전력 생산에 있어 사용 에너지의 효율적인 사용을 위한 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)은 발전 부문에서 대부분 사용하고 있는 시스템이다. 이러한 HRSG 는 재생 효율을 높이기 위해 초기의 에너지 수두가 높다. 이러한 경향으로 밸브 는 고 차압 사용 환경에 놓이게 되었다. 고 차압 밸브는 고 차압 사용 조건에서도 배관시스템의 손상을 막고, 밸브의 몸체 등에서 손상의 원인이 발생하지 않도록 해야 한다. 이러한 요구 사항은 주로 밸브의 트림에서 손상의 원인인 ...
전력 생산에 있어 사용 에너지의 효율적인 사용을 위한 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)은 발전 부문에서 대부분 사용하고 있는 시스템이다. 이러한 HRSG 는 재생 효율을 높이기 위해 초기의 에너지 수두가 높다. 이러한 경향으로 밸브 는 고 차압 사용 환경에 놓이게 되었다. 고 차압 밸브는 고 차압 사용 조건에서도 배관시스템의 손상을 막고, 밸브의 몸체 등에서 손상의 원인이 발생하지 않도록 해야 한다. 이러한 요구 사항은 주로 밸브의 트림에서 손상의 원인인 캐비테이션 생성을 방지하기 위함이다. 밸브 트림은 이를 막는 목적으로 사용되지만 트림내부에서 압력강하가 발생하여 국부적인 압력이 포화증기압 이하로 떨어지게 되면, 캐비테이션 현상이 일어나게 된다. 이러한 현상은 트림을 조기에 손상시켜 예방정지 기간 이내에 발생하는 경우 발전 정지등의 문제점을 야기한다. 트림의 종류는 크게 압력 제어 형과 속도 제어 형으로 구분할 수 있는데, 압력 제어 형 트림은 유체가 오리피스 교 축 부을 통과하면서 압력을 잃고 다시 회복하는 것을 반복하면서 차압이 형성되는 현상을 이용한 것이고, 속도 제어 형 트림은 유체가 유로마찰저항에 의해 구불구불한 미로를 통과하면서 압력을 잃어가는 것을 이용하여 제어하는 트림이다. 고 차압 밸브에서는 유체가 밸브를 통과하면서 차압이 크게 형성되기 때문에 국부적인 압력손실이 발생할 수 있고, 만약 국부적인 압력하강이 포화증기압 이하로 떨어지게 되면, 배관계통에 손상을 줄 수 있는 캐비테이션(Cavitation) 현상이 발생한다. 캐비테이션 현상을 제어하기 위한 노력은 여러 부분에서 연구가 진행되어 왔는데, 밸브의 트림에 대한 연구로는 소음과 캐비테이션에 적합한 유로의 모양은 직각으로 굴곡진 형상이라고 알려져 있고, 미로 형 트림의 적합한 굴곡횟수와 방향성에 대해서는 아직까지 연구된 바 없다. 왜냐하면 트림의 운전조건 및 유체가 제각기 다르기 때문에 특정한 조건에서 적합한 트림일지라도 다른 운전조건 및 작동유체에 따라 다른 현상이 발견되기 때문이다. 이에 따라, 운전 조건 및 작동유체 등을 지정하고 그 조건에 맞는 적합한 트림설계를 하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서 운전조건 및 작동유체의 선정은 부산 원자력복합발전소의 조건을 따랐다. 먼저, 트림유로를 구성하는 기본형 유로요소(element)에 대한 연구를 진행하였으며, 기본형 유로에 대한 설계변수 인자로는 굴곡횟수와 폭, 그리고 폭의 배수로 길이를 설정하였다. 길이를 폭의 일정 비로 설정한 것은 상사성에 따른 현상을 관찰하기 위한 것이다. 다음으로는 굴곡의 방향성에 따른 연구를 진행하였다. 굴곡의 방향성은 지그재그로 90° 구조를 갖는 형상으로 일반적인 속도제어 형의 트림이고, 주로 저 개 도 에서 많이 사용되는 트림구조이다. 본 논문에서는 이러한 형태의 트림을 normal type 트림이라 하고, 계단형태의 방향성을 step type이라 명명하였고, 수치해석을 통해 유량성능을 분석하였다. 그 후 기본형 유로에 대한 연구를 바탕으로 기본형 트림을 굴곡 횟수 및 폭의 증가에 따라 재설계하여 유량 변화 및 캐비테이션 저감의 변화를 확인하였다.
전력 생산에 있어 사용 에너지의 효율적인 사용을 위한 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)은 발전 부문에서 대부분 사용하고 있는 시스템이다. 이러한 HRSG 는 재생 효율을 높이기 위해 초기의 에너지 수두가 높다. 이러한 경향으로 밸브 는 고 차압 사용 환경에 놓이게 되었다. 고 차압 밸브는 고 차압 사용 조건에서도 배관시스템의 손상을 막고, 밸브의 몸체 등에서 손상의 원인이 발생하지 않도록 해야 한다. 이러한 요구 사항은 주로 밸브의 트림에서 손상의 원인인 캐비테이션 생성을 방지하기 위함이다. 밸브 트림은 이를 막는 목적으로 사용되지만 트림내부에서 압력강하가 발생하여 국부적인 압력이 포화증기압 이하로 떨어지게 되면, 캐비테이션 현상이 일어나게 된다. 이러한 현상은 트림을 조기에 손상시켜 예방정지 기간 이내에 발생하는 경우 발전 정지등의 문제점을 야기한다. 트림의 종류는 크게 압력 제어 형과 속도 제어 형으로 구분할 수 있는데, 압력 제어 형 트림은 유체가 오리피스 교 축 부을 통과하면서 압력을 잃고 다시 회복하는 것을 반복하면서 차압이 형성되는 현상을 이용한 것이고, 속도 제어 형 트림은 유체가 유로마찰저항에 의해 구불구불한 미로를 통과하면서 압력을 잃어가는 것을 이용하여 제어하는 트림이다. 고 차압 밸브에서는 유체가 밸브를 통과하면서 차압이 크게 형성되기 때문에 국부적인 압력손실이 발생할 수 있고, 만약 국부적인 압력하강이 포화증기압 이하로 떨어지게 되면, 배관계통에 손상을 줄 수 있는 캐비테이션(Cavitation) 현상이 발생한다. 캐비테이션 현상을 제어하기 위한 노력은 여러 부분에서 연구가 진행되어 왔는데, 밸브의 트림에 대한 연구로는 소음과 캐비테이션에 적합한 유로의 모양은 직각으로 굴곡진 형상이라고 알려져 있고, 미로 형 트림의 적합한 굴곡횟수와 방향성에 대해서는 아직까지 연구된 바 없다. 왜냐하면 트림의 운전조건 및 유체가 제각기 다르기 때문에 특정한 조건에서 적합한 트림일지라도 다른 운전조건 및 작동유체에 따라 다른 현상이 발견되기 때문이다. 이에 따라, 운전 조건 및 작동유체 등을 지정하고 그 조건에 맞는 적합한 트림설계를 하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서 운전조건 및 작동유체의 선정은 부산 원자력복합발전소의 조건을 따랐다. 먼저, 트림유로를 구성하는 기본형 유로요소(element)에 대한 연구를 진행하였으며, 기본형 유로에 대한 설계변수 인자로는 굴곡횟수와 폭, 그리고 폭의 배수로 길이를 설정하였다. 길이를 폭의 일정 비로 설정한 것은 상사성에 따른 현상을 관찰하기 위한 것이다. 다음으로는 굴곡의 방향성에 따른 연구를 진행하였다. 굴곡의 방향성은 지그재그로 90° 구조를 갖는 형상으로 일반적인 속도제어 형의 트림이고, 주로 저 개 도 에서 많이 사용되는 트림구조이다. 본 논문에서는 이러한 형태의 트림을 normal type 트림이라 하고, 계단형태의 방향성을 step type이라 명명하였고, 수치해석을 통해 유량성능을 분석하였다. 그 후 기본형 유로에 대한 연구를 바탕으로 기본형 트림을 굴곡 횟수 및 폭의 증가에 따라 재설계하여 유량 변화 및 캐비테이션 저감의 변화를 확인하였다.
In power production, HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is generally used for efficient use of energy in power generation sector. HRSG have high energy head because of increased recycling efficiency. This tendency makes the valve placed in the environment under high pressure drop. These valves unde...
In power production, HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is generally used for efficient use of energy in power generation sector. HRSG have high energy head because of increased recycling efficiency. This tendency makes the valve placed in the environment under high pressure drop. These valves under high pressure drop must prevent pipe damage while maintaining valve body safety. The purpose of the valve trim is to prevent generation of cavitation. High pressure drop is generated in high pressure valve trim. When fluid passes through the trim, pressure drop occurs. If local pressure drops under saturation pressure, cavitation phenomenon occurs. These symptoms will damage the trim. Prevention of premature stop rising within the period has been pursued in developing a valve. Trim type can be classified into two types. One is pressure-control type trim and the other is velocity-control type trim. The operating principle of pressure control type trim is the same as that of orifice. Fluid pressure goes down when it passes the orifice contracta. That is, pressure-control type trim adopts the pressure-drop mechanism of the orifice. In velocity-control type trim, frictional resistance in a flow path causes a drop of fluid pressure. When fluid passes along the tortuous path, fluid pressure goes down due to the flow-path's frictional resistance. In pressure-drop process, fluid pressure can drop below saturation pressure of the fluid and thereby, cavitation occurs. Then, vapor bubbles of a flowing liquid appear in a region where pressure of the liquid falls down below its saturation pressure. Cavitation is accompanied with the phenomenon that a void or bubble in a liquid rapidly collapses, producing a shock wave. It is very dangerous in fluid machinery. It is an important issue to suppress cavitation and check the flow rate in a trim. In this study, the numerical condition is selected to be a real working condition. First, the flow characteristics of basic tortuous trim element are studied numerically. For geometric similarity, the width and the length of each path are normalized and the numbers of bends are selected to be 0, 4, and 8. And then, effects of flow-path direction are studied. Next, tortuous direction is studied. General tortuous flow-path especially applied to low level trim has a 90° tortuous zigzag. In this study, this trim type is named normal type. Iterative trim structures pattern have normal type structure. And, a structure with an asymmetric trim is also used. In this study, the trim with a particular pattern of symmetry has been studied for the flow-path. Depending on the flow direction of bending, performance and cavitation reduction have been investigated. After that, based on basic research prototype for the flow-path, a basic trim is redesigned by changing the number of bending and width. The flow rate and cavitation reduction have been calculated.
In power production, HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is generally used for efficient use of energy in power generation sector. HRSG have high energy head because of increased recycling efficiency. This tendency makes the valve placed in the environment under high pressure drop. These valves under high pressure drop must prevent pipe damage while maintaining valve body safety. The purpose of the valve trim is to prevent generation of cavitation. High pressure drop is generated in high pressure valve trim. When fluid passes through the trim, pressure drop occurs. If local pressure drops under saturation pressure, cavitation phenomenon occurs. These symptoms will damage the trim. Prevention of premature stop rising within the period has been pursued in developing a valve. Trim type can be classified into two types. One is pressure-control type trim and the other is velocity-control type trim. The operating principle of pressure control type trim is the same as that of orifice. Fluid pressure goes down when it passes the orifice contracta. That is, pressure-control type trim adopts the pressure-drop mechanism of the orifice. In velocity-control type trim, frictional resistance in a flow path causes a drop of fluid pressure. When fluid passes along the tortuous path, fluid pressure goes down due to the flow-path's frictional resistance. In pressure-drop process, fluid pressure can drop below saturation pressure of the fluid and thereby, cavitation occurs. Then, vapor bubbles of a flowing liquid appear in a region where pressure of the liquid falls down below its saturation pressure. Cavitation is accompanied with the phenomenon that a void or bubble in a liquid rapidly collapses, producing a shock wave. It is very dangerous in fluid machinery. It is an important issue to suppress cavitation and check the flow rate in a trim. In this study, the numerical condition is selected to be a real working condition. First, the flow characteristics of basic tortuous trim element are studied numerically. For geometric similarity, the width and the length of each path are normalized and the numbers of bends are selected to be 0, 4, and 8. And then, effects of flow-path direction are studied. Next, tortuous direction is studied. General tortuous flow-path especially applied to low level trim has a 90° tortuous zigzag. In this study, this trim type is named normal type. Iterative trim structures pattern have normal type structure. And, a structure with an asymmetric trim is also used. In this study, the trim with a particular pattern of symmetry has been studied for the flow-path. Depending on the flow direction of bending, performance and cavitation reduction have been investigated. After that, based on basic research prototype for the flow-path, a basic trim is redesigned by changing the number of bending and width. The flow rate and cavitation reduction have been calculated.
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