열교환기란?/열교환기의 원리/열교환기 구조,기능,용도 알아보기

열교환기란?

열교환기란 온도가 높은 물체에서 낮은 물체에 효율적으로 열을 이동시키기 위해 사용하는 장치로써 액체와 기체 등의 유체를 취급합니다. 즉  열교환기는 가열 및 냉각 등의 용도로 사용됩니다. 열교환기는 고열량의 물체와 저열량의 물체가 상호간에 열을 교환할 수 있도록 만들어진 기계장치로 이해하시면 됩니다. 그럼 이런 열교환 장치는 어디에 쓰일까요? 우리가 쉽게 알 수 있는 용도로는 온수를 사용하고자 할 때, 온도제어를 자유롭게 하고자 할 때, 서로 다른 매체를 제어하고자 할 때, 냉각을 시키고자 할 때, 폐열을 이용해서 온도를 높이고자 할 때 등 다양한 용도에서 사용됩니다.

 

열교환기는 건물의 냉난방용으로 사용되는 보일러에서 온수를 공급하는 온수가열기, 벙커유를 예열하는 오일히터, 배기가스의 폐열을 이용하는 과열기, 절탄기, 공기 예열기 등이 있습니다. 또 냉방용으로는 증발기, 응축기, 냉각탑 등이 열교환기의 원리를 이용한 장치들입니다. 

 

열교환기의 다양한 기능과 용도

 

히터(Heater)

유체를 가열해 필요한 온도까지 온도를 상승시키는 목적으로 사용됩니다.

 

프리 히터(Pre-Heater) 

유체에 미리 열을 줌으로써 다음 단계의 효율성을 높이기 위한 예열의 목적입니다.

 

슈퍼 히터(Super-Heater)

유체를 재차 가열해 과열 상태로 만드는 것을 목적으로 사용됩니다.

 

베이퍼라이저(Vaporizer)

액체를 가열해 증발시켜 이때 발생한 증기를 이용하는 것을 목적으로 사용합니다.

 

리보일러(Reboiler)

장치 중 에서 응축된 액체를 다시 가열하고 이를 증발시킬 목적으로 사용합니다.

 

쿨러(Cooler)

유체를 냉각해 필요한 온도 아래로 낮추는 것을 목적으로 사용합니다.

 

칠러(Chiller)

빙점 이하 저온으로 냉각시킬 목적으로 사용합니다.

 

콘덴서(Condenser)

응축 기체를 냉각해 액화시키는 목적에 사용합니다. 특히 스팀을 응축시켜 물로 만드는 열교환기로 복수기라고 부릅니다.

 

열 교환기(Heat Exchanger)

유체간의 열 교환을 시켜서 동시에 한쪽을 가열, 다른 쪽을 냉각시키는 목적에 사용하는 열교환기를 말합니다.

 

2상 흐름 열교환기 (Two Phase Flow Heat Exchanger)

2상의 혼합물이 Shell측 또는 Tube측으로 흐르는 열교환기를  말하며 응축기와 리보일러 등으로 구별됩니다.

 

열교환기의 작동 원리

판형열교환기의 작동원리

▶ 뜨거운 물이 상단으로 투입돼 열교환기를 지나 열을 빼앗기고 아래로 돌아 나갑니다. 후면의 찬 물은 하단으로 투입돼 열교환기를 지난 후 열을 얻어 상단으로 나갑니다. 여기서 열판과 열판 사이는 뜨거운 물과 찬 물이 교차로 이동하며 열 전달을 가능하도록 합니다.

 

▶ 열교환기는 온도가 서로 다른 유체를 접근시켜 유체의 열을 서로 상호 교환하는 역할의 장치를 말합니다. 위 그림의 판형 열교환기는 열판을 이용해 열교환이 발생하도록 만든 구조이다. 열판 사이로 한쪽 면은 뜨거운 유체. 다른 면은 상대적으로 온도가 낮은 차가운 유체를 통과시켜 뜨거운 유체의 열이 차거운 매체로 전달되도록 설계된 열교환 장치입니다.

 

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