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[국내논문] 원심압축기의 운전점에 따른 벌류트 내부 유동장
Flow Field in Volute for Various Operating Conditions of Centrifugal Compressor 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.37 no.5 = no.332, 2013년, pp.531 - 538  

강경준 (한국원자력연구원) ,  신유환 (한국과학기술연구원) ,  김광호 (한국과학기술연구원) ,  이윤표 (한국과학기술연구원)

초록
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원심압축기에서 볼류트는 임펠러와 디퓨저를 통해 나온 유동을 모아주는 역할을 한다. 압축기의 운전점에 따라 볼류트 내부 발생하는 와류의 세기나 패턴이 달라진다. 압축기 설부에서는 압축기의 운전점에 따라 재유입 유동의 특성이 변화하고, 이러한 특성은 압축기의 성능 및 탈설계점에서의 특성을 이해하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 PIV를 이용하여 압축기의 운전점에 따라 볼류트 내부에 발생하는 스크롤 와류를 측정하였으며, 압축기 설부 근처에서 유동장을 측정한 결과 유량계수가 감소할수록, 설부 측에 발생하는 박리영역이 줄어들고 압축기로 재유입되는 유동이 커지는 것을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The primary function of centrifugal compressor volute is to flow from the impeller and diffuser to the pipe system. The strength of the scroll vortex and flow pattern in the volute vary with the operating point. This is largely caused by the interaction between the impeller and the volute flow field...

Keyword

#원심압축기   #입자영상속도계   #벌류트  

AI 본문요약
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문제 정의

  • Chu 등(3)은 PIV를 사용하여 원심펌프의 설부주위에서 속도분포를 측정하였고, Paone(4)는 깃 없는 디퓨저에서의 유동장을 PIV와 LDV를 이용하여 비교하였다. 본 연구에서는 PIV를 이용하여 벌류트 내부 유동장을 측정하였으며, 각 운전점 변화에 따른 스크롤 와류의 유동 변화 및 순환세기, 압축기 설부 주위의 유동장을 이해하는데 그 목적이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원심압축기에서 볼류트는 어떤 역할을 하는가? 원심압축기에서 볼류트는 임펠러와 디퓨저를 통해 나온 유동을 모아주는 역할을 한다. 압축기의 운전점에 따라 볼류트 내부 발생하는 와류의 세기나 패턴이 달라진다.
원심압축기는 어떻게 구성되는가? 원심압축기는 임펠러, 디퓨저, 벌류트 케이싱으로 구성되어 있다. 임펠러에서 반경방향으로 빠져나온 고모멘텀의 유동이 디퓨저를 거치면서 속도가 압력으로 바뀌고 최종적으로 벌류트 케이싱에 모아져 압축기 출구로 빠져나가게 된다.
임펠러에서 고모멘텀의 유동이 최종적으로 벌류트 케이싱에 모아져 압축기 출구로 빠져나가게 될 때 어떤 현상이 발생하는가? 임펠러에서 반경방향으로 빠져나온 고모멘텀의 유동이 디퓨저를 거치면서 속도가 압력으로 바뀌고 최종적으로 벌류트 케이싱에 모아져 압축기 출구로 빠져나가게 된다. 이때, 압축기 운전점에 따라 각 구성품에서의 내부 유동장이 달라지게 된다. Binder(1)는 원심펌프의 벌 류트에서의 유동특성에 대해 연구하였고, Acosta(2)는 임펠러에서의 유동특성을 실험적으로 연구하였다.
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참고문헌 (6)

  1. Binder, R. C. and Knapp, R. T., 1936, "Experimental Determination of the Flow Characteristics in the Volute of Centrifugal Pumps," Trans. ASME, 58, No. 8, p. 659. 

  2. Acosta, A. J. and Bowerman, R. D., 1957, "An Experimental Study of Centrifugal Pump Impellers," Trans. ASME, 79, pp. 1821-1831. 

  3. Dong, R., Chu, S. and Katz., 1997, "Effect of Modification to Tongue and Impeller Geometry on Unsteady Flow, Pressure Fluctuations, and Noise in a Centrifugal Pumps," ASME J. Turbomach., 119, pp. 506-515. 

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  4. Paone, N., Riethmuller, M. L. and Van den Braembusshche, R. A., 1989, "Experimental Invesigation of the Flow in the vaneless Diffuser of a Centrifugal Pump by Particle Image Displacement Velocimetry," Exp. Fluids, 7, pp. 371-378. 

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  5. Hillewaert, K. and Van den Braembussche, R. A., 1999, "Numerical Simulations of Impeller-Volute Interaction in Centrifugal Compressor," ASME J. Turbomach., 121, pp. 603-608. 

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  6. Gonzalez, J., Fernandez, J., Blance, E. and Santolaria, C., 2002, "Numerical Simulation of the Dynamic Effects Due to Impeller-Volute Interaction in a Centrifugal Pump," ASME J. Fluids Eng., 124. pp. 348-355. 

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