid flows out, and a hollow portion communicating with the shell inlet and the shell outlet, ; A plate inlet 52 coupled to one side of the shell to close the hollow portion of the shell to prevent the second fluid in the hollow portion from flowing out of the shell and to receive the first fluid, A cover member (50) provided with a plate outlet (53) for receiving the plate outlet (53); And a pair of flow passages (32) fixed to the inside of the cover member and received in the hollow portion of the shell and extending sideways in communication with the plate inlet and the plate outlet, And a plate assembly (30) having a plurality of flow surfaces (34) in communication with the plate-shell heat exchanger.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 쉘(10)의 중공부의 기하학적 중심(19)과 상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심(39)은 서로 편심된 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heat exchanger, wherein the geometric center (19) of the hollow portion of the shell (10) and the geometric center (39) of the plate assembly are eccentric to each other.

여기서 상기 중공부와 플레이트 조립체는 기하학적 중심축이 수평으로 연장되고, 중심축의 길이방향을 따라 중심축에 수직한 평면으로 자른 단면이 실질적으로 일정한 기둥 형태일 수 있다.The hollow portion and the plate assembly may have a shape in which a geometric center axis extends horizontally and a cross section cut in a plane perpendicular to the central axis along a longitudinal direction of the central axis is substantially constant.

그리고 상기 중공부의 단면 형상과 상기 플레이트 조립체의 실질적인 단면 형상이 서로 동일하되, 상기 플레이트 조립체의 단면의 크기가 중공부의 단면의 크기보다 더 작을 수 있다.The cross-sectional shape of the hollow portion and the substantially sectional shape of the plate assembly may be the same, and the cross-sectional size of the plate assembly may be smaller than the cross-sectional size of the hollow portion.

그리고 상기 중공부와 플레이트 조립체의 실질적인 단면 형상은 원 형상일 수 있다.The substantially sectional shape of the hollow portion and the plate assembly may be circular.

그리고 상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심은 상기 쉘의 중공부의 기하학적 중심보다 하부에 배치될 수 있다.And the geometric center of the plate assembly may be disposed below the geometric center of the hollow portion of the shell.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 쉘의 유출구 부근에는 상기 쉘의 중공부와 연통하고 상기 쉘의 유출구와 연통하는 챔버(17)가 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공한다.Further, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a heat exchanger in the vicinity of an outlet of the shell, wherein a chamber communicating with the hollow portion of the shell and communicating with the outlet of the shell is provided.

상기 쉘 유입구는 쉘의 하부에 마련되고, 상기 쉘 유출구는 쉘의 상부에 마련되며, 상기 쉘 유입구와 쉘 유출구는 상기 중공부를 기준으로 서로 대향하는 위치에 마련될 수 있다.The shell inlet may be provided at a lower portion of the shell, the shell outlet may be provided at an upper portion of the shell, and the shell inlet and the shell outlet may be provided at positions facing each other with respect to the hollow portion.

상기 플레이트 유입구는 커버부재의 상부에 마련되고, 상기 플레이트 유출구는 커버부재의 하부에 마련되며, 상기 플레이트 유입구와 플레이트 유출구는 상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심에 대해 서로 대칭되는 위치에 마련될 수 있다.The plate inlet may be provided at an upper portion of the cover member, the plate outlet may be provided at a lower portion of the cover member, and the plate inlet and the plate outlet may be symmetrical with respect to the geometric center of the plate assembly.

상기 커버부재는 상기 쉘의 측면에 마련된 플랜지(12)와 체결되어 결합될 수 있다.The cover member may be coupled to the flange 12 provided on the side surface of the shell.

상기 쉘 유입구에서의 제2유체의 온도보다 상기 플레이트 유입구에서의 제1유체의 온도가 더 높을 수 있다.The temperature of the first fluid at the plate inlet may be higher than the temperature of the second fluid at the shell inlet.

상기 플레이트 유입구로 유입되는 제1유체는 기체 상을 포함하고, 상기 플레이트 유출구로 유출되는 제1유체는 액체 상을 포함하며, 상기 플레이트 유출구에서의 액체 상의 제1유체의 양은 상기 플레이트 유입구에서의 액체 상의 제1유체의 양보다 더 많을 수 있다.Wherein the first fluid introduced into the plate inlet comprises a gas phase and wherein the first fluid exiting the plate outlet comprises a liquid phase and wherein the amount of the first fluid in the liquid phase at the plate outlet is greater than the amount of liquid in the plate inlet May be greater than the amount of the first fluid on.

상기 쉘 유입구로 유입되는 제2유체는 액체 상을 포함하고, 상기 쉘 유출구로 유출되는 제2유체는 기체 상을 포함하며, 상기 쉘 유출구에서의 액체 상의 제2유체의 양은 상기 쉘 유입구에서의 액체 상의 제2유체의 양보다 더 적을 수 있다.Wherein the second fluid entering the shell inlet comprises a liquid phase and the second fluid exiting the shell outlet comprises a gas phase and the amount of second fluid in the liquid phase at the shell outlet is greater than the amount of liquid at the shell inlet May be less than the amount of the second fluid on the first fluid.

상기 제1유체는 R245fa이고, 상기 제2유체는 H2O일 수 있다. 상기 제1유체의 냉매의 종류는 운전 조건과 상황에 따라 변경 가능하다.Wherein the first fluid is R245fa, the second fluid may be a H 2 O. The kind of the refrigerant of the first fluid may be changed according to the operating conditions and the conditions.

본 발명에 의한 플레이스-쉘 열교환기는, 2차측에서 기화된 유체를 일시적으로 저장할 수 있는 공간이 열교환 영역을 벗어난 위치에 마련되어 있기 때문에, 2차측 유체에 기화가 일어나 비체적이 증가하더라도 기화된 유체가 상기 공간에 일시적으로 저장되어 열교환 영역에서 일어나는 열교환 효율에 영향을 주기 않게 되므로, 열교환이 원활하게 일어날 수 있고, 증기 생산이 가능하며, 증기 생산이 용이하다.The place-shell heat exchanger according to the present invention is characterized in that the space for temporarily storing the vaporized fluid at the secondary side is provided at a position out of the heat exchange region, so that even if the secondary fluid is vaporized, It is temporarily stored in the space and does not affect the heat exchange efficiency occurring in the heat exchange area, so that heat exchange can be smoothly performed, steam production is possible, and steam production is easy.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

도 1은 종래의 플레이트-쉘 열교환기를 측면에서 바라본 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기의 제1실시예를 측면에서 바라본 도면,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 3의 쉘 내부를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기의 제2실시예를 측면에서 바라본 도면,
도 6은 도 5의 정면도, 그리고
도 7는 도 6의 쉘 내부를 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional plate-shell heat exchanger,
FIG. 2 is a side view of a first embodiment of a plate-shell heat exchanger according to the present invention,
Fig. 3 is a front view of Fig. 2,
Fig. 4 is a view showing the inside of the shell of Fig. 3,
5 is a side view of a second embodiment of a plate-shell heat exchanger according to the present invention,
Figure 6 is a front view of Figure 5, and
7 is a view showing the inside of the shell of Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

[제1실시예][First Embodiment]

도 2는 본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기의 제1실시예를 측면에서 바라본 도면, 도 3은 도 2의 정면도, 그리고 도 4는 도 3의 쉘 내부를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a side view of a first embodiment of the plate-shell heat exchanger according to the present invention, FIG. 3 is a front view of FIG. 2, and FIG. 4 is a view showing the interior of the shell of FIG.

본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기는, 쉘(10)의 중공부에 플레이트 조립체(30)가 수용된 구조로서, 플레이트 조립체(30)의 내부 공간은 1차측으로서 고온의 제1유체가 유동하고, 쉘(10)의 중공부는 2차측으로서 상대적으로 저온의 제2유체가 유동하며, 제1유체에서 제2유체 쪽으로 열이 전달되며 열교환이 일어나게 된다.The plate-shell heat exchanger according to the present invention has a structure in which a plate assembly 30 is housed in a hollow portion of a shell 10, in which the inner space of the plate assembly 30 is a primary side, The hollow portion of the first fluid 10 flows as a secondary fluid and the second fluid flows at a relatively low temperature. Heat is transferred from the first fluid to the second fluid and heat exchange occurs.

쉘(10)은 속이 빈 원기둥의 통 형태로서, 일측 단부는 막혀 있고, 타측 단부에는 플랜지(12)가 마련되며 개방되어 있다. 물론 중공부가 개방된 쪽의 플랜지(12)에는 후술할 커버부재(50)가 결합하며 상기 쉘의 중공부를 차폐하게 된다. 원기둥 형태의 쉘은 중심축(19)이 수평으로 눕혀져 있는 형태로 배치된다. 그리고 쉘(10)의 하부에는 받침대가 마련되어 있다.The shell 10 is in the shape of a cylinder with a hollow cylinder, with one end closed and a flange 12 provided at the other end. Of course, the cover member 50, which will be described later, is engaged with the flange 12 on the side where the hollow part is opened, thereby shielding the hollow part of the shell. The cylindrical shell is disposed in such a manner that the central axis 19 is laid horizontally. In addition, a pedestal is provided at a lower portion of the shell 10.

쉘(10)의 하부에는 쉘 유입구(14)가 마련된다. 그리고 쉘(10)의 상부에는 쉘 유출구(15)가 마련된다. 쉘의 유입구와 유출구는 중공부(S)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 마련되며, 상기 중공부를 통해 서로 연통한다. 따라서 쉘의 유입구를 통해 유입된 제2유체는 중공부를 거쳐 유동한 후 상기 유출구(15)를 통해 외부로 유출된다. 물론 중공부를 거쳐 유동하는 동안, 제2유체는 제1유체로부터 열을 전달받는다. 즉 쉘의 유입구는 저온측 유입구(cold inlet)가 되고 쉘의 유출구는 저온측 유출구(cold outlet)이 된다.A shell inlet 14 is provided at the bottom of the shell 10. A shell outlet (15) is provided at the upper part of the shell (10). The inlet and outlet of the shell are provided at positions facing each other with the hollow portion (S) therebetween, and communicate with each other through the hollow portion. Therefore, the second fluid introduced through the inlet of the shell flows through the hollow portion, and then flows out through the outlet 15 to the outside. Of course, while flowing through the hollow, the second fluid receives heat from the first fluid. In other words, the inlet of the shell becomes a cold inlet and the outlet of the shell becomes a cold outlet.

상기 쉘(10)의 중공부(S)는 일측으로 개방된 형태이며, 이를 통해 플레이트 조립체(30)가 수용 조립된다. 플레이트 조립체(30)는 내부에 제1유체가 흐르는 유동면(34)을 가지는 원형의 플레이트들이 동심으로 적층된 형태이며, 플레이트 조립체(30)가 쉘(10)에 수용된 상태에서 적층된 플레이트들 사이의 공간으로는 제2유체가 흐르게 된다.The hollow portion (S) of the shell (10) is open to one side, through which the plate assembly (30) is received and assembled. The plate assembly 30 is formed by concentrically stacking circular plates having a flow surface 34 through which the first fluid flows, and the plate assembly 30 is inserted between the stacked plates in a state where the plate assembly 30 is housed in the shell 10. [ And the second fluid flows into the space of the second fluid.

플레이트 조립체(30)가 적층되면 개별적인 플레이트들에 마련되어 있던 유동로(32)가 서로 연통하여 길게 연장된 통로 형태를 이루게 된다. 이러한 유동로(32)는 유입측과 유출측 한 쌍이 마련된다. 각각의 플레이트들은 모두 동일한 크기와 형태의 원반 형상이며 이들을 적층하면 실질적으로 원기둥 형태의 플레이트 조립체(30)가 된다. 플레이트 조립체(30)의 실질적인 원기둥 형태는 수평의 중심축을 가진다. 즉 플레이트 조립체의 원기둥 형태는 누운 형태로 배치된다.When the plate assemblies 30 are stacked, the flow paths 32 provided on the individual plates are connected to each other to form a long elongated passage. This flow path 32 is provided with a pair of inlet side and outlet side. Each of the plates is in the shape of a disc having the same size and shape, and laminated to form a plate assembly 30 having a substantially cylindrical shape. The substantially cylindrical shape of the plate assembly 30 has a horizontal central axis. That is, the cylindrical shape of the plate assembly is laid down.

플레이트들이 적층된 플레이트 조립체(30)는 상기 쉘(10)을 덮는 커버부재(50)에 고정된다. 커버부재(50)에는 플레이트 유입구(52)와 플레이트 유출구(53)가 마련되는데, 이들은 각각 상기 플레이트 조립체의 한 쌍의 유동로(32)와 연통하게 된다. 상기 플레이트 유입구(52)는 커버부재(50)의 상부에 위치하고, 상기 플레이트 유출구(53)는 상기 커버부재(50)의 하부에 위치하게 된다.The plate assembly 30 in which the plates are stacked is fixed to the cover member 50 covering the shell 10. The cover member 50 is provided with a plate inlet 52 and a plate outlet 53 which communicate with a pair of flow paths 32 of the plate assembly, respectively. The plate inlet 52 is located at the upper portion of the cover member 50 and the plate outlet 53 is located at the lower portion of the cover member 50.

상기 커버부재(50)는 상기 쉘(10) 및 플랜지(12)에 대응하는 원판 형태로서, 상기 플레이트 조립체(30)가 고정된 커버부재(50)는 상기 쉘(10)의 플랜지(12)와 결합되며 상기 쉘의 중공부(S)를 커버하게 된다. 커버부재는 쉘의 덮개 구조를 가지므로, 쉘(10)의 원기둥의 중심축(19)과 커버부재의 원판의 중심은 서로 일치하게 된다.The cover member 50 is in the shape of a disk corresponding to the shell 10 and the flange 12 and the cover member 50 to which the plate assembly 30 is fixed is fixed to the flange 12 of the shell 10 And covers the hollow portion (S) of the shell. Since the cover member has the cover structure of the shell, the center axis 19 of the cylinder of the shell 10 and the center of the disk of the cover member coincide with each other.

상기 플레이트 유입구(52)로는 열교환기의 고온 측의 제1유체가 유입되는데, 상기 제1유체는 상기 플레이트 조립체(30)의 유동로(32)와 유동면(34)을 지나며 제2유체와 열교환 한 후, 상기 플레이트 유출구(53)로 유출된다. 즉 플레이트 유입구(52)는 고온측 유입구(hot inlet)가 되고, 플레이트 유출구(53)는 고온측 유출구(hot outlet)이 된다. 상기 플레이트 유입구(52)와 플레이트 유출구(53)는 플레이트 조립체(30)의 기하학적 중심(39)에 대해 서로 대칭되는 위치에 마련된다.The first fluid on the hot side of the heat exchanger flows into the plate inlet 52 through the flow path 32 and the flow surface 34 of the plate assembly 30, And then flows out to the plate outlet 53. That is, the plate inlet 52 becomes a hot inlet and the plate outlet 53 becomes a hot outlet. The plate inlet 52 and the plate outlet 53 are provided at positions symmetrical to each other with respect to the geometric center 39 of the plate assembly 30.

이하 본 발명에 따른 열교환기의 열교환 작용에 대해 살펴본다. 먼저 상기 제1유체는 냉매로서 R245fa가 사용될 수 있다. 그리고 제2유체로는 물이 사용된다. 다음으로, 쉘 유입구(14)에 유입되는 제2유체의 온도보다 플레이트 유입구(52)에 유입되는 제1유체의 온도가 더 높다. 따라서 열은 플레이트 조립체 내부를 유동하는 제1유체로부터 쉘의 중공부를 유동하는 제2유체로 전달된다.Hereinafter, the heat exchanging operation of the heat exchanger according to the present invention will be described. First, the first fluid may be R245fa as a refrigerant. And water is used as the second fluid. Next, the temperature of the first fluid flowing into the plate inlet 52 is higher than the temperature of the second fluid flowing into the shell inlet 14. The heat is thus transferred from the first fluid flowing inside the plate assembly to the second fluid flowing through the hollow portion of the shell.

상기 플레이트 유입구(52)로 유입되는 제1유체는 기체 상을 포함한다. 보다 구체적으로, 플레이트 유입구(52)로 유입되는 제1유체는 25bar 이상의 고압인 고온 기체 상태의 냉매가 유입된다. 그리고 상기 제1유체는 열교환기 내에서 제2유체와 열교환하며 응축된다.The first fluid entering the plate inlet 52 comprises a gas phase. More specifically, the first fluid flowing into the plate inlet 52 flows into the high-temperature gaseous refrigerant at a high pressure of 25 bar or more. And the first fluid is heat-exchanged with the second fluid in the heat exchanger and condensed.

상기 플레이트 유출구(53)로 유출되는 제1유체는 액체 상을 포함한다. 보다 구체적으로, 플레이트 유입구(52)로 유입된 제1유체는 플레이트 조립체(30)에서 제2유체와 열교환을 하며 기체 상태에서 액체 상태로 상 변환된 후 상기 플레이트 유출구(53)를 통해서 배출된다. 플레이트 유출구(53)로 유출되는 제1유체는 모두 액체 상으로 상 변화가 된 상태일 수도 있고, 일부가 액체 상으로 상 변화된 상태일 수 있다. 따라서 상기 플레이트 유출구에서의 액체 상의 제1유체의 양은 상기 플레이트 유입구에서의 액체 상의 제1유체의 양보다 더 많다고 할 수 있다. 바람직하게는 모두 액체상으로 변환되어 플레이트 유출구를 통해 유출되는 것이 좋다. 다만 액체 상으로 모두 변환되지 않고 플레이트 유출구를 통해 유출되더라도 그 유체 유동의 하류에 기액 분리기 등을 두어 응축의 문제를 해결할 수 있을 것이다.The first fluid flowing out to the plate outlet (53) includes a liquid phase. More specifically, the first fluid introduced into the plate inlet (52) exchanges heat with the second fluid in the plate assembly (30), is phase-changed from a gas state to a liquid state, and then discharged through the plate outlet (53). The first fluid flowing out to the plate outlet 53 may be either phase-changed to a liquid phase or phase-changed to a liquid phase. So that the amount of the first fluid in the liquid outlet at the plate outlet is greater than the amount of the first fluid in the liquid inlet at the plate inlet. Preferably, they are all converted into a liquid phase and flow out through the plate outlet. However, even if it is not converted into the liquid phase but flows out through the plate outlet, the problem of condensation can be solved by providing a gas-liquid separator or the like downstream of the fluid flow.

한편 상기 쉘 유입구(14)로 유입되는 제2유체는 섭씨 약 123도의 고압수 상태, 즉 액체 상태를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 쉘 유입구(14)에서의 제2유체는 모두 액체 상일 수 있다. 그리고 상기 쉘 내에서 제1유체로부터 열을 전달받아 승온된 제2유체가 쉘 유출구(15)를 통해 유출될 때에는 수증기를 포함하는 물 상태일 수 있다. 즉 쉘 유출구(15)를 통해 유출되는 제2유체는 기체 상과 액체 상을 모두 포함할 수 있다. 따라서 쉘 유출구에서의 액체 상의 제2유체의 양은 쉘 유입구에서의 액체 상의 제2유체의 양보다 더 적다. 쉘 유출구를 통해 유출되는 물과 증기 중 증기의 건도는 약 0.5 ~ 1 % 정도일 수 있다.While the second fluid entering the shell inlet 14 includes a high pressure water state, i.e., a liquid state, of about 123 degrees Celsius. More specifically, the second fluid at the shell inlet 14 may all be liquid. And a water state including water vapor when the second fluid heated by receiving heat from the first fluid in the shell flows out through the shell outlet 15. That is, the second fluid flowing out through the shell outlet 15 may include both the gas phase and the liquid phase. Thus, the amount of the second fluid in the shell outlet is less than the amount of the second fluid in the liquid inlet at the shell inlet. The dryness of steam in the water and steam flowing through the shell outlet may be about 0.5 to 1%.

상술한 본 발명에 따르면, 쉘(10)의 중공부에는 기체 상의 제2유체가 존재하게 된다. 기체는 비체적이 크기 때문에 쉘(10) 내부에 기체가 존재하게 되면 그만큼 열교환 효율은 크게 떨어질 수밖에 없다.According to the present invention described above, a gaseous second fluid is present in the hollow portion of the shell 10. Since the gas is large in size, when the gas exists in the shell 10, the heat exchange efficiency is greatly reduced.

이러한 점을 감안하여 본 발명의 제1실시예에서는, 쉘(10)과 플레이트 조립체(30)를 편심 배치하여, 증기가 발생하는 쉘의 내부 공간의 상부 공간을 확보함으로써, 증기가 해당 공간에 일시적으로 머무를 수 있도록 한다.In view of this, in the first embodiment of the present invention, the shell 10 and the plate assembly 30 are disposed eccentrically to secure the upper space of the internal space of the shell where the steam is generated, .

보다 구체적으로, 쉘(10)의 기하학적 중심(19)과 플레이트 조립체(30)의 기하학적 중심은 서로 편심 배치된다. 앞서 설명한 바와 같이 쉘(10)은 그 중심축이 누워 있는 원기둥 형태이고, 플레이트 조립체(30) 역시 그 중심축이 누워 있는 실질적인 원기둥 형태이다. 즉 상기 중공부와 플레이트 조립체는 기하학적 중심축이 수평으로 연장되고, 중심축의 길이방향을 따라 중심축에 수직한 평면으로 자른 단면이 실질적으로 일정한 기둥 형태인데, 쉘의 중공부와 플레이트 조립체의 단면 형상은 원형이다.More specifically, the geometric center 19 of the shell 10 and the geometric center of the plate assembly 30 are eccentrically disposed with respect to each other. As described above, the shell 10 is in a cylindrical shape with its central axis lying, and the plate assembly 30 is also in a substantially cylindrical shape with its central axis lying. That is, the hollow portion and the plate assembly have a columnar shape in which a geometric center axis extends horizontally and a cross-section is substantially constant in a plane perpendicular to the central axis along the longitudinal direction of the central axis. The hollow portion of the shell and the cross- Is a circle.

이처럼 상기 중공부의 단면 형상과 상기 플레이트 조립체의 실질적인 단면 형상은 모두 원으로서, 서로 동일하다. 다만 상기 플레이트 조립체의 단면인 원의 크기가 중공부의 단면인 원의 크기보다 더 작다.The cross-sectional shape of the hollow portion and the substantial cross-sectional shape of the plate assembly are both the same as each other. However, the size of the circle, which is the cross section of the plate assembly, is smaller than the circle size of the cross section of the hollow.

그리고 이러한 쉘(10)의 중공부의 중심(19)보다 플레이트 조립체(30)의 중심(39)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 약간 하부에 편심 배치된다. 이러한 편심 배치 구조에 의하면, 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 쉘의 중공부 상부에 소정의 공간(S)이 마련되는데, 이 공간은 상기 중공부 공간의 일부로서 쉘 유출구(15)와도 연통하게 된다.The center 39 of the plate assembly 30 is positioned eccentrically slightly below the center 19 of the hollow portion of the shell 10 as shown in FIGS. According to this eccentric arrangement structure, a predetermined space S is provided above the hollow portion of the shell as shown in FIGS. 2 and 4, and this space communicates with the shell outlet 15 as part of the hollow space .

이러한 구조에 따르면, 플레이트 조립체(30)와 접하며 열을 전달받아 기화되어 발생한 증기는 상기 공간(S)에 포집되며 이와 연통된 쉘 유출구(15)를 통해 즉시 쉘 외부로 유출되므로 쉘 내부가 비체적이 큰 증기로 채워져 열교환 효율이 떨어지는 문제 없이 증기 생산을 용이하게 할 수 있다.According to this structure, the steam generated by vaporization in contact with the plate assembly 30 is collected in the space S and flows out to the outside of the shell immediately through the shell outlet 15 communicated with the space S, It is possible to facilitate the production of steam without the problem of the heat exchange efficiency being lowered by filling with the large steam.

제2유체의 쉘 유출구(15) 쪽에서의 기체, 즉 증기의 건도는 0.5 ~ 1 % 정도로서 쉘 중공부 및 이보다 작은 크기를 가지고 하부로 편심된 플레이트 조립체에 의해 마련된 공간(S)에 일시적으로 저장되기에 충분하다.The dryness of the gas at the shell outlet 15 side of the second fluid, that is, the vapor, is about 0.5 to 1%, and is temporarily stored in the space S provided by the shell hollow portion and a plate assembly eccentrically downward Is sufficient.

특히 위와 같은 편심 구조는, 기성의 플레이트와 쉘을 그대로 사용할 수 있으며, 다만 쉘보다 플레이트의 치수가 조금 더 작은 것을 채용하고, 쉘의 중심과 그 중심이 정렬되는 커버부재(50)의 중심에 대해 플레이트 조립체를 약간 하향 편심한 상태로 고정하기만 하면 구현할 수 있으므로, 별도의 제작 비용이 추가되는 것도 아니어서, 제작에 별다른 어려움 없이 현장에 즉시 적용 가능하다.Particularly, the above-mentioned eccentric structure can use the plate and shell as they are, and the plate is slightly smaller in size than the shell, and the center of the shell and the center of the cover member 50, Since the plate assembly can be implemented only by fixing the plate assembly with a slight downward eccentricity, there is no additional manufacturing cost, so that it can be immediately applied to the field without any difficulty in manufacturing.

[제2실시예][Second Embodiment]

도 5는 본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기의 제2실시예를 측면에서 바라본 도면, 도 6은 도 5의 정면도, 그리고 도 7는 도 6의 쉘 내부를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a side view of a plate-shell heat exchanger according to the present invention, FIG. 6 is a front view of FIG. 5, and FIG. 7 is a view showing the inside of the shell of FIG.

본 발명에 따른 플레이트-쉘 열교환기는, 쉘(10)의 중공부에 플레이트 조립체(30)가 수용된 구조로서, 플레이트 조립체(30)의 내부 공간은 1차측으로서 고온의 제1유체가 유동하고, 쉘(10)의 중공부는 2차측으로서 상대적으로 저온의 제2유체가 유동하며, 제1유체에서 제2유체 쪽으로 열이 전달되며 열교환이 일어나게 된다.The plate-shell heat exchanger according to the present invention has a structure in which a plate assembly 30 is housed in a hollow portion of a shell 10, in which the inner space of the plate assembly 30 is a primary side, The hollow portion of the first fluid 10 flows as a secondary fluid and the second fluid flows at a relatively low temperature. Heat is transferred from the first fluid to the second fluid and heat exchange occurs.

쉘(10)은 속이 빈 원기둥의 통 형태로서, 일측 단부는 막혀 있고, 타측 단부에는 플랜지(12)가 마련되며 개방되어 있다. 물론 중공부가 개방된 쪽의 플랜지(12)에는 후술할 커버부재(50)가 결합하며 상기 쉘의 중공부를 차폐하게 된다. 원기둥 형태의 쉘은 중심축(19)이 수평으로 눕혀져 있는 형태로 배치된다. 그리고 쉘(10)의 하부에는 받침대가 마련되어 있다.The shell 10 is in the shape of a cylinder with a hollow cylinder, with one end closed and a flange 12 provided at the other end. Of course, the cover member 50, which will be described later, is engaged with the flange 12 on the side where the hollow part is opened, thereby shielding the hollow part of the shell. The cylindrical shell is disposed in such a manner that the central axis 19 is laid horizontally. In addition, a pedestal is provided at a lower portion of the shell 10.

쉘(10)의 하부에는 쉘 유입구(14)가 마련된다. 그리고 쉘(10)의 상부에는 쉘 유출구(15)가 마련된다. 쉘의 유입구와 유출구는 중공부(S)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 마련되며, 상기 중공부를 통해 서로 연통한다. 따라서 쉘의 유입구를 통해 유입된 제2유체는 중공부를 거쳐 유동한 후 상기 유출구(15)를 통해 외부로 유출된다. 물론 중공부를 거쳐 유동하는 동안, 제2유체는 제1유체로부터 열을 전달받는다. 즉 쉘의 유입구는 저온측 유입구(cold inlet)가 되고 쉘의 유출구는 저온측 유출구(cold outlet)이 된다.A shell inlet 14 is provided at the bottom of the shell 10. A shell outlet (15) is provided at the upper part of the shell (10). The inlet and outlet of the shell are provided at positions facing each other with the hollow portion (S) therebetween, and communicate with each other through the hollow portion. Therefore, the second fluid introduced through the inlet of the shell flows through the hollow portion, and then flows out through the outlet 15 to the outside. Of course, while flowing through the hollow, the second fluid receives heat from the first fluid. In other words, the inlet of the shell becomes a cold inlet and the outlet of the shell becomes a cold outlet.

상기 쉘(10)의 중공부(S)는 일측으로 개방된 형태이며, 이를 통해 플레이트 조립체(30)가 수용 조립된다. 플레이트 조립체(30)는 내부에 제1유체가 흐르는 유동면(34)을 가지는 원형의 플레이트들이 동심으로 적층된 형태이며, 플레이트 조립체(30)가 쉘(10)에 수용된 상태에서 적층된 플레이트들 사이의 공간으로는 제2유체가 흐르게 된다.The hollow portion (S) of the shell (10) is open to one side, through which the plate assembly (30) is received and assembled. The plate assembly 30 is formed by concentrically stacking circular plates having a flow surface 34 through which the first fluid flows, and the plate assembly 30 is inserted between the stacked plates in a state where the plate assembly 30 is housed in the shell 10. [ And the second fluid flows into the space of the second fluid.

플레이트 조립체(30)가 적층되면 개별적인 플레이트들에 마련되어 있던 유동로(32)가 서로 연통하여 길게 연장된 통로 형태를 이루게 된다. 이러한 유동로(32)는 유입측과 유출측 한 쌍이 마련된다. 각각의 플레이트들은 모두 동일한 크기와 형태의 원반 형상이며 이들을 적층하면 실질적으로 원기둥 형태의 플레이트 조립체(30)가 된다. 플레이트 조립체(30)의 실질적인 원기둥 형태는 수평의 중심축을 가진다. 즉 플레이트 조립체의 원기둥 형태는 누운 형태로 배치된다.When the plate assemblies 30 are stacked, the flow paths 32 provided on the individual plates are connected to each other to form a long elongated passage. This flow path 32 is provided with a pair of inlet side and outlet side. Each of the plates is in the shape of a disc having the same size and shape, and laminated to form a plate assembly 30 having a substantially cylindrical shape. The substantially cylindrical shape of the plate assembly 30 has a horizontal central axis. That is, the cylindrical shape of the plate assembly is laid down.

플레이트들이 적층된 플레이트 조립체(30)는 상기 쉘(10)을 덮는 커버부재(50)에 고정된다. 커버부재(50)에는 플레이트 유입구(52)와 플레이트 유출구(53)가 마련되는데, 이들은 각각 상기 플레이트 조립체의 한 쌍의 유동로(32)와 연통하게 된다. 상기 플레이트 유입구(52)는 커버부재(50)의 상부에 위치하고, 상기 플레이트 유출구(53)는 상기 커버부재(50)의 하부에 위치하게 된다.The plate assembly 30 in which the plates are stacked is fixed to the cover member 50 covering the shell 10. The cover member 50 is provided with a plate inlet 52 and a plate outlet 53 which communicate with a pair of flow paths 32 of the plate assembly, respectively. The plate inlet 52 is located at the upper portion of the cover member 50 and the plate outlet 53 is located at the lower portion of the cover member 50.

상기 커버부재(50)는 상기 쉘(10) 및 플랜지(12)에 대응하는 원판 형태로서, 상기 플레이트 조립체(30)가 고정된 커버부재(50)는 상기 쉘(10)의 플랜지(12)와 결합되며 상기 쉘의 중공부(S)를 커버하게 된다. 커버부재는 쉘의 덮개 구조를 가지므로, 쉘(10)의 원기둥의 중심축(19)과 커버부재의 원판의 중심은 서로 일치하게 된다.The cover member 50 is in the shape of a disk corresponding to the shell 10 and the flange 12 and the cover member 50 to which the plate assembly 30 is fixed is fixed to the flange 12 of the shell 10 And covers the hollow portion (S) of the shell. Since the cover member has the cover structure of the shell, the center axis 19 of the cylinder of the shell 10 and the center of the disk of the cover member coincide with each other.

상기 플레이트 유입구(52)로는 열교환기의 고온 측의 제1유체가 유입되는데, 상기 제1유체는 상기 플레이트 조립체(30)의 유동로(32)와 유동면(34)을 지나며 제2유체와 열교환 한 후, 상기 플레이트 유출구(53)로 유출된다. 즉 플레이트 유입구(52)는 고온측 유입구(hot inlet)가 되고, 플레이트 유출구(53)는 고온측 유출구(hot outlet)이 된다. 상기 플레이트 유입구(52)와 플레이트 유출구(53)는 플레이트 조립체(30)의 기하학적 중심(39)에 대해 서로 대칭되는 위치에 마련된다.The first fluid on the hot side of the heat exchanger flows into the plate inlet 52 through the flow path 32 and the flow surface 34 of the plate assembly 30, And then flows out to the plate outlet 53. That is, the plate inlet 52 becomes a hot inlet and the plate outlet 53 becomes a hot outlet. The plate inlet 52 and the plate outlet 53 are provided at positions symmetrical to each other with respect to the geometric center 39 of the plate assembly 30.

이하 본 발명에 따른 열교환기의 열교환 작용에 대해 살펴본다. 먼저 상기 제1유체는 냉매로서 R245fa가 사용될 수 있다. 그리고 제2유체로는 물이 사용된다. 다음으로, 쉘 유입구(14)에 유입되는 제2유체의 온도보다 플레이트 유입구(52)에 유입되는 제1유체의 온도가 더 높다. 따라서 열은 플레이트 조립체 내부를 유동하는 제1유체로부터 쉘의 중공부를 유동하는 제2유체로 전달된다.Hereinafter, the heat exchanging operation of the heat exchanger according to the present invention will be described. First, the first fluid may be R245fa as a refrigerant. And water is used as the second fluid. Next, the temperature of the first fluid flowing into the plate inlet 52 is higher than the temperature of the second fluid flowing into the shell inlet 14. The heat is thus transferred from the first fluid flowing inside the plate assembly to the second fluid flowing through the hollow portion of the shell.

상기 플레이트 유입구(52)로 유입되는 제1유체는 기체 상을 포함한다. 보다 구체적으로, 플레이트 유입구(52)로 유입되는 제1유체는 25bar 이상의 고압인 고온 기체 상태의 냉매가 유입된다. 그리고 상기 제1유체는 열교환기 내에서 제2유체와 열교환하며 응축된다.The first fluid entering the plate inlet 52 comprises a gas phase. More specifically, the first fluid flowing into the plate inlet 52 flows into the high-temperature gaseous refrigerant at a high pressure of 25 bar or more. And the first fluid is heat-exchanged with the second fluid in the heat exchanger and condensed.

상기 플레이트 유출구(53)로 유출되는 제1유체는 액체 상을 포함한다. 보다 구체적으로, 플레이트 유입구(52)로 유입된 제1유체는 플레이트 조립체(30)에서 제2유체와 열교환을 하며 기체 상태에서 액체 상태로 상 변환된 후 상기 플레이트 유출구(53)를 통해서 배출된다. 플레이트 유출구(53)로 유출되는 제1유체는 모두 액체 상으로 상 변화가 된 상태일 수도 있고, 일부가 액체 상으로 상 변화된 상태일 수 있다. 따라서 상기 플레이트 유출구에서의 액체 상의 제1유체의 양은 상기 플레이트 유입구에서의 액체 상의 제1유체의 양보다 더 많다고 할 수 있다. 바람직하게는 모두 액체상으로 변환되어 플레이트 유출구를 통해 유출되는 것이 좋다. 다만 액체 상으로 모두 변환되지 않고 플레이트 유출구를 통해 유출되더라도 그 유체 유동의 하류에 기액 분리기 등을 두어 응축의 문제를 해결할 수 있을 것이다.The first fluid flowing out to the plate outlet (53) includes a liquid phase. More specifically, the first fluid introduced into the plate inlet (52) exchanges heat with the second fluid in the plate assembly (30), is phase-changed from a gas state to a liquid state, and then discharged through the plate outlet (53). The first fluid flowing out to the plate outlet 53 may be either phase-changed to a liquid phase or phase-changed to a liquid phase. So that the amount of the first fluid in the liquid outlet at the plate outlet is greater than the amount of the first fluid in the liquid inlet at the plate inlet. Preferably, they are all converted into a liquid phase and flow out through the plate outlet. However, even if it is not converted into the liquid phase but flows out through the plate outlet, the problem of condensation can be solved by providing a gas-liquid separator or the like downstream of the fluid flow.

한편 상기 쉘 유입구(14)로 유입되는 제2유체는 섭씨 약 123도의 고압수 상태, 즉 액체 상태를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 쉘 유입구(14)에서의 제2유체는 모두 액체 상일 수 있다. 그리고 상기 쉘 내에서 제1유체로부터 열을 전달받아 승온된 제2유체가 쉘 유출구(15)를 통해 유출될 때에는 수증기를 포함하는 물 상태일 수 있다. 즉 쉘 유출구(15)를 통해 유출되는 제2유체는 기체 상과 액체 상을 모두 포함할 수 있다. 따라서 쉘 유출구에서의 액체 상의 제2유체의 양은 쉘 유입구에서의 액체 상의 제2유체의 양보다 더 적다. 쉘 유출구를 통해 유출되는 물과 증기 중 증기의 건도는 약 0.5 ~ 1 % 정도일 수 있다.While the second fluid entering the shell inlet 14 includes a high pressure water state, i.e., a liquid state, of about 123 degrees Celsius. More specifically, the second fluid at the shell inlet 14 may all be liquid. And a water state including water vapor when the second fluid heated by receiving heat from the first fluid in the shell flows out through the shell outlet 15. That is, the second fluid flowing out through the shell outlet 15 may include both the gas phase and the liquid phase. Thus, the amount of the second fluid in the shell outlet is less than the amount of the second fluid in the liquid inlet at the shell inlet. The dryness of steam in the water and steam flowing through the shell outlet may be about 0.5 to 1%.

상술한 본 발명에 따르면, 쉘(10)의 중공부에는 기체 상의 제2유체가 존재하게 된다. 기체는 비체적이 크기 때문에 쉘(10) 내부에 기체가 존재하게 되면 그만큼 열교환 효율은 크게 떨어질 수밖에 없다.According to the present invention described above, a gaseous second fluid is present in the hollow portion of the shell 10. Since the gas is large in size, when the gas exists in the shell 10, the heat exchange efficiency is greatly reduced.

이러한 점을 감안하여 본 발명의 제2실시예에서는, 쉘(10)의 상단부에 기체 상의 제2유체가 잠시 머무를 수 있는 챔버(17)를 설치하여 제2유체가 쉘 내에서 기화되더라도 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In consideration of this point, in the second embodiment of the present invention, the chamber 17 in which the second fluid in the gas phase can stay for a while is provided at the upper end of the shell 10, so that even if the second fluid is vaporized in the shell, Can be prevented from deteriorating.

보다 구체적으로, 상기 챔버(17)는 쉘의 케이스 상부에 쉘의 중공부와 연통하며 쉘의 케이스보다 외부로 돌출된 포켓 형태로 마련된다. 그리고 상기 챔버(17)는 쉘 유출구(15)와도 연통된다.More specifically, the chamber 17 is provided in the form of a pocket that communicates with the hollow portion of the shell at the upper portion of the shell and protrudes outward from the shell. And the chamber 17 is in communication with the shell outlet 15 as well.

제1실시예에서와 달리, 제2실시예에서는 쉘의 중공부의 단면과 플레이트 조립체가 모두 원형이면서 그 크기가 거의 같다. 즉 제2실시예와 같이 쉘의 중공부를 벗어나는 상부 위치에 챔버(17)를 마련하게 되면, 열교환 영역의 축소 없이도 기화된 제2유체의 일시적인 저장이 가능하다.Unlike in the first embodiment, in the second embodiment, both the end face of the hollow portion of the shell and the plate assembly are circular and almost the same size. That is, if the chamber 17 is provided at an upper position of the hollow portion of the shell as in the second embodiment, it is possible to temporarily store the vaporized second fluid without reducing the heat exchange area.

이러한 구조에 따르면, 플레이트 조립체(30)와 접하며 열을 전달받아 기화되어 발생한 증기는 상기 챔버(17)에 포집되며 이와 연통된 쉘 유출구(15)를 통해 즉시 쉘 외부로 유출되므로 쉘 내부가 비체적이 큰 증기로 채워져 열교환 효율이 떨어지는 문제 없이 증기 생산을 용이하게 할 수 있다.According to such a structure, the steam generated by vaporization in contact with the plate assembly 30 is collected in the chamber 17 and immediately flows out of the shell through the communicated shell outlet 15. Therefore, It is possible to facilitate the production of steam without the problem of the heat exchange efficiency being lowered by filling with the large steam.

제2유체의 쉘 유출구(15) 쪽에서의 기체, 즉 증기의 건도는 0.5 ~ 1 % 정도로서, 쉘 중공부의 상부에 별도로 마련한 포켓 형태의 챔버(17)에 일시적으로 저장되기에 충분하다.The dryness of the gas, i.e., the vapor, on the side of the shell outlet 15 of the second fluid is about 0.5 to 1%, and is sufficient to be temporarily stored in the pocket-shaped chamber 17 provided separately at the top of the shell hollow.

특히 위와 같은 포켓 구조는, 기성의 플레이트와 쉘을 그대로 사용할 수 있으며, 다만 쉘(10)에 쉘 유출구(15)를 고정함에 있어서 쉘 유출구와 쉘 사이에 챔버(17) 구조를 더 개재하여 고정하는 공정을 추가하는 것만으로 간단하게 구현할 수 있으므로, 제작 비용의 증가를 최소화하고 제작에 별다른 어려움 없이 현장에 적용하는 것이 가능하다.Particularly, the above-described pocket structure can use the preformed plate and the shell as they are, and in fixing the shell outlet 15 to the shell 10, the structure of the chamber 17 is further interposed between the shell outlet and the shell, It is possible to implement it simply by adding the process so that the increase of the manufacturing cost is minimized and it can be applied to the field without any difficulty in production.

본 발명에 따르면, 앞서 제1실시예와 제2실시예에서 각각 제공한 편심 구조와 챔버 구조를 함께 적용한 열교환기도 사용 가능하다. 또한 제1유체의 냉매의 종류는 운전 조건과 필요에 따라 변경 가능하다.According to the present invention, it is possible to use a heat exchanging unit in which both the eccentric structure and the chamber structure provided in the first and second embodiments are applied together. The kind of the refrigerant of the first fluid can be changed according to the operating conditions and the necessity.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.

10: 쉘
12: 플랜지
14: 쉘 유입구(하부)
15: 쉘 유출구(상부)
17: 챔버
19: 쉘 중심
30: 플레이트 조립체
32: 유동로
34: 유동면
39: 플레이트 중심
50: 커버부재
52: 플레이트 유입구(상부)
53: 플레이트 유출구(하부)
S: 공간
10: Shell
12: Flange
14: Shell inlet (bottom)
15: Shell outlet (upper)
17: chamber
19: Shell center
30: plate assembly
32: Flow path
34:
39: Plate center
50: cover member
52: Plate inlet (upper)
53: plate outlet (lower)
S: Space

Claims (16)

제2유체가 유입되는 쉘 유입구(14)가 마련되고 제2유체가 유출되는 쉘 유출구(15)가 마련되며, 상기 쉘 유입구 및 쉘 유출구와 연통하는 중공부를 구비하는 쉘(10);
상기 쉘의 일측에 결합되어 상기 쉘의 중공부를 폐쇄하여 중공부 내의 제2유체가 쉘 외부로 유출되는 것을 방지하고, 제1유체가 유입되는 플레이트 유입구(52)가 마련되고, 제1유체가 유출되는 플레이트 유출구(53)가 마련되는 커버부재(50); 및
상기 커버부재의 내측에 고정되고, 상기 쉘의 중공부에 수용되며, 상기 플레이트 유입구 및 플레이트 유출구와 연통하며 측방으로 연장되는 한 쌍의 유동로(32) 및 상기 한 쌍의 유동로(32)과 연통하는 복수의 유동면(34)을 구비하는 플레이트 조립체(30);를 구비하고,
상기 쉘(10)의 중공부의 기하학적 중심(19)과 상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심(39)은 서로 편심된 것을 특징으로 하는 열교환기.
A shell 10 having a shell inlet 14 through which the second fluid flows and a shell outlet 15 through which the second fluid flows out and a hollow portion communicating with the shell inlet and the shell outlet;
A plate inlet 52 coupled to one side of the shell to close the hollow portion of the shell to prevent the second fluid in the hollow portion from flowing out of the shell and to receive the first fluid, A cover member (50) provided with a plate outlet (53) for receiving the plate outlet (53); And
A pair of flow paths (32) fixed to the inside of the cover member and accommodated in the hollow portion of the shell and extending sideways in communication with the plate inlet and the plate outlet, and a pair of flow paths And a plate assembly (30) having a plurality of flow surfaces (34) communicating therewith,
Wherein the geometric center (19) of the hollow portion of the shell (10) and the geometric center (39) of the plate assembly are eccentric to each other.
청구항 1에 있어서,
상기 중공부와 플레이트 조립체는 기하학적 중심축이 수평으로 연장되고, 중심축의 길이방향을 따라 중심축에 수직한 평면으로 자른 단면이 실질적으로 일정한 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method according to claim 1,
Wherein the hollow portion and the plate assembly are in the form of columns having a geometric center axis extending horizontally and having a substantially constant cross-section in a plane perpendicular to the central axis along the longitudinal direction of the central axis.
청구항 2에 있어서,
상기 중공부의 단면 형상과 상기 플레이트 조립체의 실질적인 단면 형상이 서로 동일하되, 상기 플레이트 조립체의 단면의 크기가 중공부의 단면의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method of claim 2,
Wherein the cross-sectional shape of the hollow portion and the substantially sectional shape of the plate assembly are the same, wherein the cross-sectional size of the plate assembly is smaller than the cross-sectional size of the hollow portion.
청구항 3에 있어서,
상기 중공부와 플레이트 조립체의 실질적인 단면 형상은 원인 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method of claim 3,
Wherein the substantial cross-sectional shape of the hollow and plate assembly is the cause.
청구항 1에 있어서,
상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심은 상기 쉘의 중공부의 기하학적 중심보다 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method according to claim 1,
Wherein the geometric center of the plate assembly is disposed below the geometric center of the hollow portion of the shell.
청구항 1에 있어서,
상기 쉘의 유출구 부근에는 상기 쉘의 중공부와 연통하고 상기 쉘의 유출구와 연통하는 챔버(17)가 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method according to claim 1,
And a chamber (17) communicating with the hollow portion of the shell and communicating with the outlet of the shell is provided in the vicinity of the outlet of the shell.
제2유체가 유입되는 쉘 유입구(14)가 마련되고 제2유체가 유출되는 쉘 유출구(15)가 마련되며, 상기 쉘 유입구 및 쉘 유출구와 연통하는 중공부를 구비하는 쉘(10);
상기 쉘의 일측에 결합되어 상기 쉘의 중공부를 폐쇄하여 중공부 내의 제2유체가 쉘 외부로 유출되는 것을 방지하고, 제1유체가 유입되는 플레이트 유입구(52)가 마련되고, 제1유체가 유출되는 플레이트 유출구(53)가 마련되는 커버부재(50); 및
상기 커버부재의 내측에 고정되고, 상기 쉘의 중공부에 수용되며, 상기 플레이트 유입구 및 플레이트 유출구와 연통하며 측방으로 연장되는 한 쌍의 유동로(32) 및 상기 한 쌍의 유동로(32)과 연통하는 복수의 유동면(34)을 구비하는 플레이트 조립체(30);를 구비하고,
상기 쉘의 유출구 부근에는 상기 쉘의 중공부와 연통하고 상기 쉘의 유출구와 연통하는 챔버(17)가 마련된 것을 특징으로 하는 열교환기.
A shell 10 having a shell inlet 14 through which the second fluid flows and a shell outlet 15 through which the second fluid flows out and a hollow portion communicating with the shell inlet and the shell outlet;
A plate inlet 52 coupled to one side of the shell to close the hollow portion of the shell to prevent the second fluid in the hollow portion from flowing out of the shell and to receive the first fluid, A cover member (50) provided with a plate outlet (53) for receiving the plate outlet (53); And
A pair of flow paths (32) fixed to the inside of the cover member and accommodated in the hollow portion of the shell and extending sideways in communication with the plate inlet and the plate outlet, and a pair of flow paths And a plate assembly (30) having a plurality of flow surfaces (34) communicating therewith,
And a chamber (17) communicating with the hollow portion of the shell and communicating with the outlet of the shell is provided in the vicinity of the outlet of the shell.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쉘 유입구는 쉘의 하부에 마련되고, 상기 쉘 유출구는 쉘의 상부에 마련되는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The shell inlet is provided at the bottom of the shell, and the shell outlet is provided at the top of the shell.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 유입구는 커버부재의 상부에 마련되고, 상기 플레이트 유출구는 커버부재의 하부에 마련되는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the plate inlet is provided at an upper portion of the cover member, and the plate outlet is provided at a lower portion of the cover member.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 유입구와 플레이트 유출구는 상기 플레이트 조립체의 기하학적 중심에 대해 서로 대칭되는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the plate inlet and the plate outlet are provided at positions symmetrical to each other with respect to the geometric center of the plate assembly.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쉘 유입구에서의 제2유체의 온도보다 상기 플레이트 유입구에서의 제1유체의 온도가 더 높은 것을 특징으로 하는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the temperature of the first fluid at the plate inlet is higher than the temperature of the second fluid at the shell inlet.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 유입구로 유입되는 제1유체는 기체 상을 포함하고, 상기 플레이트 유출구로 유출되는 제1유체는 액체 상을 포함하는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the first fluid flowing into the plate inlet comprises a gas phase and the first fluid flowing into the plate outlet comprises a liquid phase.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트 유출구에서의 액체 상의 제1유체의 양은 상기 플레이트 유입구에서의 액체 상의 제1유체의 양보다 더 많은 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the amount of the first fluid in the liquid phase at the plate outlet is greater than the amount of the first fluid in the liquid inlet at the plate inlet.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쉘 유입구로 유입되는 제2유체는 액체 상을 포함하고, 상기 쉘 유출구로 유출되는 제2유체는 기체 상을 포함하는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the second fluid entering the shell inlet comprises a liquid phase and the second fluid exiting the shell outlet comprises a gas phase.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쉘 유출구에서의 액체 상의 제2유체의 양은 상기 쉘 유입구에서의 액체 상의 제2유체의 양보다 더 적은 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the amount of the second fluid in the liquid phase at the shell outlet is less than the amount of the second fluid in the liquid inlet at the shell inlet.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1유체는 R245fa이고, 상기 제2유체는 H2O를 포함하는 열교환기.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The heat exchanger and the first fluid is R245fa, wherein the second fluid comprises a H 2 O.
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KR20220111558A (en) * 2021-02-02 2022-08-09 한국수력원자력 주식회사 Nuclear reactor system
KR20220111560A (en) * 2021-02-02 2022-08-09 한국수력원자력 주식회사 Steam generation system of nuclear reactor
KR20220111559A (en) * 2021-02-02 2022-08-09 한국수력원자력 주식회사 Apparatus for inspecting plate and shell type steam generator

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