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발전소 터빈건물의 창문 위치에 따른 온도저감
Temperature Reduction with the Location of Window in a Turbine Building of Power Plant 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.25 no.4, 2016년, pp.207 - 213  

하지수 (계명대학교 기계자동차공학과) ,  김태권 (계명대학교 기계자동차공학과) ,  정경호 (계명대학교 대학원 기계공학과)

초록
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본 연구에서는 화력발전소 터빈 건물의 온도저감 방안을 도출하기 위해 전산유체역학 상용코드인 ANSYS-FLUENT를 이용하여 열유동 해석을 수행하였다. 터빈 건물의 운전층(operating floor)과 탈기기층(deaerator floor)을 검사체적으로 선정하여 모델링을 하였으며 탈기기층에 설치된 기존의 채광창을 활용하여 환기창으로 대체하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 첫째, 운전층의 온도를 저감하기 위한 방안은 탈기기층의 모든 창문을 열지 않아야 됨을 알았다. 둘째, 탈기기층의 온도를 저감하기 위한 방안으로 탈기기층의 전면부의 창문을 개방하면 탈기기 영역과 크레인 영역은 각각 $1.5^{\circ}C$$1.6^{\circ}C$를 저감할 수 있었고, 탈기기 후면부의 창문을 개방하면 탈기기 영역은 $1.4^{\circ}C$, 크레인 영역은 $0.5^{\circ}C$의 온도를 저감할 수 있었다. 따라서 고온의 탈기기층 전체 영역의 온도를 저감하기 위해서는 탈기기층 전면부의 창문을 개방하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, a thermal flow analysis was performed using the commercial code, ANSYS-FLUENT to reduce room temperature in a turbine building of power plant. The selected control volume of the operating floor and deaerator floor for the turbine building was respectively modelled. The skylight window...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구는 터빈건물 내의 온도를 저감하기 위해 터빈건물에 기존 설치되어 있는 채광창문을 환기구로 개조하거나 혹은 새롭게 환기구를 설치하는 등의 다양한 경우에 대한 열·유동 특성을 분석하고, 이를 통해 터빈실내의 열섬현상을 해소함으로서 작업자 및 온도에 민감한 계측기 등의 작동환경을 개선하고자한다.
  • 본 연구에서는 화력발전소의 터빈 건물 내의 온도를 저감하기 위해 터빈 건물에 기존에 설치되어 있는 채광창문을 환기구로 개조하거나 혹은 새롭게 환기구를 설치하는 등의 다양한 경우에 대한 열유동 특성을 분석하였고, 이를 통해 터빈실내의 열섬현상을 개선하기 위한 유동조건을 제시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

가설 설정

  • 배기 송풍기는 터빈을 기준으로 호기마다 5개씩 총 20개가 있다. (c) Isometric view에서의 탈기기층의 4개 방향의 창문은 채광창으로 외부공기의 유입은 없고 운전층과 탈기기층의 출입문을 통해서만 유입된다. 탈기기층에는 보일러 급수 중의 용해가스를 제거하는 장치인 탈기기(deaerator)와 저수조(water storage tank), 그리고 히터(heater) 등의 설비가 있다.
  • 마지막으로 (d) Case 4는 탈기기층의 후면에 있는 창문을 개방하였다. 2층에서 유출되는 공기의 속도나 온도에 대해서는 Case에 따른 변화가 없다고 가정하였다. 2층에서 유입되는 공기의 유속과 온도는 inlet 조건으로 설정하였고 배기 송풍기와 각층의 창문과 출입문들은 outlet으로 설정하였다.
  • Case 1의 터빈 2호기는 유동이 운전층의 히터 영역에는 영향을 미치지 않고 탈기기층으로 상승한다. 터빈 4호기의 유동은 운전층의 터빈 영역이 유동 속도가 낮고 탈기기층에서 유동이 일어난다. Case 2의 터빈 2호기에서는 탈기기층 창문에서 유입된 공기에 의해 일부 공기는 바닥으로 하강하여 아래쪽에 유입된 공기와 만나 운전층에서 Case 1보다 빠른 유동을 보인다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
터빈 건물은 어떻게 구분되어지는가? 터빈 건물은 지하층(underground floor), 1층(ground floor), 2층(mezzanine floor), 운전층(operating floor), 그리고 탈기기층(deaerator floor)으로 5개의 층으로 구분되어 있다. 비교적 고온의 열원이 적은 지하층과 1층은 형상 모델링에서 제외하였다.
ANSYS-FLUENT은 무엇인가? 전산해석에 사용된 소프트웨어는 열유체 상용해석 프로그램인 ANSYS-FLUENT를 사용하였으며, 유한체적법(FVM, finite volume method)을 사용해 질량, 운동량, 에너지 보존방정식을 푸는 CFD 코드이다. 본 연구의 유동해석에 사용된 지배방정식은 이론가이드(8)에서와 같은 비압축성유동 3차원 연속방정식, 운동량방정식, 에너지방정식, 그리고 난류 방정식이다.
지하층(underground floor), 1층은 왜 형상 모델링에서 제외되었는가? 터빈 건물은 지하층(underground floor), 1층(ground floor), 2층(mezzanine floor), 운전층(operating floor), 그리고 탈기기층(deaerator floor)으로 5개의 층으로 구분되어 있다. 비교적 고온의 열원이 적은 지하층과 1층은 형상 모델링에서 제외하였다. 또한 2층의 경우 고온의 열원이 존재하지만 2층에서 운전층으로 유출되는 공기의 유량과 온도를 쉽게 측정할 수 있기 때문에 모델의 단순화를 위해 본 연구에서는 관심영역을 운전층과 탈기기층으로 설정하여 형상을 모델링을 하였다.
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참고문헌 (8)

  1. 정은교 : "고열작업환경 관리지침," 안전보건공단, pp. 6-7, (2015) 

  2. Park, K.S. 외: "CFD Analysis for the Outside Ventilation System Performance Improvement," The Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 2012, No. pp. 2878-2880, (2012) 

  3. Chung, Y.B. and Ha, Y.C.: "A Study for Application and Numerical Prediction of Wind Pressure Distribution over Building Cladding Using Computational Fluent Dynamics," The Wind Engineering Institute of Korea, Vol. 12, No. 2, pp. 113-119, (2008) 

  4. Cho, K.P. and Jeong, S.H.: "Estimation of Wind Pressure on Apartment Buildings in a Group Using a CFD Analysis," Architectural Institute of Korea, Vol. 27, No. 1, pp. 27-34, (2011) 

  5. Park, J.H. 외: "A Study about Analysis of Wind Pressure Distribution for a Rectangular Building Using CFD," The Society Of Air-Conditioning And Refrigerating Engineers Of Korea, Vol. 2015, No. 6, pp. 295-298, (2015) 

  6. Kim, D.Y., and Song, D.S.: "Effect of Wind-Pressure on Indoor Air-Flow in High-Rise Office Buildings," The Society Of Air-Conditioning And Refrigerating Engineers Of Korea, Vol. 2015, No. 6, pp. 609-613, (2015) 

  7. Park, J.B.: "An Experimental Study on Optimal Ventilation System in a Diesel Power Plant," Ulsan University, Masters. Dissertation (in Korean), (2014) 

  8. ANSYS, Inc.: ANSYS FLUENT theory guide release 14.0, ANSYS Inc., (2011) 

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