열교환기

무엇이고, 왜 쓰나요?

공정 냉각, 급탕, 열 회수 등에 사용하며 서로 다른 유체 계통을 분리할 수 있습니다.

그림에서 부품 찾아보기

1. 고정 프레임·포트

전면 네 연결부는 두 유체의 입·출구입니다. 포트 배정은 모델별 도면을 확인합니다.

2. 전열판

주름진 얇은 판 사이에 유체 통로가 번갈아 놓입니다.

3. 판 묶음

실제 운전 시에는 밀봉된 상태로 조여져 있습니다.

4. 조임·지지부

볼트와 지지봉은 판을 지지하고 밀봉 압축을 유지합니다.

어떤 종류가 있나요?

판형

얇은 판 사이의 교대 통로로 유체를 흘립니다. 가스켓식과 브레이징식 등이 있습니다.

쉘앤튜브

관 내부와 관 외부의 두 유체 사이에서 열을 전달합니다.

주요 부품과 역할

전열판·주름

얇은 금속판은 두 유체를 분리하고 열을 전도합니다. 주름은 판을 지지하며 흐름을 교란하여 전열을 돕습니다. 단순히 판을 많이 넣는 것만으로 모든 조건의 성능이 같아지지는 않습니다.

가스켓과 포트

가스켓은 가장자리와 포트 주변을 밀봉하여 각 유체가 정해진 교대 채널로 들어가게 합니다. 네 포트가 있다고 배치가 항상 같은 것은 아닙니다.

고정판·가동판·타이볼트

프레임과 볼트가 판 묶음을 압축해 밀봉합니다. 벌어진 그림은 통로를 보기 위한 상태이며 운전 상태가 아닙니다.

셸앤튜브의 관판·배플

관판은 여러 관의 끝을 고정하고 셸측과 관측을 나눕니다. 배플은 셸측 유체가 관을 가로질러 흐르게 하고 관을 지지합니다.

유체는 섞이지 않고 열만 건너갑니다

뜨거운 유체 → 유체 경계층 → 금속벽 → 반대쪽 경계층 → 차가운 유체 순서로 열이 전달됩니다. 정상 상태에서 유체가 벽을 통과하지는 않습니다. 판형은 두 유체가 판 사이 교대 채널에, 셸앤튜브는 관 안과 관 밖에 각각 있습니다.

향류와 오염의 의미

반대 방향의 향류는 길이 방향으로 온도차를 유지하는 데 유리합니다. 스케일·슬라임은 추가적인 열 저항과 유로 저항을 만들어 출구 온도뿐 아니라 차압에도 영향을 줄 수 있습니다.

작동 흐름

1. 1고온 유체 유입
2. 2전열벽을 통한 열 전달
3. 3저온 유체 가열
4. 4각 계통으로 따로 배출

열 전달은 온도 차이, 면적, 유량과 오염 상태 등에 영향을 받습니다. 판형의 향류 배치는 두 유체가 반대 방향으로 흐르도록 해 열 교환에 유리하게 합니다.

점검할 때 무엇을 보나요?

• 양측 입·출구 온도와 압력 손실을 함께 봅니다.
• 외부 누설과 성능 저하를 구분합니다.

참고자료

• Alfa Laval · 판형 열교환기 ↗
• Alfa Laval · 판형 열교환기의 유로와 향류 ↗