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[국내논문] 유동형태 변화가 배관 곡관부 대류열전달에 미치는 영향
Effects of the Changes in Flow Pattern on Convective Heat Transfer in the Vicinity of Pipe Elbow 원문보기

플랜트 저널 = Plant journal, v.15 no.1, 2019년, pp.25 - 30  

송승현 (한국지역난방공사) ,  유호선 (숭실대학교 기계공학과)

초록
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본 연구에서는 배관 곡관부의 유동가속부식을 일으키는 인자 중 수력학적 인자인 유동형태 변경에 따른 영향을 분석하고 부식을 저감시키는 연구를 추진하였다. 열전달과 물질전달, 물질전달과 유동가속부식의 상사성에 대해 이론적 분석을 통해 확인하고 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 국소대류열전달계수를 해석함으로써 곡관부의 물질전달 특성에 대해 고찰하였다. 곡관부 상류의 직관부 내표면 안쪽과 바깥쪽에 요철을 설치하였을 때 최대 국소열전달계수는 기본유동에 비하여 현저히 감소하여 요철의 위치와 형태에 따라 차이가 있으나 24.9%까지 감소함을 확인하였으며, 곡관부 상류의 직관부에 가인드 베인을 삽입하면 가이드 베인에 의한 배관 내측면적 크기에 따라 차이가 있으나 최대 국소열전달계수가 기본유동에 비해 12.5%까지 감소함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, by varying flow patterns, which is one of the hydraulic factors of FAC, a strategy to reduce pipe wall thinning by mass transfer has been investigated. A similarity between heat transfer and mass transfer was verified via theoretical analysis, and local convective heat transfer coeffi...

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문제 정의

  • 본 논문에서는 배관 곡관부 국소 부위 감육을 저감시켜 발전설비 신뢰도 확보에 다소나마 기여하고자 수력학적인자 중 배관 곡관부 유동형태 변경이 국소 물질전달 및 유동가속부식 저감에 어떤 영향을 주는지 분석하였다. ;
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가이드 베인의 설치 효과는 무엇인가? 가이드베인을 설치 할 경우 내부와 외부가 나누어져 각 각 Dean vortex가 발생하게 되며, 이 경우 외부에 생긴 Dean vortex와 내부에 생긴 Dean vortex는 가이드 베인이 끝나는 시점에서 서로 반대 방향으로 회전하여 모멘텀이 상쇄된다. 두 번째로 Dean vortex의 생성 원인인 모멘 텀의 쏠림을 해소하는 효과를 가져온다. 가이드 베인 설치 로 인해 가이드 베인 내부의 유동은 바깥쪽으로 치우치지 못하게 되며, 곡관 외벽의 유동 쏠림으로 인한 압력 상승과 그로 인한 회전이 약해질 것으로 예측 가능하다. 
유동가속부식의 발생 원인은 무엇인가? 배열회수증기발생기 곡관부 감육에 따른 파손원인에는 열피로(Thermal Fatigue), 유동가속부식(Flow Accelerated Corrosion, FAC), 부식피로(Corrosion Fatigue), 침전물하의 부식(Under-deposit Corrosion) 등이 있다[1]. 특히 유동가속부식은 고온에서 탄소강 표면 산화로 인한 마그 네타이트 조직이 생성 및 물질전달에 의해 발생한다. 유체에 의해 금속표면의 부식물질이 물질전달 과정을 거쳐 제 거되어 금속 두께의 감소가 가속화 되는 현상으로 탄소강 재질 배관에 주로 나타난다.
유동가속부식이란 무엇인가? 특히 유동가속부식은 고온에서 탄소강 표면 산화로 인한 마그 네타이트 조직이 생성 및 물질전달에 의해 발생한다. 유체에 의해 금속표면의 부식물질이 물질전달 과정을 거쳐 제 거되어 금속 두께의 감소가 가속화 되는 현상으로 탄소강 재질 배관에 주로 나타난다. 유동가속부식은 1986년 12월 미국의 Surry 원전에서 발생한 급수관 파열사고와[2, 3], 2004년 8월 발생한 일본 미하마 원전의 복수관 파열사고 [4]를 대표적인 예로 들 수 있으며, 다수의 사상자와 심각한 물적 피해를 가져온 위 사고를 계기로 본격적인 연구 및 원자력발전소 유동가속부식 관련 규제가 강화되었다.
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