열교환기의 종류

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열교환기의 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

4.1 열교환기의 종류
4.1.1 기하학적 형태에 따른 분류
4.1.2 기능에 따른 분류
4.1.3 원통다관식

본문내용

증류탑의 바닦에서 유입되는 공정유체를 Boiling시켜 증기를 발생시킴으로써 증류탑으로 공급되어야 할 열을 전달하는 열교환기로서 증기발생은 단일상 또는 2상 혼합물로 할 수 있다.
5) 증발기 (Evaporator)
용액의 질을 향상 시키기 위해, 스팀등을 이용하여 증발에 의해 용매를 제거 시키는 열교환기이다.
6) 예열기 (Preheater)
공정으로 유입되는 유체를 가열하는 열교환기이며, 이때 가열매체는 공정유체 또는 스팀등을 이용한다.
7) 2상 흐름 열교환기 (Two Phase Flow Heat Exchanger)
2상의 혼합물이 Shell측 또는 Tube측으로 흐르는 열교환기를 말하며, 응축기와 재비기 등으로 구별된다.
4.1.3 원통다관식 (Shell & Tube Type)열교환기의 종류
다음은 TEMA에 의한 열교환기의 분류표이다. TEMA(Tubular Exchanger Manufacturer Association)는 원통 다관식 열교환기 (Shell & Tube Heat Exchanger)제작자들이 결성한 모임으로 1968년부터 자신들의 표준규격 (TEMA Standard)을 발표하고 있다. 이 규격은 원통다관식 열교환기의 구조, 설계에서부터 제작, 설치에 이르기 까지 거의 모든 범위를 언급하고 있으며 플랜트 설계시 열교환기의 표준으로 이용되고 있다.
1) 유동두형열교환기 (Floating Head Type)
전열관이나 방해판을 양측의 관판(Tube Sheet)에 짜넣은 상태를 관속(Tube Bundle)이라고 하며 이 관속의 한쪽에 관판(고정측관판)은 동체(Shell)의 한쪽에 플랜지로 고정시키고 다른쪽 관판은 동체에 아무런 구속도 받지않는 구조로 되어있으므로 유체의 온도에 따라 동체 및 전열관이 열팽창하여도 거기에 대응할 수 있는 구조이며 또 관속을 동체에서 빼내서 청소 및 점검할 수 있는 구조의 열교환기이다. 이형식의 특징은 다음과 같다.
가) 전열관내외 모두 청소가 가능하므로 오염이 생기기 쉬운 유체에 대해서도 적합 하여 사용범위가 넓다.
나) 전열관이나 동체가 서로각기 열팽창될 수 있으므로 온도차가 큰 경우에도 사용 할 수 있다.
다) 가), 나)항의 이유로서 어느 형식보다도 설계조건 및 운전조건에 상응할 수 있는 기능을 가진 구조이며 가장 융통성이 크다. 그러나 이에 따라 구조가 복잡하므로 제작비가 비싸게 되는 단점이 있다.
1. Stationary Head - Channel20. Slip-on Backing Flange
2. Stationary Head - Bonnet21. Floating Head Cover - External
3. Stationary Head Flange - Channel or Bonnet22. Floating Tubesheet Skirt
4. Channel Cover23. Packing Box Flange
5. Stationary Head Nozzle24. Packing
6. Stationary Tubesheet25. Packing Gland
7. Tubes26. Lantern Ring
8. Shell27. Tie Rods and Spacers
9. Shell Cover28. Transverse Baffles or Support Plates
10. Shell Flange - Stationary Head End29. Impingement Plate
11. Shell Flange - Rear Head End30. Longitudinal Baffle
12. Shell Nozzle31. Pass Partition
13. Shell Cover Flange32. Vent Connection
14. Expansion Joint33. Drain Connection
15. Floating Tubesheet34. Instrument Connection
16. Floating Head Cover35. Support Saddle
17. Floating Head Flange36. Lifting Lug
18. Floating Head Backing Device37. Support Bracket
19. Split Shear Ring38. Weir
39. Liquid Level Connection
2) 고정관판형 열교환기 (Fixed Tube Sheet Type)
관판을 동체의 양측에 용접등의 방법으로 고정시킨 구조의 열교환기이다. 동체측유체와 관측유체의 온도에 의해 전열관과 동체는 열팽창차가 생기고 그 때문에 열응력이 큰 경우에는 동체에 신축이음을 설치하여 열팽창을 흡수하는 구조가 필요하다. 이 형식은 동체측의 청소, 점검 및 보수가 곤란하므로 부식성과 오염이 적고 침전물이 생기지 않는 유체에 적당하다. 고정관판형의 특징은 다음과 같다.
가) 동체의 오염이적고 유체에의한 동체 및 전열관의 온도차가 작을 때 또는 열팽창 차가작을 때에는 최적의 구조이다.
나) 종형의 관식반응기로서 용도가 넓다.
3) U-자 관형 열교환기 (U-Tube Type)
U자관형의 전열관을 사용한 형식의 것이며 전열관은 동체와는 관계없이 유체의 온도에 따른 신축이 자유로우며, 또 관속을 그대로 빼내서 청소 및 점검할 수 있는 구조로서 유동두형의 경우와 같다. 그러나 유동두형의 경우 직관이기 때문에 청소가 쉬우나 U자형의 경우는 관내의 청소가 곤란하다. U자관형의 특징은 다음과 같다.
가) 열팽창에 대해 자유롭다.
나) 관속을 빼낼수가 있으므로 관외면의 청소도 쉽게 할 수 있다.
다) 고압유체에 적합하다. 고압유체를 관내에 흘리면 내압부분이 적어도 되므로 중 량을 경감시킬수가 있다.
라) 구조가 간단하여 관판이나 동체측플랜지가 적어도 되므로 제작이 비교적 간단하 다.
4) 케틀형 열교환기 (Kettle Type)
동체의 상부측은 증발이 잘되도록 빈공간의 증기실이 있다. 액면의 높이는 최상부관보다 적어도 50mm높게 하는 것이 보통이다. 특징은 다음과 같다.
가) 폐열보일로러서는 가장 구조가 간단하다.
나) 따라서 손쉽게 값싼 증기를 얻는데 널리 사용된다.
다) 관속은 유동두식, U자관식으로 할 수가 있으므로 오염되기 쉬운 유체, 압력이 높은 유체에도 적용할 수 있다.

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열전달,   열교환기,   열,   대류