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열매유 보일러 내부 화재에 따른 온도 및 속도분포 시뮬레이션
Temperature and Flow Velocity Simulation for Fire in Synthetic Heat Transfer Fluid Boiler 원문보기

한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집, 2012 Apr. 30, 2012년, pp.472 - 475  

김엽래 (경민대학교) ,  이동명 (경민대학교) ,  김윤증 (한신공영(주))

초록
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MDF(Medium Density Fiberboard) 제조공정에 필요한 열매유(SHTF, Synthetic Heat Transfer Fluid)를 가열하는 보일러에서 화재가 발생하였다. 열매유 보일러는 1차 패스, 2차 패스, 3차 패스로 구성되어 있으며, 화재가 발생된 1차 패스 연소대 위쪽 14단 부근에서 열매유가 방출되었다. 화재확산으로 인한 조사내용 및 데이터를 토대로 화재 시뮬레이션용 전산유체역학인 ANSYS-CFX를 이용하여 재현하고 화재 모델링 해석 및 분석을 통해 화재 온도를 산정하고 피해의 범위를 규정하였다. 본 화재 사고로 설비의 운전 및 소재에 대한 피해를 규정하고, 이론에 의한 과학적인 정밀 조사를 실시하여 향후의 안전 운전을 위한 제안을 하고자 한다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 해석을 하기 위해서 ANSYS-CFX라는 CFD 상용코드를 사용하였다. 먼저 보일러에서 연료가 연소하고 1차, 2차, 3차 패스로 통과하여 출구로 나가는 유동의 Control Volume 과 각 열교환기 그리고 공기유입이 되는 입구부분들 각각의 경계 조건을 설정하였다.
  • 7>은 화재가 발생하여 진행하는 도중 열매유 누유시 온도분포를 그래프로 나타낸 것이다. 보일러 내부 원통의 중심부에 선을 지정하여 1, 2, 3차 패스의 온도 분포를 표현하였다. 시뮬레이션 해석 결과 1차 패스 입구의 온도는 약 1200C를 기점으로 열매유 누유지점까지는 약 1200℃ 범위를 형성하다가 1차 패스 상부에 도달할수록 온도는 점차 낮아지는 것을 관찰할 수 있었다.

대상 데이터

  • 격자를 형성하기 위해 ANSYS CFX-Mesh라는 프로그램을 사용하였다. 격자수는 약 1, 00만개로 하였으며, 격자타입은 Tetra Prism Mesh로 설정을 하였다. 격자크기는 최소 작은 사이즈가 1mm(열매유 균열부위)이며, 큰 사이즈는 100mm이다.

데이터처리

  • 격자를 형성하기 위해 ANSYS CFX-Mesh라는 프로그램을 사용하였다. 격자수는 약 1, 00만개로 하였으며, 격자타입은 Tetra Prism Mesh로 설정을 하였다.

이론/모형

  • 지배방정식은 기본적으로 사용하는 RANS(Reynolds Averaged Na vier-Stokes)모델을 사용하여 유체모델을 풀게 되며 식은 다음과 같다.
  • 해석을 하기 위해서 ANSYS-CFX라는 CFD 상용코드를 사용하였다. 먼저 보일러에서 연료가 연소하고 1차, 2차, 3차 패스로 통과하여 출구로 나가는 유동의 Control Volume 과 각 열교환기 그리고 공기유입이 되는 입구부분들 각각의 경계 조건을 설정하였다.
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