판형 열교환기의 개요 - 장점과 단점

 

 

판형 열교환기의 개요 - 장점 과 단점 by Plant Inside

궁금한 이야기 주제는 판형 열교환기의 개요와 장점 단점 입니다. 플랜트 산업에서 열교환기는 Cooling source를 사용하여 Hot fluid를 냉각시켜 다시 공정으로 되돌려 보내는 장치의 총칭으로 대표적으로 Shell & Tube 타입과 판형 (Plate type) 열교환기가 있습니다. 판형 열교환기는 Shell & tube 타입과 다르게 판의 면적을 늘이거나 줄여서 상황에 맞게 용량을 증감할 수 있도록 설계가 가능합니다. 이 때문에 산업 전반에 걸쳐서 다양한 공정에 사용되고 있습니다. 또한 길이 방향으로 Compact한 설계가 가능하여 보다 작게 제작이 가능하여 설치 면적에 대한 공간적으로 이점을 가지고 있습니다. 판형 열교환기는 여러개의 판을 겹겹이 층을 만들고 그 안으로 Hot fluid를 흘르게 하는 하는 방식의 구조로 이루어져 있습니다.



판형 열교환기는 전통적인 시점에서 보았을 때 Shell & Tube 타입 열교환기보다 더 발전된 형태의 열교환기라 할 수 있습니다. 두가지 타입의 열교환기 모두 열원으로 부터 열을 냉각시키는데 그 목적은 동일하지만 사용공정에 따라 장점과 단점에 존재합니다. 먼저 가격적인 측면에서는 판형 열교환기가 좀 더 경쟁력이 있다고 할 수 있습니다. 이것 만으로 충분히 판형열교환기를 사용하는 이유가 될 수 있습니다. 하지만 제작 설치 된 이후에 유지보수 측면에서 바라본다면 부정적인 측면이 있습니다. Shell & Tube 타입은 별도의 소모품 개념의 부품이 없습니다. 다만 내부에 배치되어 있는 튜브의 오염지수가 올라가면 열교환기효율이 떨어지기 때문에 정기적으로 청소를 해주어야 합니다. 사이트별로 차이는 있지만 6개월 12개월 단위로 계획을 수립하고 일정에 맞추어 진행을 합니다. 판형 열교환기는 판과 판을 겹쳐서 조립하기 때문에 가스켓이 필요하고 가스켓은 유지보수를 위해서 분해를 한 이후에는 교체를 해야 하기 때문에 상시적으로 소모품 개념으로 가지고 있어야 합니다.



Cooling source로 사용되는 Water의 종류에 따라서 열교환기의 타입을 결정해야 하는데 이때 주요 Factor로 고려해야 하는 것은 오염지수 입니다. 요염지수가 높으면 Cold side의 오염도가 올라가고 이로 인해서 열교환기의 성능이 저하되기 때문에 일반적으로 오염지수가 높은 물을 Cooling source로 사용할 경우는 Shell & tube 타입을 선호하고 오염지수가 낮은 물을 Cooling source로 사용할 경우에는 판형 열교환기를 선호하게 됩니다. 열교환기를 설계할 때 이 오염지수를 고려해서 Over margin을 고려하게 됩니다.

판형 열교환기는 장점

상대적으로 적은 사이즈로 이동이 용이하며 유지보수시에 판을 쉽게 분리하여 교체할 수가 있습니다. 또한 초기 투자비용이 상대적으로 낮습니다.

 - Design codition 에 따라 판의 수량을 증가시키거나 줄일 수 있습니다.
 - Plate 가 완벽히 조립된 상태에서는 Leak가 없습니다.
 - Gasket 의 파손이나 내부 Damage 상태를 외부에서 Leak 를 통해 확인할 수 있습니다.
 - 판형 열교환기 내부에서의 오염율이 낮습니다.
 - Shell & tube type 대비 공간을 적게 차지합니다. (유지보수 공간이 적게 필요합니다.)

판형 열교환기의 단점

단점은 오염지수가 높은 Cooling source에 취약하며 유지보수 이후에는 가스켓을 교체해야 하기 때문에 소모품을 상시 보유하고 있어야 합니다. 또한 가스켓 연결부위가 기밀이 유지가 안 될 경우 누수로 이어질 수 있기 때문에 조립시 각별한 주의가 필요합니다.

 - 유지보수를 위해서 열교환기를 분해 할 경우 Gasket 이 파손을 입을 가능성이 있습니다. 이 경우에는 교체해야 합니다.
 - 고온의 Cooling 을 위한 Service 에서는 사용이 제한적입니다. 고온 Service 에 적용하기 위해서는 이에 맞는 Gasket 을 선정해야 합니다.

맺음말

판형 열교환기를 선정함에 있어서 중요한 것은 낮은 투자비용 대비 오염지수가 높은 Cooling source를 사용하는 공정에는 자주청소를 하고 막힘현상이 발생할 수 있으므로 반드시 설계전에 관련사항을 고려해야한다는 것을 기억해야 합니다.


이상 궁금한 이야기였습니다.