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수압파열시험 시 시료 탱크 내부 기포 제거를 위한 주입 노즐 및 내부 유속 연구
A Study on Injection Nozzle and Internal Flow Velocity for Removing Air Bubbles inside the Sample Tanks during Hydraulic Rupture Test 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.26 no.6, 2022년, pp.9 - 15  

이예승 (고등기술연구원 지능기계시스템센터) ,  양현석 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  정우철 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  이동훈 (한국가스안전공사 에너지안전실증연구센터) ,  공만식 (고등기술연구원 신소재공정센터)

초록
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사용 압력 범위에서 고압 수소 탱크의 내구성을 검증하기 위해서는 수압 파열 시험이 수행되어야 한다. 그런데 물의 초기 주입 과정에서 물과 공기의 상호작용에 의해 생성된 기포가 탱크 내벽에 부착되어 잔류할 경우, 가압된 탱크가 파열되는 과정에서 기포의 급격한 압력 변화로 인해 큰 충격과 소음이 유발된다. 따라서 본 연구에서는 단순화된 수식을 통하여 탱크 내벽에 잔류하는 기포를 제거하기 위해 필요한 유속을 예측하였으며, 수소 버스용수소 용기 형상을 기준으로 해당 유속을 유지하기 위한 주입 노즐의 형상을 결정하였다. 또한 입구 압력에 따른 유속 변화를 예측하기 위하여 수치 해석 모델의 개발이 수행되었고, 예측 결과의 타당성을 입증하기 위하여 모형 제작을 통한 실험이 수행되었다. 실험 결과, 탱크 벽면 근처의 유속은 해석모델 예측 값과 유사하게 나타났으며, 입구 압력이 1.5 ~ 5.5 bar 일 경우 제거 가능한 기포의 최소 크기는 약 2.2 ~ 4.6 mm로 예측되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to verify the durability of the high-pressure hydrogen tank in the operating pressure range, a hydraulic rupture test should be performed. However, if the bubbles generated by the initial injection process of water are attached to the inner wall of the tank and remain, a sudden pressure cha...

주제어

#hydraulic rupture test   #injection nozzle   #air bubbles   #hydrogen tank   #numerical analysis  

표/그림 (11)

참고문헌 (7)

  1. Desantes, J. M., Molina, S., Novella, R., and Lopez-Juarez, M., "Comparative global warming impact and NOX emissions of conventional and hydrogen automotive propulsion systems". Energy？Conversion and Management, 221(113137), 1-9,？(2020) 

  2. de Miguel, N., Acosta, B., Baraldi, D., Melideo, R.,？Cebolla, R. O., and Moretto, P., "The role of initial？tank temperature on refuelling of on-board hydrogen？tanks". International Journal of Hydrogen Energy, 41(20), 8606-8615, (2016). 

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  3. Ohl SW, Klaseboer E, Khoo BC. "Bubbles with？shock waves and ultrasound: a review". Interface？Focus. 5(5) :20150019, (2015) 

  4. Xiaobin Y., Cheng L., Decheng W., and Changhong H., " Numerical study of the shock wave and？pressure induced by single bubble collapse near？planar solid wall" Physics of Fluids., 33, 073311,？(2021) 

    상세보기

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  6. Kandlikar, S. G., and Steinke, M. E., "Contact angles and interface behavior during rapid evaporation of liquid on a heated surface". International Journal of Heat and Mass Transfer, 45(18), 3771-3780,？(2002) 

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