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글로브 밸브의 누설방지를 위한 시트 설계 및 유한요소해석
New Seat Design and Finite Element Analysis for Anti-Leakage of Globe Valve 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.40 no.1, 2016년, pp.81 - 86  

이성호 (선린대학교 제철산업학과) ,  강경아 (부경대학교 기계공학과) ,  곽재섭 (부경대학교 기계공학과) ,  안주은 (부경대학교 기계공학과) ,  진동현 (부경대학교 기계공학과) ,  김병탁 (부경대학교 기계설계공학과)

초록
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밸브는 배관의 유량을 차단 및 제어하기 위한 장치로써 게이트 밸브, 글로브 밸브, 체크 밸브 등 많은 종류가 사용되고 있다. 그 중 글로브 밸브는 고압력 조건에서의 유량조절이 용이하여 LNG 선박, 증기 배관 등에 사용된다. 본 논문에서는 글로브 밸브의 누설 문제를 구조적으로 해결하기 위해 시트의 형상을 변형하는 방법을 제시하였다. 또한 유한 요소 해석을 통해 각 모델의 응력분포와 변형량을 비교하고 이를 통하여 제안한 모델에 대한 검증을 진행하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 모델에서 원주 방향의 변형이 줄어들고, 누설을 감소시킬 수 있는 Self-supporting 효과를 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The valves used to control or shut off the flow through a pipeline can be divided into many different types, including gate valves, globe valves, and check valves. Globe valves, in particular, have excellent properties, and because they can easily control the flow under high-pressure conditions, the...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 글로브 밸브의 구조적 개선을 위해 본 논문에서는 일반적으로 사용되는 시트의 형상을 변형시키는 방법을 제안하였다. 시트와 디스크의 재료는 내식성이 우수한 SUS316 을 사용하였으며 재료의 물성치가 Table 1 에 나타나 있다.
  • 따라서 본 연구에서는 글로브 밸브의 기밀을 구조적으로 개선시키기 위한 새로운 방안을 제시하고, 이를 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS 를 사용하여 해석하고자 한다.
  • 본 논문에서는 글로브 밸브 시트의 구조적 개선을 위해 새로운 구조의 시트를 제안하고, 유한요소해석을 통해 시트의 응력과 변형량 값을 비교하여 이를 검증하였다.

가설 설정

  • 3 에 도시된 것과 같이 1/2모델을 사용하고 대칭경계조건을 설정하여 해석을 진행하였다. 모든 모델의 경계조건은 동일하며, 디스크가 시트를 누르는 압력은 3MPa 로 설정하였다. 메쉬의 크기는 기본적으로 Medium 으로 생성하였고, 디스크와 시트가 접촉하는 부분에서 보다 정확한 결과를 얻기 위해 메쉬의 크기를 1/4 로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
글로브 밸브의 단점은 무엇인가? 일반적으로 구체의 몸통 내부에 시트(Seat)가 위치한 격벽이 고정되어 있고 디스크(Disk)가 상하로 움직이며 유량을 조절하는 구조로 구성되어 있다. 하지만 글로브 밸브는 내부의 격벽주변에서 유체의 불연속적인 유동이 발생하여, 이로 인한 응력의 증가 및 온도차에 의한 열변형 문제뿐만 아니라 스템(Stem)의 굽힘으로 인해 디스크와 시트의 중심축이 서로 어긋 나며 누설이 발생하는 문제 등이 발생한다. 또한 유체의 누설로 인한 소음이 발생하기도 한다.
글로브 밸브는 무엇인가? 글로브 밸브(Globe valve)는 많은 산업분야에서 배관의 개폐와 유량을 제어하는 조절하기 위해 보편적으로 사용되는 기구이다. 일반적으로 구체의 몸통 내부에 시트(Seat)가 위치한 격벽이 고정되어 있고 디스크(Disk)가 상하로 움직이며 유량을 조절하는 구조로 구성되어 있다.
글로브 밸브는 무엇으로 구성되어 있는가? 글로브 밸브(Globe valve)는 많은 산업분야에서 배관의 개폐와 유량을 제어하는 조절하기 위해 보편적으로 사용되는 기구이다. 일반적으로 구체의 몸통 내부에 시트(Seat)가 위치한 격벽이 고정되어 있고 디스크(Disk)가 상하로 움직이며 유량을 조절하는 구조로 구성되어 있다. 하지만 글로브 밸브는 내부의 격벽주변에서 유체의 불연속적인 유동이 발생하여, 이로 인한 응력의 증가 및 온도차에 의한 열변형 문제뿐만 아니라 스템(Stem)의 굽힘으로 인해 디스크와 시트의 중심축이 서로 어긋 나며 누설이 발생하는 문제 등이 발생한다.
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참고문헌 (6)

  1. Bae, K. H., Park, J. H. and Kang, S. M., 2008, "A Study on the Flow Characteristics Inside a Glove Valve for Ships," Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 32, No. 1, pp. 110-118. 

  2. Kim, D. K. and Kim, J. H., 2007, "A Study on Structural Analysis of Globe Valve for LNG Carrier," Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 31, No. 8, pp. 1013-1019. 

  3. Kaewwaewnoi, W., Prateepasen, A. and Kaewtrakulpong, P., 2010, "Investigation of the Relationship Between Internal Fluid Leakage Through a Valve and the Acoustic Emission Generated from the Leakage," Journal of the International Measurement Confederation, Vol. 43, Issue 2, pp.274-282 

  4. Sonawane, V. J., Rane, T. J., Monde, A. D., Vajarinkar, R.V. and Gawade, P. C., 2013, "Design and Analysis of Globe Valve as Control Valve Using CFD Software," Journal of Mechanical and Civil Engineering, Vol. 4, pp. 63-71 

  5. Masjedian Jazi, A. and Rahimzadeh, H., 2009, "Detecting Cavitation in Globe Valves by Two Methods: Characteristic Diagrams and Acoustic Analysis," Applied Acoustics, Vol. 70, Issue 11-12, pp. 1440-1445. 

  6. Kurian, P. C., Krishnamurthy, R. and Rajesh, R., 2014, "Design and Analysis of a High Pressure Globe Valve," International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol. 4, Issue 10, pp. 391-397. 

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