판형 열교환기 특징 - panhyeong yeolgyohwangi teugjing

이번 포스팅은 열교환기 중 널리 사용되는 판형 열교환기의 원리 및 고장 또는 누설 원인, 유지보수 방법에 대해 알아보겠습니다. 필자의 직업 특성상 Shell And Tube Type 열교환기를 다룰 일이 많으나, 종종 Plate 열교환기도 다루고 있으므로 알기 쉽게 설명드리겠습니다.

1. 판형 열교환기란? 장단점

• 정의 : 판형 열교환기(Plate Heat Exchanger)는 두 유체가 판형 열판을 사이에 두고 대류 및 전도를 이용하여 열교환하는 장치를 말합니다.
• 구조 : Plate Pack(Plate + Gasket)과 Frame으로 이루어져 있습니다.

• 일반적인 Shell And Tube Type열교환기와 판형 열교환기의 장단점

▶판형 열교환기의 주요 단점

• 분해 후 재 조립 시 개스킷 조립 불량으로 누출이 발생할 수 있다.
• 사용 유체에 따라 개스킷을 자주 교체해야 하는 상황이 생길 수 있다.
• 사용압력이 1.5 Mpa로 제한적이다.(일반적으로)
• 열교환기 사용 유체 온도는 개스킷 재질의 온도 저항으로 결정되어 제한적이다.
• 유로가 작아 가스 열교환, 증기 응축에 적합하지 않다.
• 부유 물질이 많은 유체에는 적당하지 않다. (잘 막힘)
• 유동 저항이 크다.

▶판형 열교환기의 주요 장점

• 높은 열전달 계수, 작은 유로와 주름 형태의 단면으로 열교환 효율 극대화
• 추가적인 열전달 면적 필요시 판을 추가하여 대응 가능
• 작은 크기와 소모품의 개수가 적음
• 세척 시 Shell And Tube보다는 비용이 적게 듦 (보통 손 세척, Water Jet 까지는 필요 없음)

2. 판형 열교환기의 고장, 누수(누출) 원인 및 유지 보수방법

판형 열교환기를 운전하면서 일반적으로 고장 및 누수의 원인이 되는 항목들을 정리해 보겠습니다.

실제로 판형 열교환기를 사용하면서 일어난 문제점과 해결방법이므로, 보통은 아래 원인/ 조치로 해결이 되실 겁니다.

▶판형 열교환기의 고장, 누수(누출) 원인

• 설계 용량 초과 : 보통 판형 열교환기의 Data Sheet를 보시면 작동유체의 온도와 압력이 기재되어 있을 것입니다. 이보다 높은 압력 또는 온도에서 운전 시 유체의 누출 원인이 됩니다. 그러나 보통 판형 열교환기는 설계용량의 2배 이상 버틸 수 있도록 제작한다는 것이 전문 제작업체의 Comment입니다. 우선 가동 중인 공장의 부하가 증가하지 않았는지 확인하십시오.
• 보수 후 클램핑(조임) 시 한쪽을 덜 조이는 경우: 판형 열교환기의 클램프는 보통 8군데입니다. 이 중 한 곳이라도 클램핑 정도가 느슨하다면, 그 부분의 Plate와 Gasket의 기밀 정도가 느슨해지고 누출의 원인이 됩니다. 균일하게 클램핑 할 수 있는 유압 기기를 사용하세요. 작업자가 직접 스패너로 조립 시 문제가 생길 수 있습니다.
• 보수 후 Plate와 Gasket조립 시 Gasket 실링 홈 벗어남 : Plate에 보시면 Gasket을 끼울 수 있는 홈이 있습니다. 간혹 Plate가 변형되어 Gasket이 들뜨는 현상이 일어나는데 이때 판을 교체하거나 적절한 접착제를 사용하는 것이 추천됩니다.
• Gasket이나 Plate손상 : 주요 부품의 손상은 유체의 누출로 이어질 수 있습니다. 조립 전 확인을 철저히 하세요
• 보수 후 클램핑(조임) 시 조임치수를 지키지 않는 경우: 열교환기 사양서, Data Sheet, Detail Drawing에는 판형 열교환기의 권장 조임치수가 적혀 있습니다. 이보다 느슨하게 Tightening 할 경우 Gasket과 Plate사이로 유체가 누출될 수 있습니다. 보통 많은 분들이 이 마지막 부분을 놓치십니다.

보통 보수 시 Gasket은 일부 교체하실 겁니다. 주요한 원인은 Tightening방법, 조임 정도가 주요 원인이므로 판형 열교환기에서 계속 유체가 누출된다면 체크해 보시길 바랍니다.

이상으로 판형 열교환기(Plate Type Heat Exchanger)의 개념과 고장 원인, 보수 방법에 대해 알아보았습니다.

많이 도움이 되셨길 바랍니다.

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