A basic study on development of high-pressure compact steam unit applied hybrid heat exchanger

In various industrial plants such as power generation plants, petrochemical plants, and unit factories, there is an increasing demand for a system that generates hot water using waste or surplus steam. Compact steam unit (CSU), which produces hot water by using steam, is a good solution considering energy reuse. In this study, as a basic study to develop a high-pressure CSU, heat transfer characteristics of a hybrid heat exchanger were investigated through experiments, in order to use the hybrid heat exchanger instead of a conventional plate heat exchanger as the core component of CSU. The experimental results are the followings. Heat balance between the hot side and cold side was satisfied within ${\pm}5%$. Overall heat transfer coefficient increased linearly as the Reynolds number increased and exceeded $5,524W/m^2K$ when the flow velocity was above 0.5 m/s. In addition, pressure drop also increased as the Reynolds number increased, and pressure drop per unit length was below 50 kPa/m.

하이브리드 열교환기 적용 고압 컴팩트 스팀 유닛 개발에 관한 기초 연구

발전 플랜트, 석유 화학 플랜트, 단위 공장과 같은 다양한 산업 플랜트에서, 사용 후 스팀이나 잉여 스팀을 이용하여 온수나 급탕수를 만드는 시스템의 수요가 증가하고 있다. 스팀을 사용하여 온수를 제조하는 장치인 컴팩트 스팀 유닛(Compact Steam Unit, 이하 CSU)가 에너지 재활용 측면에서 좋은 대안이 되고 있다. 본 연구에서는 고압 CSU 개발을 위한 기초 연구로서, CSU의 핵심 부품인 열교환기로 기존 판형 열교환기 대신 하이브리드 열교환기를 적용하여 위해, 실험적인 방법으로 하이브리드 열교환기의 전열 특성을 파악하고자 하였다. 실험 결과, 온수측과 냉수측 사이의 열 평형은 ${\pm}5%$ 이내를 만족하였다. 레이놀즈 수가 증가함에 따라, 총괄 열전달 계수는 선형적으로 증가하였으며, 채널 유속 0.5 m/s 이상에서 총괄 열전달 계수는 개발 목표치인 $5,524W/m^2K$를 초과하였다. 레이놀즈 수가 증가함에 따라, 압력 강하 또한 증가하였으며, 단위 길이당 압력 강하값은 유속 0.5 m/s에서 50 kPa/m 이하였다.