선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 탄소강관과 CPVC 배관 내부의 벡터장이 서로 상반된 유동을 나타내고 있는 것이 확인되었는데 이는 배관의 열전도율이나 비열 등 물성에 큰 차이가 있기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 CPVC 배관에 열선을 설치할 경우 탄소강관과 상반된 벡터장을 갖게 되므로 효과적인 열선의 위치가 탄소강관가 차이가 있을 수 있어 이를 확인하기 위해 수행하였다.
- 하지만 배관에 열선을 설치하는 경우 배관 재질에 따라 열전도율, 열확산계수, 열용량 등에 차이가 있어 이로 인하여 내부 유체의 유동이 차이가 날 수 있다. 본 연구는 Choi(1)가 2차원 수치해석을 통해 탄소강관을 사용한 경우 동파방지에 효과적인 열선의 위치를 확인한 연구의 응용연구로서, 동파방지 대책으로 배관에 열선을 설치한 경우 탄소강관과 CPVC 배관의 물성에 따른 차이로 인해 배관 내 유동에 차이가 있을 것으로 판단되어 CPVC 배관을 사용한 경우 동파방지에 보다 효과적인 열선의 위치를 CFD 해석을 이용하여 살펴보았다.
- 그 중에서도 수평 방향 온도 구배를 갖는 사각(3-5) 또는 환형(6) 밀폐계 내부에 존재하는 물체의 열경계 조건에 따른 선행 연구가 활발히 이루어 졌다. 본 연구는 원형 밀폐계 경계의 일부가 일정한 열 유속을 갖고 그 내부에 물이 들어있는 2차원 밀폐계 유동의 응용 연구이다. 기존에 Choi(1)가 2차원 수치해석을 통해 탄소강관을 사용한 경우 동파방지에 효과적인 열선의 위치를 확인하였다.
- 본 연구에서는 소방 배관의 동파방지에 가장 효과적인 열선의 위치에 확인하기 위하여 열선의 위치를 달리하여 배관 내 물의 온도 상승 결과를 상호 비교하였다. 열선의 위치는 배관 단면을 기준으로 θ = 0o, 45o, 90o, 135o, 180o에 시공한 경우를 각각 모델링하였으며, 열선이 설치된 부분은 16 W/m의 열유속 경계조건을 입력하였고 그 이외에 배관 보온재가 설치된 부분은 단열 경계조건을 적용하여 5000 s 동안 시간에 따른 배관 내 평균, 최대, 최소 온도 데이터를 각각 비교해 보았다.
- 본 절에서는 열선의 위치에 따른 소방 배관과 배관 내부 유체의 수치해석에 사용될 격자계를 결정하기 위하여, 다양한 격자계를 사용하여 그 결과치를 상호 비교하였다. 본 연구에서 수행할 경계조건을 입력한 후 배관 외경(D)을 기준으로 D/40, D/60, D/80의 다양한 격자계를 생성한 후 시간간격은 1 s로 지정하였다.
가설 설정
- 보온재의 열전도율 측정방법 KS 기준인 KS L 9016을 살펴보면(8) 배관보온재가 시공된 상태에서의 열전도율을 측정하는 것이 아니라 배관보온재의 시편에 대한 열전도율을 측정하는 시험으로 현장에서 시공할 때 배관보온재 접합부 등에서 발생할 수 있는 손실이 반영되지 않으므로 실제 시공 상태에서의 열전도율과는 차이가 있어 업체에서 제시한 열전도율이 아닌 단열조건을 입력하였다. 열선의 열유속은 현재 시판되고 있는 열선의 제조사 사양을 참조하여 열선이 설치된 배관의 바깥쪽 경계에 16W/m의 열유속을 갖도록 설정하였으며, 이는 열선 자체가 충분히 가열되어 있는 상태를 가정하여 열선이 가열되는 시간은 없다는 가정 하에 수치해석을 수행하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.