냉수기기의 열교환관은 작업 매체로 물을 사용하며 장기 운전 시 물 속의 칼슘 이온 등 염분이 침전하여 스케일이 형성되어 열전달 성능 저하를 초래합니다. 냉수기기에 소구경 열교환관을 적용할 경우 스케일 문제가 더욱 두드러질 수 있습니다. 가속 스케일 생성 실험대를 설계 및 구축하고 대표적인 스케일 테스트 조건을 선정하여 기존 크기 열교환관과 소구경 열교환관의 스케일 특성을 대조 분석하였습니다. 기존 크기 열교환관은 7 mm 광관을 선택하였고, 소구경 열교환관은 5 mm 광관을 선택하였으며, 스케일 테스트 조건은 순환수 입구 온도 60 ℃, 유속 1 m/s, 스케일 용액 질량 농도 800 mg/L, 테스트 시간 0~400 시간입니다. 5 mm 광관은 7 mm 광관에 비해 총 스케일 양이 39.5% 증가하였고, 스케일 안정 도달 시간은 17.6% 단축되어, 소구경으로의 관경 축소 후 관내 스케일 양이 더 크고 스케일 생성 속도가 더 높음을 나타냅니다. 스케일 생성 후 5 mm 광관과 7 mm 광관의 열전달 계수는 각각 12.5%와 9.7% 감소하였고, 압력 강하는 각각 50.6%와 10.4% 증가하여 소구경 열교환관의 스케일 생성 후 열전달 성능 저하가 더욱 심함을 보여줍니다. 해부 결과 5 mm 관내 스케일 층은 더 밀접한 박층 구조로 7 mm 관에 비해 제거가 어렵기 때문에 냉수기기에서 소구경 열교환관 적용 시 스케일 위험에 대한 중점적인 관심이 필요합니다.

냉수기기;소구경;가속 스케일;석출 스케일;실험 연구