일반기술

분리형 히트파이프식 열교환기 개발

산업체에서 많이 활용할 수 있는 보일러 및 열풍로에서 배열은 가스형태로 배출되고 있으며, 폐가스로 배출되는 에너지는 전체의 약 20%에 이르고 있는 실정이다. 이러한 배가스열을 회수하기 위해서 기존의 열교환기를 사용하는 경우 배가스측의 열전달효과가 작아서 전열면적을 크게 하여야 하며 하므로 장치가 커지는 단점이 있으며 폐가스열이 배출되는 곳과 예열된 급기의 사용처가 멀리 떨어져 있으면 큰 닥트로 연결하여 사용하고자 하는 곳까지 예열된 급기를 이동시켜야 하는 어려운 문제가 발생하고 있다. 히트파이프는 일반적으로 용기와 작동유체로 구성되며, 용기내에 작동유체를 주입하고 진공으로 하면 낮은 온도에서도 작동유체는 증발하고 증기상태의 작동유체는 냉각부에서 액체로 응축되어 증발부로 귀환하므로 연속적인 반복에 의해 열을 전달하는 것이다. 분리형 히트파이프의 특징은 증발부와 응축부가 약 70m정도 분리되었다는 것이고 작동원리는 진공밀폐된 루프내부의 작동유체가 증발부에서 고온의 열유체에 의해 가열되면 작동유체는 증발하여 증기상승관을 통하여 응축부로 이동하게 되고 여기서 증기는 응축기 관외부의 저온유체에 의하여 액체하강관을 통하여 증발기로 이동하여 순환하며 열을 이동하게 된다. 따라서 분리형 히트파이프식 열교환기의 이점은 증발부와 응축부간의 거리를 아주 멀리 할 수 있다는 것이지만 다음의 제약조건이 있다. 증발부와 응축부간의 설치위치에서 반드시 고도차가 있어야하고, 그 고도차는 증기와 액체를 수송하는 압력손실에 상당하는 액주 높이보다 반드시 고도차가 있어야 하고, 그 고도차는 증기와 액체를 수송하는 압력손실에 상당하는 액주높이보다 반드시 커야 한다는 것이다. 분리형 히트파이프식 열교환기는 배가스열이 접촉되는 고온측의 증발부와 급기가 접촉하는 저온측의 응축부를 가격이 저렴한 탄소강관을 사용하는 것으로 제작이 용이한 장점을 갖고 있는 에너지절약형 고성능의 열회스 장치로 잠열에 의해서 열을 이동시킴으로서 파이프내의 열저항이 미소하므로 작은 온도차로서도 배가스열의 약 60-80%까지도 회수할 수도 있다.