An experimental test facility for the complete characteristics of pumps is constructed at KIMM(Korea Institute of Machinery and Materials). All sensors instrumented in test facility for measuring flow rate, pressure, force and moment are in-situ calibrated by primary method. This paper describes the test facility and test technique of the complete characteristics of pumps, together with an experimental test results for a reactor coolant pump which is designed at KIMM for the first time in Korea. The test results for the mixed-flow type pump of $n_s$=1.425 are presented by three curves: constant head, torque, and speed.
The structural analysis of a reactor coolant pump(RCP) of a nuclear power plant is very important for the safety assessment of the plant. Accurate boundary conditions for the heat transfer coefficient are required for reliable thermal stress analysis of the pump casing, especially in transient operations of the pump since the coolant properties are largely dependent on operational conditions. In the present study, a 3D mixed flow type coolant pump was modeled from the RCP drawings and analyzed in the steady state and number of transient flow conditions by using a commercial code STAR-CD. From the result of the computation, it is seem that the average heat transfer coefficients for the cases considered are found to be the suggested values of the manufacturer, Westinghouse Energy System. The unevenness in local heat transfer coefficients, however, is found to be considerable so that the use of average heat transfer coefficients in all boundaries might not give reliable thermal stresses.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.191-198
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2011
Based on the consideration that the cavitation would affect the operation stability of miniature pumps, the 3-D turbulent cavitating flow in a test pump was simulated by using a mixed cavitation model and k-${\omega}$ SST turbulence model. In order to investigate the influence of inlet geometry parameters on the cavitation performance of the miniature pump, two more impellers are designed for comparison. Based on the results, the following conclusions are drawn: 1) Cavitation performance of the double suction shaft-less miniature pump having different impeller is equivalent to the centrifugal pump having ordinary size, though the flow passage at impeller inlet is small; 2) The miniature pump having radial impeller can produce much higher pump head, but lower cavitation performance than that having the impeller based on the conventional design method; 3) It is believed that by applying the double suction design, the miniature pump achieved relatively uniform flow pattern upstream the impeller inlet, which is favorable for improving cavitation performance.
Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene
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v.6
no.1
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pp.125-137
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1996
This study was designed to investigate effects of relative humidity on the breakthrough of charcoal tubes at a fixed vapor concentration and sampling time during mixed organic vapor sampling. A vapor generator was used to generate three different concentrations of mixed organic vapor and a stainless steel chamber was fabricated and utilized to maintain three different percentages of relative humidity while maintaining a constant temperature. The results were as follows; 1. At high relative humidity, breakthrough of mixed organic vapor occurred quickly at low vapor concentration than at high vapor concentration because of the reduced adsorption volume of charcoal tube due to humidity. 2. Breakthrough by competitive adsorption of vapors onto charcoal tube was observed at first from n-hexane having the lowest boiling point and highest vapor pressure among the three organic vapors investigated, followed by TCE. No breakthrough was observed from toluene under all experimental conditions. 3. For n-hexane, breakthrough was observed after 2 hours of sampling and breakthrough rates were increased as relative humidity increased. For TCE, breakthrough was found after 3 hours of sampling and breakthrough rates by sampling time were increased as vapor concentration increased. 4. The adsorbed amount of mixed organic vapor at breakthrough was shown to have statistically significant correlations with sampling time, relative humidity, and vapor concentration in descending order of correlation. Relative humidity and sampling time for n-hexane and sampling time and concentration for TCE were both statistically significantly correlated. 5. Relative humidity was found to affect the amount of breakthrough of mixed organic vapor and n-hexane. Among three percentages of relative humidity investigated, the amount of breakthrough at 85 % relative humidity was significantly larger than those of at lower percentages of relative humidity. No statistically significant difference was found between 25 % and 55 % relative humidity. 6. The results of multiple regression analysis between breakthrough and relative humidity, vapor concentrations showed that the coefficient of determination of mixed organic vapor was 0.263 and those of n-hexane and TCE were 0.275 and 0.189, respectively. 7. Flow rates of sampling pumps used were found to be affected by relative humidity present. At 25 %, 55 %, and 85 % relative humidity, the relative errors of sampling pump were 1.4 %, 13.4 %, and 18.6 %, respectively. In conclusion, the results of this study showed that high relative humidity could reduce the adsorption volume of charcoal tubes and subsequently increase breakthrough rates. Therefore, to prevent breakthrough when sampling mixed organic vapors, it is suggested that either sampling volume be reduced on the flow rate be lowered so as to minimize breakthrough of the most volatile organic vapor in the mixture. In addition, since the flow rates of a sampling pump can be adversely affected by high relative humidity, it is recommended to use a constant flow mode pump when sampling in the highly humid environment.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.2
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pp.113-121
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2010
LES(Large Eddy Simulation) with a cavitation model was performed to calculate an unsteady flow for a mixed flow pump with a closed type impeller. First, the comparison between the numerical and experimental results was done to evaluate a computational accuracy. Second, the torque acting on the blade was calculated by simulation to investigate how the cavitation caused the fluctuation of torque. The absolute pressure around the leading edge on the suction side of blade surface had positive impulsive peaks in both the numerical and experimental results. The simulation showed that those peaks were caused by the cavitaion which contracted and vanished around the leading edge. The absolute pressure was predicted by simulation with -10% error. The absolute pressure around the trailing edge on the suction side of blade surface had no impulsive peaks in both the numerical and experimental results, because the absolute pressure was 100 times higher than the saturated vapor pressure. The simulation results showed that the cavitation was generated around the throat, then contracted and finally vanished. The simulated pump had five throats and cavitation behaviors such as contraction and vanishing around five throats were different from each other. For instance, the cavitations around those five throats were not vanished at the same time. When the cavitation was contracted and finally vanished, the absolute pressure on the blade surface was increased. When the cavitation was contracted around the throat located on the pressure side of blade surface, the pressure became high on the pressure side of blade surface. It caused the 1.4 times higher impulsive peak in the torque than the averaged value. On the other hand, when the cavitation was contracted around the throat located on the suction side of blade surface, the pressure became high on the suction side of blade surface. It caused the 0.4 times lower impulsive peak in the torque than the averaged value. The cavitation around the throat caused the large fluctuation in torque acting on the blade.
The structural analysis of a reactor coolant pump(RCP) of a nuclear power plant is very important for the safety assessment of the plant. Accurate boundary conditions for the heat transfer coefficient are required for reliable thermal stress analysis of the pump casing, especially in transient operations of the pump since the coolant properties are largely dependent on operational conditions. In the present study, a 3D mixed flow type coolant pump was modeled from the RCP drawings and analyzed in the steady state and number of transient flow conditions by using a commercial code STAR-CD. From the result of the computation, it is seen that the average heat transfer coefficients for the cases considered are found to be the suggested values of the manufacturer, Westinghouse Energy System. The unevenness in local heat transfer coefficients, however, is found to be considerable so that the use of average heat transfer coefficients in all boundaries might not give reliable thermal stress predictions.
The AP1000 reactor coolant pump is a vertical shielded-mixed flow pump, is the most important coolant power supply and energy exchange equipment in nuclear reactor primary circuit system, whose steadystate and transient performance affect the safety of the whole nuclear island. Moreover, safety demonstration of reactor coolant pump is the most important step to judge whether it can be practiced, among which software simulation is the first step of theoretical verification. This paper mainly introduces the fluid-solid coupling simulation method applied to reactor coolant pump, studying the feasibility of simulation results based on workbench fluid-solid coupling technology. The study found that: for the unsteady calculations of the pure liquid media, the average head of the reactor coolant pump with bidirectional fluid-solid coupling decreases to a certain extent. And the coupling result is closer to the real experimental value. The large stress and deformation of rotor under different flow conditions are mainly distributed on impeller and idler, and the stress concentration mainly occurs at the junction of front cover plate and blade outlet. Among the factors that affect the dynamic stress change of rotor, the pressure load takes a dominant position.
Lee, Yong Kab;Park, In Hyung;Shin, Jae Hyok;Kim, Sung;Lee, Kyoung Yong;Choi, Young Seok
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.10
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pp.831-842
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2015
An optimization process was developed to improve mixed-flow pump performance. The optimization process was combined with CFX (a computational fluid dynamics (CFD) code) and HEEDS (an optimization code). CFX is a widely used CFD software for turbo machinery, whereas HEEDS, which uses the SHERPA algorithm, is a newly introduced optimization code. HEEDS can use a large number of optimization variables; thus, it is possible to effectively consider interaction effects. In this paper, an impeller model, which is already optimized with design of experiments (DOE), is used as the base model. The optimization process developed in this paper shows an improved design within an acceptable timeframe.
A circulating pump with installation space constraints was developed satisfying performance requirements such as flowrate, head and NPSHAv. The development procedures are composed of conceptual design, configuration design, performance analysis by CFD and performance test which were established in KIMM. The developed pump is OH4 type centrifugal pump which has a mixed-flow type impeller, a double volute and a rigid coupling. As a result of tests, the pump proved to meet all the requirements including space constraints and performance.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.1
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pp.30-37
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2010
In order to control the weight balance of the waterjet propulsion ship, the pump's weight needed to be decreased. We reduced length of pump hub, overall length of pump and chord length of impeller and stator. To keep pump efficiency and cavitation performance similar to the $1^{st}$design pump, optimum design and experiment were conducted. This paper describes experimental method and numerical analysis for pump design. At the blade design stage, performance analysis of the pump is conducted using commercial CFD codes ($BladeGen^+$,CFX-10). Required performance and cavitation characteristics of the design pumps were measured and observed using the stand-alone test apparatus. The weight of the pump was successfully decreased through a series of pump design processes composed of blade design, performance analysis and model test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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