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지열 에너지 발전 시스템에 쓰이는 열교환기의 종류

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.지열 에너지 발전 시스템에 사용되는 열교환기는 시스템의 종류(난방/냉방용 지열 히트펌프인지,발전용 지열 발전소인지)에 따라 다양하게 적용됩니다. 주로 사용되는 열교환기 유형과 특징은 다음과 같습니다. 지중 열교환기(ground heat exchanger)1) 특징 : 지열 시스템의 핵심으로, 땅속의 일정한 온도를 이용하여열을 교환하는 부분입니다. 파이프를 땅속에 매설하여 물이나 부동액을 순환시켜 흡수하거나 방출합니다. 주로 밀폐형(폐쇄 루프)과 개방형(개방 루프)으로 나뉘며, 대부분의 지열 난방/냉방 시스템에서 간접 열교환 방식으로 작동합니다. 2) 차이점 : 직접적으로 지열원과 열을교환하며, 다른 열교환기들이 시스템 내부에서 유체간 열교환을 담당하는 것과 달리 외부 환경과의 열교환을 담당합니다. 이중관 열교환기1) 특징 : 두개의 동심원 튜브로 구성되어, 한 유체는 안쪽 튜브를 다른 유체는 바깥쪽 튜브와 안쪽 튜브 사이의 공간(환형공간)을 흐르며 열을 교환합니다. 구조가 간단하고 고압에 강하며, 효율적인 열 전달이 가능합니다.2) 차이점 : 튜브 인 튜브 열교환기와 동일한 개념으로 사용됩니다. 다른 복잡한 형태의 열교환기에 비해 소규모 유량에 적합하며, 유지보수가 비교적 용이합니다. 직접 열교환기 1) 특징 : 두 유체가 직접 접촉하여 열을 교환하는 방식입니다. 열 전달 효율이 매우 높지만, 유체들이 서로 섞이기 때문에 오염 우려가 없는 경우에만 사용됩니다. 2) 차이점 : 지열 시스템의 지중 열교환 방식으로는 흔히 사용되지 않지만, 특정 산업 공정에서 활용될수있습니다. 유체 분리 없이 직접 열을 교환한다는 점에서 열교환기와 큰 차이를 보입니다. 간접 열 교환기 1) 특징 : 유체들이 고체 벽(튜브 또는 판)을 사이에 두고 열을 교환하며, 서로 섞이지 않습니다. 지열 시스템에서는 지중 열교환기가 대부분 간접 방식이며, 지열 히트펌프 내부의 증발기나 응축기 등도 간접 열교환기(예:판형 열교환기, 쉘앤튜브 열교환기)에 해당합니다. 2) 차이점 : 유체간 혼합을 방지하여 오염을 막고, 다양한 유체 조건에 적용 가능합니다. 지열 발전소에서는 지열 유체와 작동 유체(이차유체)간의 열교환에 쉘앤튜브 열교환기 등이 주로 사용됩니다. 지열 에너지 시스템에서는 주로 지중 열교환기를 통해 땅과 열을 교환하고, 시스템 내부에서는 이중관 열교환기나 판형 열교환기, 쉘앤튜브 열교환기와 같은 간접 열교환기가 활용됩니다.

학문 / 기계공학

25.07.10

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