Recently, butterfly valves are used as control valves for industrial process. However, there are not so many reports on cryogenic butterfly valves in spite of broad application in LNG storage station and LNG carriers. Present study is focused on the investigation of the detailed hydrodynamic and aerodynamic characteristics of cryogenic butterfly valves to contribute to the operation during the handling on LNG transportation system, and to the practical utilization in design of butterfly valves and actuators. The results show that large recirculation vortices in the region downstream of the valve are founded and the cavitation flows are intensively generated on the surface of valve disc at the relatively small opening angle. The aerodynamic characteristics, lift, drag and torque, acting on the valve disc are calculated. The pressure distribution and the pressure loss coefficient of the cryogenic butterfly valve show almost similar pattern with those of the butterfly valve which is used on the normal temperature.
Butterfly valves are widely used as control valves for industrial process. For the definition of optimum configuration of the valve, wide range of related studies has been actively conducted in the case of working fluids of water or air under the normal temperature. Recently, internal flow and performance characteristics of cryogenic butterfly valve for LNG carrier take a growing interest in the field of research and development. Therefore, present study is aimed to investigate the internal flow and performance characteristics of the cryogenic butterfly valve because the study result for the valve can be hardly found at present. Part 1 of this paper describes the study result of a butterfly valve model under the condition of the normal temperature. Succeeding Part 2 of this paper will describe the internal flow characteristics of a cryogenic butterfly valve for LNG carrier. The results of Part 1 show that pressure loss coefficients and flow rate coefficients obtained by the present experiment and CFD analysis agree well each other. Moreover, internal flow visualization for the valve by CFD analysis and PIV measurement have revealed complicated flow patterns of the internal flow field in detail.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권6호
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pp.923-930
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2008
The butterfly valve is widely used in the industrial field as an on-off or a flow control valve. When the butterfly valve is used as a flow control valve. cavitation sometimes occurs in the range of high flow rate because of the small valve opening. Therefore. the pressure loss and the cavitation characteristics are investigated by use of a commercial CFD code. The results show that the possibility of cavitation occurrence in the cryogenic butterfly valve is very high in the case of valve opening angle below 10 degree and incident velocity over 6m/s. By increasing the inlet velocity at 10 degree of valve opening angle. the value of loss coefficient increased. However. by increasing the inlet velocity at 50 degree of valve opening angle. the value of loss coefficient decreased.
A cryogenic butterfly valve is used to transfer the liquefied natural gas (LNG) which temperature is $-162^{\circ}C$. This valve is core part in the piping system using LNG. This paper performed coupling analysis using FEM to evaluate safety of cryogenic butterfly valve. Flow analysis is calculated numerically the CAE and CFD methods are useful to predict the thermal matter and the inner flow field of the valve. Thermal analysis and structural analysis used ANSYS Workbench.
Recently, cryogenic butterfly valves for LNG carriers are actively developed by ship equipment companies. The dual core structure unlike usual butterfly valve has both translation and gyration motions of the disk of the valve assembly. Especially, the ship equipment companies can not have overcome 2D design method; in addition, even though 2 years of development has passed, the drawing cannot be secured. In this research, for the cryogenic butterfly valves and the product design, 3D design method was introduced and DMU(Digital Mockup) was applied to complement the problems in 2D design and investigate application possibility of 3D design method.
LNG 선박에 사용되는 초저온용 버터플라이 밸브의 개발에 있어, 누설검증은 가장 중요한 설계공정 중 하나이다. 초저온에서 누설방지가 가능한 실로서 인코넬 스프링과 같은 탄성지지체가 포함된 O-링 형태의 메탈실이 널리 사용되고 있으나, 제작비가 고가인 단점을 갖고 있다. 이에 대한 대안으로 부가적인 탄성지지체 없이도 누설조건을 만족시키며, 제작비가 저렴한 탄성 메탈실의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 탄성 메탈실의 누설방지를 위한 설계조건을 정립하여, 초저온 및 고압환경에서 누설방지가 가능한 탄성 메탈실의 형상을 수치해석을 통해 고찰하였다. 아울러 이를 기반으로 시제품을 개발하고, 상온 및 초저온 상태에서 BS6755 및 BS6364 에 준하는 누설시험을 실시하여 누설여부를 확인하였다.
최근 석유수급에 대한 불안함이 증가되고 있으며 그로 인해 천연가스의 개발과 사용범위가 확대되고 있다. 특히, 전 세계적으로 조선에서는 LNG 및 LPG와 같은 천연가스의 저장과 운반에 대한 발전이 급속도로 성장하고 있는 반면에, 국내에서는 극저온 부품소재의 기술력 저하로 극저온 버터플라이 밸브와 같은 핵심부품을 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. LNG 및 LPG 둥은 미래 핵심 천연연료로 많은 지지를 얻고 있고 사용빈도도 증가하고 있기 때문에 이와 관련된 기술이 발전되어야 함은 물론이고, 국내에서도 극저온 버터플라이 밸브 제작과 설계에 대한 핵심기술을 확보하여야 한다. 이러한 관점에서 본 논문에서는 극저온 환경 하에서 우수한 신뢰성과 안전성이 보장될 수 있는 원주가압형 극저온 버터플라이 밸브를 유동-구조 연성해석을 이용하여 밸브 가압 길이에 따른 강도 평가를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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