• 대한기계학회논문집A
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• 제23권7호
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• pp.1094-1103
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• 1999

Ice-plugging of tube in nuclear power plant has been widely used for the purpose of preventing flow of the tube temporarily like a valve. Most common plugging method employs Liquid Nitrogen Gas of $-196^{\circ}C$. According to the change of tube materials and its dimension, the thermal stress caused from the application of the frozen gas can be varied. In this research, a series of experiments have been carried out to inspect the effect of tube geometry on thermal stresses induced due to ice-plugging. Two typical dimension of stainless and mild steels of 3 and 6 inch diameters were used for the experiments. Each critical spots were checked using strain rosette gages. Another inspection was made on the pressure and temperature of the fluid. It is shown that significant thermal stress level which can cause plastic deformation of failure has not been noticed in this series of experiments.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.105-116
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• 2002

In special industrial fields such 3s nuclear power plants and chemical plants, it is often necessary to repair system components without plant shutdown or drainage of system having many piping structures which may have hazardous or expensive fluid. A temporary ice plugging method for blocking internal flow is considered as a useful method in that case. According to the pipe freezing guideline of the nuclear power plant, the length of a freezing jacket must be longer than twice of the pipe diameter. However, for applying the ice plugging to short pipes which do not have enough freezing length because of geometrical configuration, it is inevitable to use shorter jacket less than twice of the pipe diameter. In this study, the integrity evaluation for short pipes in the nuclear power plant Is conducted by an experiment and the finite element analysis. From the results, the ice plugging process in short pipes can be safely carried out without any plastic deformation and fracture.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권3호
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• pp.366-372
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• 2001

The ice plugging process consists of placing liquid nitrogen around a pipe and removing heat until the water in the pipe freezes and provides a solid plug or seal against fluid movement. This technique enables us to repair or inspect a pipe system without shutdown of entire system. A set of test apparatus for investigation of the liquid freezing phenomena during ice plugging is prepared. This study shows the characteristics of the liquid freezing and the heat transfer with various pipe and freezing jacket conditions. And in case there is flow of the fluid inside the pipe, the flow rate which can be able to form the ice plug is identified with the effect of the pipe diameter and freezing jacket length on the plug formation. The permissible maximum flow rate for the complete plug formation is approximately proportional to the freezing jacket length at the same pipe diameter condition.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 2001년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.493.2-493
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• 2001

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권1호
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• pp.227-237
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• 1998

In case the systems have radioactivity, toxic liquid or expensive fluid, and have to be performed repair work at one point of the system pipe, the formation of an internal ice plug by the removal of heat from the pipe is often consideredas a useful method. In this procedure, an annular jacket is placed around the pipe, and the jacket is then filled with liquid Nitrogen(-196.deg. C). Thermal analysis by the finite element method based on the laboratory experiments has been constructed. The result of the finite element analysis on the experimental model shows to be reasonable, and thus the finite element analysis for different pipe size, material and thickness has been performed to see if the ice plugging procedure in various applications can be safely performed without possibility of damage to the pipe. It has been confirmed that in carbon steel pipes the maximum stress is found around the boundary of the freezing jacket, and the stress increases as pipe thickness increases, but the maximum stress shows no consistency along the increment of the pipe diameter. The maximum stresses appear lower than yield stress in carbon steel. It has been also shown that in stainless steel pipes the maximum stresses are also found around the boundary of the freezing jacket, but almost the same value in spite of different pipe size an thickness, and the maximum stresses show slightly higher than the yield stress of the stainless steel.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.204-206
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• 2014

석탄 화력발전소에는 연소가스의 질소산화물(NOx) 저감을 위한 SCR(selective catalytic reduction)설비가 운전되고 있으며, SCR은 환원제인 암모니아($NH_3$)를 이용하여 연소가스 내에 질소산화물을 물과 질소로 분해하는 역할을 한다. 그러나, 연소가스 중의 일부 삼산화황($SO_3$)과 미반응 암모니아가 결합하여 황산암모늄염(Ammonium bisulfate; $NH_4HSO_4$)을 생성하며, 이는 후단 APH(air preheater)의 열소자에 점착된 후 분진들과 함께 성장하여 막힘을 야기한다. 막힘이 발생된 APH는 연소가스의 흐름을 방해하기 때문에 차압을 증가시키며, 이는 발전효율의 감소뿐만 아니라 급전정지를 초래한다. 이를 해결하기 위하여 $CO_2$ 드라이아이스 세정 방법을 적용하였으며, pilot-scale plant에서 실험을 수행하였다. 또한, 드라이아이스 공정변수인 분사압력과 분사시간을 제어하여 pilot-scale plant의 APH 열소자 표면에 생성되어있는 오염물질들의 제거효율을 관찰한 결과 95 %의 높은 제거효율을 보였다.