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[국내논문] 배열회수보일러(HRSG)의 입구유동 경계조건에 따른 유동특성 변화에 관한 연구
A Numerical Analysis of Flow Characteristics in a Heat Recovery Steam Generator with the Change of Inlet Flow Conditions 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.15 no.3, 2011년, pp.53 - 57  

김태권 (계명대학교 기계자동차공학과) ,  이부윤 (계명대학교 기계자동차공학과) ,  하지수 (계명대학교 에너지환경과학과)

초록
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본 연구는 배열회수보일러(HRSG)에서의 유동특성을 유동수치해석을 통하여 분석하였다. HRSG 입구영역은 가스터빈 후류의 출구에 해당하고 가스터빈 후류는 강한 선회 및 난류 유동이다. 따라서 HRSG 입구 유동은 가스 터빈 출구 유동 특성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 HRSG 입구 유동 경계조건을 가스터빈 출구 유동 해석을 통하여 도출된 결과를 이용하였다. 가스터빈 출구 유동해석 결과를 보면 축방향 속도가 가장 크게 나타나는 곳이 원형 덕트의 벽면 측이고 난류운동에너지와 소산율이 크게 나타나는 곳이 속도 구배가 급격한 곳으로 축방향 속도가 최대가 되는 곳과 차이가 있다. 본 연구에서는 HRSG 입구영역에서의 난류 성분을 가스터빈 출구 유동을 계산 한 결과를 이용한 경우와 난류강도를 속도의 10%를 이용하고 원형 덕트의 직경을 특성 길이로 사용한 두 가지 경우에 대하여 유동해석을 통하여 유동 특성을 비교하였다. 본 연구를 통하여 HRSG 입구 유동 경계조건은 반드시 난류성분이 올바르게 적용되어야 HRSG 유동 특성 해석의 정확성을 기할 수 있음을 알았다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present study has been carried out to analyze the flow characteristics of a heat recovery steam generator with the change of inlet flow conditions by using numerical flow analysis. The inlet of HRSG corresponds the outlet of gas turbine exit and the flow after gas turbine has strong swirl flow a...

주제어

#heat recovery steam generator   #inlet flow condition   #turbulent kinetic energy   #turbulent viscosity  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 배열회수 보일러의 입구 유동은 선회유동이 강한 난류성분이 존재하는데 이에 따라 배열회수 보일러의 후류의 유동은 난류성분 고려 여부에 따른 많은 유동 특성 차이를 초래할 것으로 판단되어 본 연구에서는 배열회수 보일러의 입구 경계조건에서 난류 성분의 고려 여부에 따라 배열회수 보일러 내부 유동의 변화를 비교하여 배열회수 보일러에 대한 유동해석 시 필히 고려해야할 난류 성분 적용방법에 대하여 검토하기로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
배열회수보일러는 어떤 형상을 가지고 있으며, 그 이유는 무엇인가? 배열회수보일러는 가스터빈 발전에서 터빈 회전력을 발생시킨 후에 남은 고온의 배기가스를 열교환 배관군을 통과시켜 증기를 생산하는 장치로서 열병합발전이나 복합발전의 열효율 향상에 매우 중요한 장치이다. 이러한 배열회수 보일러는 열교환 배관군의 전열면적을 극대화하기 위해 가스터빈을 나온 배기가스는 원형 덕트를 지나서 열교환 배관군의 전단에서 급격한 확대 덕트가 있는 형상을 가지고 있다.
배열회수보일러란 무엇인가? 배열회수보일러는 가스터빈 발전에서 터빈 회전력을 발생시킨 후에 남은 고온의 배기가스를 열교환 배관군을 통과시켜 증기를 생산하는 장치로서 열병합발전이나 복합발전의 열효율 향상에 매우 중요한 장치이다. 이러한 배열회수 보일러는 열교환 배관군의 전열면적을 극대화하기 위해 가스터빈을 나온 배기가스는 원형 덕트를 지나서 열교환 배관군의 전단에서 급격한 확대 덕트가 있는 형상을 가지고 있다.
배열회수보일러의 해석 및 설계에 있어 고려해야 할 요소는 무엇인가? 배열회수보일러는 해석 및 설계와 관련하여 가스터빈 후류 유동에 따른 회전 유동 특성, 급격한 확대관에 따른 유동 변화 그리고 전열관군에서의 압력손실과 열전달 등 고려해야할 요소들이 많이 있다. 이와 관련한 연구는 전열관군의 열전달과 압력손실에 관한 연구[1], 배열회수 보일러의 부분 부하 운전에 따른 유동 불균일이 과열기의 성능에 미치는 연구[2]와 이와 관련하여 과열기 튜브에서의 응력거동 해석[3] 그리고 최근에는 배열회수 보일러의 유동특성에 관한 수치적 연구[4]등이 수행 되었다.
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참고문헌 (4)

  1. 박재동, 박일웅, 김경천, "HRSG 관군의 열전달 및 압력 강하 : 실험적 연구", 공기조화 냉동공학회 하계학술발표회 논문집, 141-146, (2000) 

  2. 정재헌, 송종일, "배열회수보일러의 부분부하 운전에 따른 유동불균일이 과열기의 성능에 미치는 영향", 에너지공학회 논문집, 제17권 제3호, 161-166, (2008) 

  3. 정재헌, 송종일, "배열회수보일러의 부분부하 운전하지수에 따른 과열기 튜브들의 응력거동 해석", 한국태양에너지학회지, 제28권 제6호, 33-39, (2008) 

  4. 최훈기, 유근종, 신병국, 김철환, "배열회수장치의 유동특성에 관한 수치적 연구", 한국전산유체공학회지, 제15권 제1호, 17-23, (2010) 

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