목차
열교환기 종류
열의 이동 원리
주요 열교환기 종류
판형 열교환기
쉘앤튜브형 열교환기
핀튜브형 열교환기
스파이럴형 열교환기
열교환기 선정 시 고려사항
FAQ
열의 이동 원리
열교환기의 핵심은 효율적인 열 전달입니다.
열은 주로 세 가지 방식으로 전달되는데, 이를 통해 열교환기 설계의 기본 원리가 됩니다.
* **전도 (Conduction):** 물질을 통해 직접 열이 전달되는 방식입니다.
금속과 같이 열전도율이 높은 물질이 이 방식에 유리합니다.
* **대류 (Convection):** 유체(액체 또는 기체)의 움직임을 통해 열이 전달되는 방식입니다.
뜨거운 유체가 차가운 유체와 섞이면서 열을 옮기는 것을 생각하면 쉽습니다.
* **복사 (Radiation):** 전자기파의 형태로 열이 전달되는 방식입니다.
태양열과 같이 매개체 없이도 열을 전달할 수 있습니다.
이러한 열 전달 방식들을 종합적으로 활용하여 열교환기는 두 유체 간의 최대한 많은 열 교환을 목표로 합니다.
주요 열교환기 종류
산업 현장에서 가장 흔하게 사용되는 열교환기 종류는 다음과 같습니다.
각 종류는 구조와 적용 분야에서 차이를 보입니다.
판형 열교환기
얇은 금속판 여러 개를 쌓아 올리고, 각 판 사이로 두 유체가 번갈아 흐르도록 설계된 열교환기입니다.
판의 표면적이 넓어 열 전달 효율이 매우 높습니다.
컴팩트한 크기에 비해 높은 열 교환 성능을 제공하며, 청소가 용이하다는 장점이 있습니다.
주로 냉동, 공조, 식품 산업 등에서 사용됩니다.
2025년 12월 12일 나무위키의 상세 정보에 따르면, 판형 열교환기는 열 전달 효율이 높은 전도 방식을 주로 활용합니다.
쉘앤튜브형 열교환기
가장 보편적으로 사용되는 열교환기 형태 중 하나입니다.
외부의 큰 통(쉘, Shell) 안에 여러 개의 작은 관(튜브, Tube)이 들어있는 구조입니다.
한 유체는 튜브 안으로, 다른 유체는 튜브 바깥의 쉘 공간으로 흐르며 열을 교환합니다.
높은 압력과 온도에서도 견딜 수 있으며, 다양한 유체에 적용 가능하여 석유화학, 발전소 등에서 널리 쓰입니다.
핀튜브형 열교환기
튜브 표면에 핀(fin)을 부착하여 유효 열 전달 면적을 넓힌 형태입니다.
주로 공기와의 열 교환에 사용되며, 라디에이터(radiator)나 에어컨 실외기 등에서 볼 수 있습니다.
핀은 공기의 대류를 더욱 활발하게 만들어 열 전달 효율을 극대화합니다.
2025년 10월 4일의 설명처럼, 뜨거운 핀에서 차가운 공기로 열이 전달되는 대류 현상이 이 열교환기의 핵심입니다.
스파이럴형 열교환기
두 장의 금속판을 나선형으로 감아 만든 구조의 열교환기입니다.
두 유체는 나선형 통로를 따라 흐르면서 열을 교환합니다.
구조가 단순하고 유지보수가 용이하며, 오염되기 쉬운 유체에 사용하기 적합합니다.
폐수 처리, 펄프 및 제지 산업 등에서 활용됩니다.
열교환기 선정 시 고려사항
적절한 열교환기를 선정하기 위해서는 다음과 같은 요소들을 종합적으로 고려해야 합니다.
* **유체의 종류 및 특성:** 부식성, 점도, 상 변화 유무 등을 고려해야 합니다.
* **운전 온도 및 압력:** 각 열교환기 종류별로 견딜 수 있는 온도와 압력 범위가 다릅니다.
* **열 교환 용량:** 필요한 열 교환량을 충족할 수 있는 성능을 갖추어야 합니다.
* **공간 제약:** 설치 공간에 맞는 크기와 형태를 선택해야 합니다.
* **유지보수 및 청소 용이성:** 정기적인 점검 및 청소가 필요한 열교환기의 경우, 이러한 작업의 용이성을 고려해야 합니다.
* **비용:** 초기 설치 비용뿐만 아니라 유지보수 비용까지 고려한 경제성을 따져야 합니다.
FAQ
예를 들어, 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 열이 이동하는 ‘과정’이 열이고, 실제로 이동한 에너지의 크기가 열량입니다.
하지만 쉘앤튜브형 열교환기는 고온, 고압 및 다양한 유체에 대한 적용성이 뛰어나며, 유지보수가 용이하다는 장점이 있습니다.
따라서 어떤 열교환기가 더 효율적인지는 사용 환경과 목적에 따라 달라집니다.
