[논문]왕복동식 수소 압축기의 강관 관로 내부 가스흐름의 CFD와 실험

정한식; 라흐만; 이경환; 우주식; 김보한; 정효민

왕복동식 수소 압축기의 강관 관로 내부 가스흐름의 CFD와 실험
CFD and Experimental Study of Gas Flow inside the Wounding Steel Pipe Fitted in Reciprocating Hydrogen Compressor 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.14 no.3, 2010년, pp.25 - 32

정한식 (경상대학교 정밀기계공학과, 해양산업연구소) , 라흐만 (경상대학교 대학원 정밀기계공학과) , 이경환 (경상대학교 대학원 정밀기계공학과) , 우주식 (경상대학교 대학원 정밀기계공학과) , 김보한 (경상대학교 정밀기계공학과) , 정효민 (경상대학교 정밀기계공학과, 해양산업연구소)

초록
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전 세계적으로 급속도로 인기가 더해가고 있는 수소에너지는 높은 전환 효율성, 재생성, 친환경적인 특징을 가지며 미래의 주 에너지가 될 것이다. 왕복동식 압축기를 통과한 후의 수소 가스의 압력은 높은 맥동압을 가진다. 스너버는 압축기의 한 구성품으로 맥동압을 낮추고 수소가스의 불순물을 제거하기 위해 사용된다. 이 연구에서의 실험은 스너버 시스템에 사용된 강관의 맥동에 관해 조사하기 위해서 수행되었다. 맥동압은 12 Hz ~ 60 Hz의 모터속도에서 RMS값을 기준으로 0.1625% ~ 0.5305% 그리고 평균압력을 기준으로 0.1621% ~ 0.5277% 감소하였다. 압력손실은 RMS값을 기준으로 0.1092% ~ 1.4419%, 평균압력을 기준으로 0.1493% ~ 1.7507%로 측정되었다. CFD를 이용한 수치해석값은 실험값이 거의 비슷한 결과를 나타내고 강관 관로 내부 가스의 자세한 압력을 설명하기 위한 중요한 역할을 수행한다.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

As it is not possible to measure at all points of interest by experiment, CFD simulation is usrf to find out pressure and its pulsation at any point even where it is very hard to measure or need high technical know-how, money and time, often give erroneous results. This research is taken to study the features of gas pressure and gas flow phenomena inside this wounding steel pipe fitted between two snubbers. Specifically, the experimental and CFD study of pressure pulsation situation inside the wounding steel pife.

제안 방법

passage in the steel pipe. The model was built considering the fluid area only in CATIA. The grid was generated using Pro-Surf and Pro-Am (Auto Mesh).

대상 데이터

Four sensor holding structures for pressure measurement were made with acryl material. The curved steel pig was attached to these sensor structures through small PVC pipe with clamp tightly.

이론/모형

Material applied was air. For turbulence modeling, k- e high Reynolds number model, explained in mathematical mcdel part, was used. Boundary conditions set in this study, aceordin이y data obtained from experiment at point Bin and point Bout The flow governing equations: conservation of mass, conservation of momentum and energy equations are as follows as in the Star CD 3.
The flow also was assumed as compressible fluid. SIMPLE (Semi Implicit Method for Pressure- Linked Equations) algorithm was employed with max residual 0.001, for linked variables. Material applied was air.

성능/효과

The pressure characteristics study of a bending steel pipe of 500mm length and 13mm diameter has explored by the both experimentally and numerically. The input amplitude found were 0.04982, 1.0596, 1.0837, 1.0132, 1.0118% at inlet and that of output amplitude were 0.3357, 0.7147, 0.7219, 0.5847, 0.4813% on RMS values for 12, 24, 36, 48, 60 Hz motor speed. The reduction of amplitude were 0.

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