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균질 2상 유동에 놓인 관군에 작용하는 감쇠비에 대한 실험적 연구
Experimental Study about Two-phase Damping Ratio on a Tube Bundle Subjected to Homogeneous Two-phase Flow 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.41 no.3 = no.378, 2017년, pp.171 - 181  

심우건 (한남대학교 기계공학과) ,  닥단방즈락츠 (한남대학교 기계공학과)

초록
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2상 횡 유동은 응축기, 증발기와 원자력의 증기 발생기와 같은 열교환기의 튜브와 셀 사이에 존재한다. 공기/물의 2상 유동에 놓인 관군에 작용하는 항력을 실험적으로 평가하였다. 2상 유동에 놓인 관군은 정사각형 배열이다. 피치 직경 비는 1.35이었고, 실린더의 직경은 18 mm이다. 관군에 유동방향으로 작용하는 항력을 측정하여 항력계수와 2상 유동 감쇠비를 계산하였다. 2상 유동 감쇠비는 균질 2상 유동의 이론식을 사용하여 구하여 실험의 결과와 비교하였다. 압력과 항력의 상관계수를 실험결과를 고려하여 평가하였다. 상관계수는 이론적으로 항력을 계산할 때에 사용된다. 질량유량을 증가할수록 측정된 항력으로부터 구한 항력계수와 감쇠비가 균질 유동의 이론적 결과와 잘 일치함을 보이고 있다. 결과적으로 충분히 큰 질량 유량의 기포 유동인 경우에는 감쇠비를 균질 유동에 근거한 이론식으로 계산할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Two-phase cross flow exists in many shell-and-tube heat exchangers such as condensers, evaporators, and nuclear steam generators. The drag force acting on a tube bundle subjected to air/water flow is evaluated experimentally. The cylinders subjected to two-phase flow are arranged in a normal square ...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유동유기진동이 구조물의 동특성을 해석하고 임계유속을 예측하는 데에 상당한 어려움을 주는 이유는? 이를 통하여 유동유기진동 구조를 이해하고 원자로 내부구조물의 동적 특성을 규명하여 원전 내부구조물의 진동감시 프로그램의 기초자료를 확보해야 한다. 유동유기진동은 구조물과 유동의 상호 작용에 의하여 발생되기 때문에 구조물의 동특성을 해석하고 임계유속을 예측하는 데에 상당한 어려움이 동반된다. 따라서 이론적으로 해석을 수행 할 때에 부분적으로 실험 자료를 활용하여 해석의 어려움을 상당 부분 줄이고 있다.
본문에서 언급된 유동 유발진동의 원인은? 고압 고속의 유체유동에 의하여 발생되는 유동 유발진동은 원자로 핵연료, 증기발생기 세관 및 지지물 등의 손상을 가져올 수 있으며 원전의 안전성, 인허가 및 운전과 관련하여 관심의 대상이 되고 있다.(1~4) 이와 관련한 미국의 설계기준 및 운전보수기준에 능동적으로 대처하고 기술자립과 기술고도화를 위한 기술개발이 필요하다.
2상 유동의 특성에 대한 분석이 우선되어야 하는 이유는? 2상 유동의 압력 손실은 평균 기공률과 유동형태와 관련되어 있다. 일반적으로 2상 유동의 압력손실은 주로 점도에 의한 마찰과 가속도와 중력에 의하여 영향을 받는다. 따라서 2상 유동의 특성에 대한 분석이 우선되어야 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (20)

  1. Pettigrew, M. J. and Taylor, C.E., 1991, "Fluidelastic Instability of Heat Exchanger Tube Bundles; Review and Design Recommendations," ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 113, pp. 242-256. 

  2. Price, S.J., 1995, "A Review of Theoretical Models for Fluidelastic Instability of Cylinder Arrays in Cross-Flow," Journal of Fluids and Structure, Vol. 9, pp. 463-518. 

  3. Blevins, R.D., 1990, "Flow-Induced Vibration," Second Edition, Van Nosrtrand, New York 

  4. Fritz, R.J., 1972, "The Effect of Liquids on the Dynamic Motions of Immersed Solids," ASME Journal of Engineering for Industry, Vol. 94, pp. 167-173. 

  5. Carlucci, L.N., 1980, "Damping and Hydrodynamic Mass of a Cylinder in Simulated Two- Phase Flow," Journal of Mechanical Design, Vol. 102, pp. 597-602. 

  6. Carlucci, L.N. and Brown, J.D., 1983, "Experimental Studies of Damping and Hydrodynamic Mass of a Cylinder in Confined Two- Phase Flow," Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, Vol. 105, pp. 83-89. 

  7. Pettigrew, M.J., Taylor, C.E. and Kim, B.S., 1989a, "Vibration of Tube Bundles in Two Phase Cross Flow; Part 1 - Hydrodynamic Mass and Damping," ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 111, pp. 466-477. 

  8. Pettigrew, M.J., Tromp, J.H., Taylor, C.E. and Kim, B.S., 1989b, "Vibration of Tube Bundles in Two Phase Cross Flow; Part 2 - Fluid-Elastic Instability," ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 111, pp. 478-487. 

  9. Sim, W.-G. and Mureithi N.W., 2014, "A Twophase Damping Model on Tube Bundles Subjected to Two-phase Cross-flow," Journal of Mechanical Science Engineering and Technology, Vol. 28, No. 2, pp. 553-563. 

  10. Feenstra, P.A., Weaver, D.S. and Judd, R.L., 2000, "An Improved Void Fraction Model for Two-Phase Cross-Flow in Horizontal Tube Bundles," International Journal of Multiphase Flow, Vol. 26, pp. 1851-1873. 

  11. Levy, S., 1960, "Steam Slip-Theoretical Prediction from Momentum Model," Trans. ASME, series C, J. Heat Transfer, Vol. 82, pp. 113-124. 

  12. Marchaterre, J.F., 1961, "Two-Phase Frictional Pressure Drop Prediction from Levy's Momentum Model," Trans. ASME, series C, J. Heat Transfer, Vol. 83, No. 4, pp. 503-505. 

  13. Martinelli, R. C. and Nelson, D. B., 1948, "Prediction of Pressure Drop During Forced Circulation Boiling of Water," Transactions of ASME, 70, pp. 695-702. 

  14. Sim, W. G., 2013, "Pressure Distribution over Tube Surface of Tube Bundle Subjected in Two-phase Flow," Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 37, No. 1, pp. 9-18. 

  15. Sim, W. G. and Dagdan, B., 2015, "Pressure Loss across Tube Bundles in Two-phase Flow," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 40, No. 3, pp. 181-189. 

  16. Zukauskas, A., Ulinskas, R., Katinas, V. and Karni, J., 1988, "Fluid Dynamics and Flowinduced Vibrations of Tube Bank," Hemisphere Publishing Corporation, New York, pp. 97-114. 

  17. Pettigrew, M.J. and Taylor, C.E., 2003, "Vibration Analysis of Shell-and-tube Heat Exchangers; An Overview-Part 1: Flow, Damping, Fluidelastic Instability," Journal of Fluids and Structure, Vol. 18, pp. 469-483. 

  18. Rogers, R.J. Taylor, C. and Pettigrew, M.J., 1984, "Fluid Effects on Multispan Heat Exchanger Tube Vibration," Proceeding of ASME Pressure Vessels and Piping Conference, San Antonio, USA, ASME Publication, In Topics in Fluid Structure Interaction, pp. 17-26. 

  19. McAdams, W.H., Woods, W.K. and Herman, L.C., 1942 "Vaporization inside Horizontal Tubes-II-benzene-oil Mixtures," Transactions of ASME, Vol. 64, pp. 193-200. 

  20. Sim, W.-G. and Mureithi, N.W., 2013, "Drag Coefficient and Two-phase Friction Multiplier on Tube Bundles Subjected To Two-Phase Crossflow," ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 135, No. 1, 011302-1-10, Feb. 

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