KR20190075679A

KR20190075679A - shell in a shell and plate heat exchanger, and shell and plate heat exchanger having the same

Info

Publication number: KR20190075679A
Application number: KR1020170177466A
Authority: KR
Inventors: 김용찬; 임준엽; 송강섭; 윤성호; 이동찬
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-07-01
Also published as: KR102010156B1

Abstract

The present invention relates to a shell for a shell and plate heat exchanger and, more specifically, to a shell for a shell and plate heat exchanger which includes a plurality of plates. The plates are stacked in a stepped form for a fluid to be uniformly distributed. Moreover, the shell and plate heat exchanger includes the shell for the shell and plate heat exchanger to accelerate fluid distribution, thereby performing efficient heat exchange.

Description

쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 및 이를 구비한 쉘앤플레이트 열교환기{shell in a shell and plate heat exchanger, and shell and plate heat exchanger having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Shell-and-plate heat exchanger having a shell and plate heat exchanger having the same,

본 발명은 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 및 이를 구비한 쉘앤플레이트 열교환기에 관한 것으로, 바람직하게는 복수개의 플레이트가 계단형으로 적층되어 있는 쉘을 포함함으로써 유체를 균일하게 분배될 수 있도록 하여, 열 교환효율을 향상시킨 쉘앤플레이트 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a shell for a shell-and-plate heat exchanger and a shell-and-plate heat exchanger having the same, and more preferably, a shell having a plurality of plates stacked in a stepwise manner is provided so that the fluid can be uniformly distributed, To an improved shell-and-plate heat exchanger.

열교환기(heat exchanger)는 고온의 유체에서 저온의 유체로 열을 전달하여 두 유체가 열적 평행상태에 도달되도록 하는 장치이며, 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 parallel state and is widely used in various fields such as a gas turbine, an air conditioner, and a refrigerator .

열교환기는 그 내부에 설치되는 전열 구조를 사이에 두고 교호로 유동하는 고온 유체와 저온 유체 사이에 열교환을 행하여 한 쪽의 유체는 가열되도록 함과 동시에 다른 한 쪽의 유체는 냉각되도록 하는 장치이며, 열교환을 위한 전열 매체로 액체와 액체간, 기체와 기체간 또는 기체와 액체간에 사용된다.The heat exchanger performs heat exchange between the high-temperature fluid and the low-temperature fluid alternately flowing through the heat transfer structure provided in the heat exchanger so that one fluid is heated while the other fluid is cooled. Is used as a heat transfer medium between liquid and liquid, between gas and gas or between gas and liquid.

통상적으로 많이 사용되는 열교환기는 쉘앤튜브 방식과 쉘앤플레이트(또는 플레이트앤쉘)방식의 열교환기가 있다.Commonly used heat exchangers include a shell-and-tube type and a shell-and-plate (or plate and shell) type heat exchanger.

쉘앤플레이트 방식의 열교환기는 원통형 쉘 구조물의 내부에 유동로가 형성된 플레이트를 적층시킨 플레이트 조립체가 형성되고, 상기 플레이트 조립체의 유동로를 통해 저온 또는 고온의 유체가 유동하며, 원통형 쉘의 길이 방향에 직각방향으로 형성된 유출입구를 통해 고온 또는 저온의 유체가 흐르면서 상호 열전달이 이루어진다.The shell-and-plate type heat exchanger includes a plate assembly in which a plate having a flow path formed therein is formed in a cylindrical shell structure, a low temperature or high temperature fluid flows through a flow path of the plate assembly, Heat is transferred through the outflow inlet formed in the direction of the high temperature or low temperature.

다수의 플레이트 표면을 통해 열전달이 이루어지는 쉘앤플레이트 방식의 열교환기는 튜브 표면을 통해 열전달이 이루어지는 쉘앤튜브 방식에 비해 단위 체적당 전열 표면적이 넓어, 열전달 효율이 높은 편이다.The shell-and-plate type heat exchanger, in which heat is transferred through a plurality of plate surfaces, has a larger heat transfer surface area per unit volume than a shell-and-tube system in which heat is transferred through a tube surface.

종래의 쉘앤플레이트 방식의 열교환기의 유로 구성을 도 1에 나타내었다.The flow path configuration of a conventional shell-and-plate type heat exchanger is shown in Fig.

도 1을 참조하면, 쉘앤플레이트 열교환기의 경우 플레이트 가장자리 부분과 포트 부분의 용접이 번갈아 가면서 존재하며, 플레이트 가장자리 부분이 용접된 부분으로 1차 유체가 흐르게 되며, 포트가 용접된 부분에서는 2차 유체가 통과하며 열교환을 하게 된다.Referring to FIG. 1, in the shell-and-plate heat exchanger, the plate edge portion and the port portion are alternately welded, the primary fluid flows to the welded portion of the plate edge portion, And heat exchanges.

이때, 쉘앤플레이트 방식의 열교환기는 플레이트의 면적을 변경하거나 플레이트 개수 변경을 통해 열전달 성능을 증가시킬 수 있다.In this case, the shell-and-plate type heat exchanger can increase the heat transfer performance by changing the area of the plate or changing the number of plates.

그러나, 쉘앤플레이트 방식의 열교환기는 플레이트 면적의 변경이나 플레이트 개수의 변경이 쉘 내부 공간에 의해 제한된다.However, in shell-and-plate type heat exchangers, the plate area is changed or the plate number is limited by the space inside the shell.

또한, 플레이트 개수가 증가함에도 불구하고 실제 열전달 성능이 불 균일한 유체 분배로 의해 이상적인 열전달 성능에 미치지 못하였다.In addition, despite the increase in the number of plates, the actual heat transfer performance was not equal to the ideal heat transfer performance due to uneven fluid distribution.

따라서 쉘앤플레이트 방식의 열교환기의 불균일한 유체 분배를 해결하기 위한 방법으로 열교환기 내부에 분배기를 설치하여 해결하려는 시도가 있었다.Accordingly, there has been an attempt to solve the problem by installing a distributor inside the heat exchanger as a method for solving the uneven fluid distribution of the shell-and-plate type heat exchanger.

한국등록특허공보 제10-1094469호에서는 배관을 통해 외부로부터 유입되는 가열 또는 피가열 열매체가 각층의 전열유로를 통해 전반적으로 균일하게 분배되도록 함과 더불어 플로우홀에 삽입된 분배구 및 배관을 플레어타입의 배관수단으로 조립한 열교환기가 개시되어 있지만, 분배기가 많은 공간을 차지하며, 유체 분배에 대한 문제가 여전히 남아있다.Korean Patent Registration No. 10-1094469 discloses that a heating or heating heating medium introduced from the outside through piping is uniformly distributed over the entire heat transfer channel of each layer, and a distribution port and a pipe inserted in the flow hole are flared The distributor takes up a lot of space, and the problem of fluid distribution still remains.

한국등록특허공보 제 10-1094469호Korean Patent Registration No. 10-1094469

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 별도의 분배장치를 추가하지 않고도 유체분배 능력이 향상된 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shell for a shell and plate heat exchanger having improved fluid distribution capability without adding a separate distribution device.

바람직하게는, 본 발명의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함함으로써, 열교환율이 향상된 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.Preferably, the shell for a shell-and-plate heat exchanger of the present invention is included, thereby providing a heat exchanger having improved heat exchange efficiency.

상술한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수개의 플레이트가 계단형으로 적층되어 있는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 개시한다. In order to accomplish the above-mentioned first object, the present invention discloses a shell for a shell-and-plate heat exchanger in which a plurality of plates are laminated stepwise.

본 발명의 상기 복수개의 플레이트는 일부 또는 모든 선단에 경사면이 형성될 수 있고, 상기 복수개의 플레이트는 일부 또는 모든 선단에 팁이 부착될 수도 있다.The plurality of plates of the present invention may be formed with inclined surfaces at some or all of their tips, and the plurality of plates may have tips attached to some or all of their tips.

바람직하게는, 상기 복수개의 플레이트는 2차 유체 유입구로부터 계단형으로 적층될 수 있다.Advantageously, said plurality of plates may be stacked stepwise from a secondary fluid inlet.

상기 플레이트 선단에 부착된 팁의 개수가 2차 유체 유입구로부터 멀어질수록 줄어 들 수 있으며, 상기 팁의 형태는 다각형, 인벌류트(involute) 및 나선형 구조 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The number of tips attached to the tip of the plate may decrease as it moves away from the secondary fluid inlet, and the tip shape may include any one or more of polygonal, involute, and helical structures.

본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 열교환기는 복수개의 플레이트, 상기 복수개의 플레이트가 계단형으로 적층되어 있는 쉘을 포함할 수 있다.In order to achieve the second object of the present invention, the heat exchanger of the present invention may include a plurality of plates, and a shell in which the plurality of plates are stacked in a stepped manner.

본 발명에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘은 복수개의 플레이트가 계단형으로 적층된 형태로 인해 별도의 분배기 없이도 유체가 균일하기 분배된다.The shell for a shell-and-plate heat exchanger according to the present invention is such that the fluid is uniformly distributed without a separate distributor due to the stepped lamination of the plurality of plates.

또한, 본 발명에 따른 쉘앤플레이트 열교환기는 본 발명의 쉘앤플레이트용 쉘을 포함함으로써, 유체 분배가 촉진되어 효율적인 열교환이 이루어진다.Further, the shell-and-plate heat exchanger according to the present invention includes the shell for a shell-and-plate of the present invention, thereby facilitating fluid distribution and achieving efficient heat exchange.

도 1은 종래의 쉘앤플레이트 방식의 열교환기의 유로 구성을 나타내었다.
도 2는 본 발명의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘의 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘의 내부에 적층된 플레이트의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘의 내부에 적층된 플레이트의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 실시예 2에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘의 내부에 적층된 플레이트의 단면도이다.
도 4(b)는 본 발명의 비교예 1에 따른 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘의 내부에 적층된 플레이트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 2의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 내부의 유체 속도분배 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 내부의 유체 속도분배 분포를 나타낸 그래프이다.
도 7은 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체 유동률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체의 흐름도를 나타낸 그래프이다.1 shows a flow path configuration of a conventional shell-and-plate type heat exchanger.
2 is a structural view of a shell for a shell-and-plate heat exchanger of the present invention.
3A is a cross-sectional view of a plate laminated inside a shell for a shell-and-plate heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
3B is a cross-sectional view of a plate laminated inside a shell for a shell-and-plate heat exchanger according to embodiment 2 of the present invention.
4 (a) is a cross-sectional view of a plate laminated inside a shell for a shell-and-plate heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention.
4 (b) is a cross-sectional view of a plate laminated inside a shell for a shell-and-plate heat exchanger according to Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a graph showing the distribution of the fluid velocity distribution inside the shell for the shell-and-plate heat exchanger of the first and second embodiments of the present invention.
6 is a graph showing the distribution of the fluid velocity distribution in the shell for the shell-and-plate heat exchanger of Comparative Example 1 of the present invention.
7 is a graph showing the fluid flow rate of a heat exchanger including a shell for shell-and-plate heat exchanger.
8 is a graph showing the flow of fluid in a heat exchanger including a shell for a shell-and-plate heat exchanger of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 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 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 different forms and should not be construed as limiting the scope of the invention to those skilled in the art, .

여기에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used in the specification is taken to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements and / or components, and the presence of other specified features, areas, integers, steps, elements, components and / It does not exclude addition.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특성 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함된다.The embodiments of the present invention described with reference to the drawings specifically illustrate an ideal embodiment of the present invention. As a result, various variations of the illustration, for example variations in the manufacturing method and / or specification, are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the characteristic form of the area shown, and includes, for example, a modification of the form by manufacturing.

본 발명에서 쉘앤플레이트 열교환기라 함은, 특별한 언급이 없는 한, 일반적인 쉘앤플레이트 열교환기뿐만 아니라　플레이트(또는 판)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우의 열교환기를 모두 포괄적으로 지칭한다. The shell-and-plate heat exchanger in the present invention generally refers to a general shell-and-plate heat exchanger as well as a heat exchanger in the case where there is a difference in the processing method or the joining method of the plate (or plate).

쉘앤플레이트 열교환기는 원통형 쉘 구조물의 내부에 유동로가 형성된 플레이트를 적층시킨 플레이트 조립체가 형성되고, 상기 플레이트의 유로를 통해 저온 또는 고온의 유체가 유동하며, 원통형 쉘의 길이 방향에 직각방향으로 형성된 유체 유입구를 통해 고온 또는 저온의 유체가 흐르면서 상호 열전달이 이루어진다.The shell-and-plate heat exchanger includes a plate assembly in which a plate having a flow path formed therein is formed in a cylindrical shell structure, a fluid having a low temperature or a high temperature flows through a channel of the plate, and a fluid formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylindrical shell As the high or low temperature fluid flows through the inlet, mutual heat transfer takes place.

본 발명의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘(100)의 구성도인 도 2를 참조하면, 쉘 내부에 계단형으로 적층되며 적층방향을 따라 유로(500)가 연결되는 복수개의 플레이트(200), 상기 복수개의 플레이트(200)에 형성된 유로와 연통되는 1차 유체 유입구(400)가 구비된다. 다만, 1차 유체가 선단에만 유입되는 사례가 제한되는 것은 아니다. 2, which is a schematic view of a shell 100 for shell-and-plate heat exchanger of the present invention, includes a plurality of plates 200 stacked stepwise inside a shell and connected to a flow path 500 along a stacking direction, And a primary fluid inlet (400) communicating with a flow path formed in the plate (200). However, the case in which the primary fluid flows only to the tip end is not limited.

또한, 쉘(100) 표면에는 쉘 단면을 관통하는 2차 유체 유입구(300)가 구비되며, 이를 통해 저온 또는 고온의 유체가 쉘(100) 내부에 유입된다. 다만, 2차 유체가 반드시 선단에서 유입되어야 하는 것은 아니다.The surface of the shell 100 is provided with a secondary fluid inlet 300 passing through the shell section, through which the low temperature or high temperature fluid flows into the shell 100. However, the secondary fluid must not necessarily flow from the tip.

본 발명에서 적층이라함은, 상기 복수개의 플레이트(200)가 경사면을 형성하며 다단으로 적층되는 것을 말하며, 1차 유체 유입구(400)와 수직하도록 길이가 같거나 다른 플레이트가 순차적으로 적층될 수 있다.In the present invention, the lamination means that the plurality of plates 200 form an inclined surface and are stacked in multiple stages. Plates having the same or different lengths may be sequentially stacked so as to be perpendicular to the primary fluid inlet 400 .

본 발명의 상기 복수개의 플레이트(200)는 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 복수개의 플레이트 일부 또는 모든 선단(210)에 경사면을 형성할 수 있고, 상기 복수개의 플레이트 일부 또는 모든 선단에 팁(220)을 부착할 수 있다.3A and 3B, the plurality of plates 200 according to the present invention can form inclined surfaces on part or all of the ends 210 of the plurality of plates, 220 can be attached.

상기 복수개의 플레이트(200)는 선단(210)에 형성된 경사면 또는 상기 복수개의 플레이트 선단에 부착된 팁(220)은, 상기 2차 유체 유입구(300)로부터 유입된 2차 유체가 셀 중심부에서 끝 단까지 균일하게 유체를 분배할 수 있도록 유도하는 일종의 유체 분배기로 사용된다.The tip 220 attached to the tip end of the plurality of plates or the inclined surface formed at the tip 210 of the plurality of plates 200 is positioned such that the secondary fluid introduced from the secondary fluid inlet 300 flows from the center Which is a kind of fluid distributor which induces the fluid to be uniformly distributed up to a predetermined distance.

상기 플레이트(200)의 선단에 형성된 경사면 또는 선단에 부착된 팁은 액상 또는 기상의 유체를 분배하며, 유체 유입구로부터 유입된 유체를 다수개의 분배관을 통해 분배시키며, 고르고 효율적인 분배성능 향상 시킨다.The slanted surface formed at the tip of the plate 200 or the tip attached to the tip distributes the liquid or vapor phase fluid and distributes the fluid introduced from the fluid inlet through the plurality of distribution pipes to improve the uniform and efficient distribution performance.

상기 팁(220)은 통상적으로 사용하고 있는 원형, 오블롱, 직사각형 등의 다각형 형태뿐만 아니라, 유체학적으로 압력강하를 최소화 할 수 형태면 한정되지 않으며, 바람직하게는 다각형, 인벌류트 및 나선형 구조 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The tip 220 is not limited to a polygonal shape such as a circular shape, an oblong shape, a rectangular shape, or the like, which is commonly used, but is not limited to a shape in which a pressure drop can be minimized, And may include any one or more of them.

또한, 상기 플레이트(200) 선단에 부착된 팁(220)은 2차 유체 유입구(300) 의 중심으로부터 끝으로 향할수록 각도를 크게 할 수 있으며, 바람직하게는 2차 유체 유입구(300)로부터 멀어질수록 플레이트(200) 선단에 부착된 팁(220)의 개수가 줄어들 수 있다.The tip 220 attached to the tip of the plate 200 may be angled toward the end from the center of the secondary fluid inlet 300 and is preferably moved away from the secondary fluid inlet 300 The number of tips 220 attached to the tip of the recording plate 200 can be reduced.

또한, 상기 플레이트(200)는 2차 유체 유입구(300)으로부터 멀어질수록 플레이트(200) 간격이 멀어질 수 있다.Also, as the plate 200 is moved away from the secondary fluid inlet 300, the distance between the plates 200 may be increased.

이에 따라, 상기 2차 유체 유입구(300)로부터 유입되는 유체의 흐름을 분배하여 상기 플레이트(200)의 중심부에 가해지는 압력을 최소화하고 복수개의 플레이트 사이를 유동하는 과정에서 압력 강하를 최소화 할 수 있다.This minimizes the pressure applied to the central portion of the plate 200 by distributing the flow of the fluid flowing from the secondary fluid inlet 300 and minimizes the pressure drop during the flow between the plates .

이하에서는 상술한 복수개의 플레이트를 포함하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 실시예로서 비교한다.Hereinafter, shells for a shell-and-plate heat exchanger including a plurality of the above-mentioned plates will be compared as an embodiment.

{실시예}{Example}

실시예 1Example 1

도 3a를 참조하면, 쉘 내부에 계단형으로 적층된 복수개의 플레이트(200)의 상부와 하부에는 플레이트 면에 대해 수직으로 유동 통로를 제공하는 유로(500)가 형성되며, 이를 통해 고온 또는 저온의 유체가 유동한다.Referring to FIG. 3A, a flow path 500 is formed at upper and lower portions of a plurality of plates 200 stacked in a shell in a step-like manner to provide a flow path perpendicularly to the plate surface, through which a high- Fluid flows.

또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 플레이트(200) 선단(210)에 경사면이 형성될 수 있으며, 상기 복수개의 플레이트는(200) 2차 유체 유입구(300)으로부터 계단형으로 적층된다.3A, an inclined surface may be formed at the tip 210 of the plurality of plates 200, and the plurality of plates may be stacked stepwise from the (200) second fluid inlet 300 .

실시예 2Example 2

도 3b를 참조하면, 실시예 1과 동일하게 쉘 내부에 계단형으로 적층된 복수개의 플레이트 상부와 하부에 유로(500)가 형성된다.Referring to FIG. 3B, a flow path 500 is formed in an upper portion and a lower portion of a plurality of plates stacked in a step-like manner inside the shell as in the first embodiment.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(200) 선단에 팁(220)이 부착될 수 있으며, 상기 플레이트는 2차 유체 유입구(300)로부터 계단형으로 적층된다.3B, a tip 220 may be attached to the tip of the plate 200, and the plate is stacked stepwise from the secondary fluid inlet 300.

{비교예}{Comparative Example}

비교예 1Comparative Example 1

쉘앤플레이트 열교환기의 쉘 내부에 쉘의 길이방향으로 적층된 복수개의 플레이트가 구비된다.A plurality of plates stacked in the longitudinal direction of the shell are provided inside the shell of the shell and plate heat exchanger.

또한, 상기 복수개의 플레이트 상부와 하부에는 플레이트 면에 대해 수직으로 유동 통로를 제공하는 유로가 형성된다.In addition, a flow path for providing a flow path perpendicular to the plate surface is formed on the upper and lower portions of the plurality of plates.

도 4 (a)는 본 발명의 실시예 2에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 내부에 적층된 플레이트의 단면도이며, 도 4(b)는 본 발명의 비교예 1에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 내부에 적층된 플레이트의 단면도 이다.FIG. 4A is a cross-sectional view of a plate laminated inside a shell for a shell-and-plate heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4B is a cross- Lt; / RTI >

도 4 (b)에 나타낸 바와 같이, 비교예 1은 플레이트의 선단에 팁이 부착되어 있지 않다. As shown in Fig. 4 (b), in Comparative Example 1, no tip is attached to the tip of the plate.

이러한 차이점에 따른 유체 분배 능력을 비교하기 위하여 FLUENT 18.0 software를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 따른 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체 분배 분포 및 유동률을 측정하고, 그 결과를 도 5 내지 8에 나타내었다.In order to compare the fluid distributing ability according to these differences, the fluid distribution distribution and the flow rate of the heat exchanger including the shell for the shell-and-plate heat exchanger according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 were measured using FLUENT 18.0 software, Are shown in Figs. 5 to 8.

{결과}{result}

1. 유체의 속도분배 분포One. Velocity distribution distribution of fluid

본 발명의 실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체 분배 분포를 측정하여, 도 5 내지 도 6에 나타내었다.The distribution of the fluid distribution in the heat exchanger including the shell-and-plate heat exchanger shells of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 of the present invention was measured and shown in FIGS. 5 to 6.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 2의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 쉘 내부에 유입된 유체가 셀 중심부에서만 중첩되지 않고, 계단형으로 적층된 각각의 플레이트에서 적절한 유체의 분배가 발생되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the fluids introduced into the shell of the heat exchanger including the shell for shell-and-plate heat exchanger according to the first and second embodiments of the present invention do not overlap only at the center of the cell, It can be seen that proper fluid distribution occurs.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 비교예 1의 의 쉘앤플레이트 열교환기의 쉘 내부에 유입된 유체가 쉘 중심부에만 편재되어 있는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, it can be seen that the fluid introduced into the shell of the shell-and-plate heat exchanger of Comparative Example 1 of the present invention is localized only in the center of the shell.

2. 유체 유동률2. Fluid flow rate

본 발명의 실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체 유동률 측정하며 도 7에 나타내었다.The fluid flow rate of the heat exchanger including the Shell-and-plate heat exchanger shell of Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 of the present invention is shown in FIG.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 2의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 경우, 쉘 전체에 유체의 분배가 잘 이루어져, 효율적인 열교환이 이루어지는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, in the case of the heat exchanger including the shell for shell-and-plate heat exchanger according to the first and second embodiments of the present invention, the fluid is distributed well throughout the shell and efficient heat exchange is achieved.

그러나, 본 발명의 비교예 1의 열교환기용 쉘을 포함하는 쉘앤플레이트 열교환기의 경우, 전체의 (64.3)%의 유량이 쉘의 중심부에 편재되어 있으며, 비효율적인 열교환이 이루어지는 것을 알 수 있다.However, in the case of the shell-and-plate heat exchanger including the shell for the heat exchanger of Comparative Example 1 of the present invention, it is understood that a total of (64.3)% of the flow rate is distributed in the central portion of the shell, and inefficient heat exchange is performed.

3. 유체의 속도벡터장3. Velocity vector field of fluid

본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 2의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기의 유체의 흐름을 측정하여 그 결과를 도 8에 나타내었다.The flow of the fluid in the heat exchanger including the shell-and-plate heat exchanger shell of Examples 1 to 2 according to the present invention was measured, and the results are shown in FIG.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 2의 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘을 포함하는 열교환기는 유체의 유동에 난류발생을 유도하여 열교환 효율을 향상시키는 동시에 유체의 압력강하를 최소화 시킬 수 있다.As shown in FIG. 8, the heat exchangers including the shell and plate heat exchanger shells of Examples 1 and 2 of the present invention can induce turbulent flow in the flow of the fluid, thereby improving the heat exchange efficiency and minimizing the pressure drop of the fluid .

100: 쉘
200: 플레이트
300: 2차 유체 유입구
400: 1차 유체 유입구
500: 유로
210: 선단
220: 팁
230: 가장자리 용접부100: shell
200: Plate
300: secondary fluid inlet
400: primary fluid inlet
500: Euro
210: Fleet
220: Tips
230: edge welded portion

Claims

복수개의 플레이트를 포함하는 쉘에 있어서,
상기 복수개의 플레이트는 계단형으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.In a shell comprising a plurality of plates,
Wherein the plurality of plates are stacked in a step-like manner.

제 1항에 있어서,
상기 복수개의 플레이트의 일부 또는 모든 선단에 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.The method according to claim 1,
And a sloped surface is formed on a part or all of the ends of the plurality of plates.

제 1항에 있어서,
상기 복수개의 플레이트의 일부 또는 모든 선단에 팁이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.The method according to claim 1,
Wherein a tip is attached to a part or all of the ends of the plurality of plates.

제 3항에 있어서,
상기 팁의 형태는,
다각형, 인벌류트(involute) 및 나선형 구조 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.The method of claim 3,
The shape of the tip,
Polygonal, involute, and spiral structures. &Lt; RTI ID = 0.0 > A < / RTI >

제 1항 내지 3항 중 어느한 항에 있어서,
상기 플레이트는 2차 유체 유입구로부터 계단형으로 적층되는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein said plates are stacked stepwise from a secondary fluid inlet. &Lt; Desc / Clms Page number 19 >

제 3항에 있어서,
상기 플라이트의 선단에 부착된 팁의 개수가 2차 유체 유입구로부터 멀어질수록 줄어드는 것을 특징으로 하는 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘.The method of claim 3,
Wherein the number of tips attached to the tip of the flight decreases as the distance from the secondary fluid inlet is increased. &Lt; RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >

복수개의 플레이트;
상기 복수개의 플레이트가 계단형으로 적층되어 있는 쉘; 및
상기 쉘;을 포함하는 쉘앤플레이트 열교환기.
A plurality of plates;
A shell having the plurality of plates laminated in a stepped manner; And
And said shell.