일반적으로 압축성과 비압축성에 따라 사용되는 밸브의 유량 관계식은 다르다. 본 논문에서는 유체에 따라 유량 실험에 수행했고, 고유유량계수를 측정했다. 압축성 및 비압축성 유체에 대한 실험 결과, 고유유량계수는 정확히 일치했다. 1/2" 솔레노이드 밸브에 대한 유량실험 결과 고유유량계수는 약 2 이다. 실험을 통해 확보 된 솔레노이드 밸브의 고유유량계수는 아메심으로 모델링하여 밸브의 유동특성을 예측했다.
Needle valves are instrumentation devices with quick-opening inherent flow characteristics, used in pipelines requiring rapid flow supply immediately upon opening the flow path. For needle valves applied in liquefied hydrogen plants operating in cryogenic environments, it is necessary from the initial design stage to have various inherent flow characteristics in addition to quick-opening, depending on the intended usage. In this study, the inherent flow characteristics of a 1/2'' liquid hydrogen needle valve were evaluated through computational fluid dynamics analysis. Disk shapes exhibiting various inherent flow characteristics were proposed by deriving the flow coefficient (Cv) according to changes in disk shapes. Among the disk shapes that directly affect the Cv, the disk length and slope angle were selected, and case studies were conducted with nine parameter combinations. From the results of the normalized Cv regarding to opening rates, disk lengths and slope angles exhibiting quick-opening, equal-percentage, and linear inherent flow characteristics were determined.
Flow control range of valve, which is installed on pipeline, varies according to valve type, pipe diameter, pipe length, roughness, and elevation difference of both ends of pipeline. A lot of computation efforts and knowledge are needed to estimate flow control range of valve, considering above many parameters. The table of flow control range of each valve type is presented for convenience of pipeline design engineers who must make decision of valve size and type in this study. Also the reason that butterfly valve is recommended for flow control, and gate valve is forbidden is presented via quantification and figures in this study.
가스발생기 사이클 액체로켓 엔진의 보정이나 제어를 위해 제어밸브를 적용하는 경우 제어밸브의 고유유량특성을 제어 대상값인 추력이나 혼합비와 선형적인 관계를 가지도록 선정함으로써 제어를 간단하면서도 예측가능한 형태로 가져갈 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존에 개발된 엔진 모드해석 프로그램을 응용하여 추력 제어밸브와 혼합비 제어밸브의 고유유량특성을 계산하기 위한 알고리즘을 제안하였으며, 제어밸브의 스로틀 각에 따른 민감도를 계산하였다. 계산된 제어밸브의 고유유량특성을 해외사례와 운용범위에서 그 곡선의 형태를 비교하여 결과의 타당성을 검토하였다.
Linear curve or hyperbolic curve interpolation equations have been used to represent loss coefficient of butterfly valve according to a certain opening(for example, each 10 degree up to 90 degree) so far, and these equations are not precise and inconvenient to use with computer programming. Method of representing loss coefficient of butterfly valve using experiment data with several equations is presented and It is verified that log equation is most precise and convenient to use with computer programming in this research.
The cause of waterhammer phenomenon due to valve closing which is installed on pipeline is clarified in this study. Also if waterhammer phenomenon occurs on simple pipeline, expensive facilities like pressure relief valve is adapted to protect pipeline from waterhammer so far. But this study shows that waterhammer phenomenon can be suppressed by just simple modification of valve control sequence, and this technique is verified by simulation and site experiment.
Sun Taek Lim;Koung Moon Kim;Jun-young Kang;Taewan Kim;Dong-Wook Jerng;Ho Seon Ahn
Nuclear Engineering and Technology
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제56권10호
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pp.4077-4086
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2024
The natural circulation system has been widely studied for use in various applications because of its inherent advantage. However, it has a key weakness called flow instability that makes the system unstable. Through massive previous research, the mechanisms of flow instability were analyzed, but there was an ambiguous aspect related to the effect of experimental parameters on the phenomenon. Particularly, there has been no report on the heat transfer performance of the system when flow instability phenomena were present. In this study, thermal-hydraulic phenomena of a two-phase natural circulation system that functions as a passive containment cooling system (PCCS) was investigated according to experimental parameters, namely, the temperature boundary (120-158 ℃) and exit loss coefficient (0-34.5) under atmospheric pressure conditions. The experimental results showed five different flow types in the loop. The flow modes that occurred by the interaction between flashing and boiling were classified by referring to the mass flow rate, void fraction, and visualization data. The system was more unstable when the temperature boundary conditions increased, but it was more stable when the exit loss coefficient increased. These results have only been confirmed in our research. The reason for the results is that the flow conditions are located on the boundary between Density Wave Oscillation I and the stable flow region, and that boundary does not have clear criteria. In addition, comparing the heat transfer performance of a system by heat rate can confirm the effect of flow instability on the thermal performance of the passive cooling system. As a result, the high exit loss coefficient stabilizes the system better than the low case and has similar heat removal performance.
액체로켓 엔진이 발사체의 추력원으로써 임무를 성공적으로 완수하기 위해서는 주어진 성능 요구조건을 충실히 만족시킬 수 있어야 한다. 가스발생기 사이클 엔진의 경우 엔진을 구성하는 각 구성품들의 성능 분산을 보정하는 지상 시험을 거치게 되며, 이때 보정용 제어밸브를 이용하여 추력이나 혼합비 등의 엔진 성능을 요구수준 이내로 보정하게 된다. 이러한 보정용 제어밸브의 고유유량특성(Inherent Flow Characteristics)을 제어 대상값과 선형적인 관계를 가지도록 선정함으로써 보정 과정을 간단하면서도 예측가능한 형태로 가져갈 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존에 개발된 엔진 모드해석 프로그램을 응용하여 추력 및 혼합비 보정용 제어밸브의 고유유량특성을 계산하기 위한 알고리즘을 제안하고, 실제 엔진의 작동 모드를 계산하였다.
This study conducted numerical simulations with the purpose of analyzing the impact of variations in outlet pressure conditions under extreme temperature conditions on the fluid dynamics and performance of a check valve utilized in hydrogen refueling systems. Under the extreme temperature conditions, changes in outlet pressure conditions of the check valve were investigated to analyze velocity distributions, pressure distributions, and temperature distributions in the operational and connection regions. The analysis results indicated that changes in outlet pressure had a significant influence on the internal temperature variation of the check valve. Furthermore, due to density variations in the connection region caused by the cooling effect of excessively cooled hydrogen, a bias in the primary flow direction towards the lower part of the valve outlet was observed in the outlet area. Through a comparison of the results of the valve's inherent flow performance, represented by the flow coefficient, it was observed that when the pressure difference between the inlet and outlet was below 0.37 MPa, sufficient flow was not ensured.
It is well known that the acoustic characteristics of the sea are significantly affected by bubbles which have their own inherent characteristics at the undersea. In this study, the shape and acoustic characteristics of air bubbles generated by an underwater nozzle are calculated numerically, and are measured with a high speed camera and a hydrophone at various air flow rates in the experimental apparatus. As a result of analysis, the shape calculated numerically well matched with measured values at low flow rates, but in case of relatively higher flow rates. the use of correction coefficient is needed for more accurate estimation of the bubble shape. And also the rising velocity of a single bubble is constant regardless of both the bubble size and the flow rate. and the acoustic signal generated when the bubble is produced by an underwater nozzle has the same characteristic of natural frequency of the bubble pulsation, and is agreed with Minnaert's equation if the correction coefficient is considered in accordance with the flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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