신뢰도 기반 평가법은 천연가스배관의 기하학적 형상 변화, 기계적 특성, 하중변화 및 운영조건을 평가 인자로 사용하여 천연가스배관의 건전성 평가 관리의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 구조신뢰성 평가 시 배관의 파손확률은 외부하중에 대한 배관재료의 저항성과의 관계에 의해 평가된다. COMREL 프로그램을 사용하여 내압, 열응력 및 굽힘응력과 같은 복합응력에 의한 천연가스배관의 파손확률을 평가했다. 천연가스배관의 파손확률 평가 시 매설깊이는 1.5~30m, 차량바퀴하중은 2.5~20톤, 온도차는 45℃, 운전압력은 6.86MPa 그리고 토양밀도는 1.8kN/㎥를 사용하였다. 천연가스배관의 파손확률은 Von-Mises 응력 기준에 의해 복합응력 하의 최대허용응력 기준으로 평가하였다.
Soliman, Ahmed E.;Eltaher, Mohamed A.;Attia, Mohamed A.;Alshorbagy, Amal E.
Structural Engineering and Mechanics
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제66권1호
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pp.85-96
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2018
This study investigates the response of functionally graded (FG) gas pipe under unsteady internal pressure and temperature. The pipe is proposed to be manufactured from FGMs rather than custom carbon steel, to reduce the erosion, corrosion, pressure surge and temperature variation effects caused by conveying of gases. The distribution of material graduations are obeying power and sigmoidal functions varying with the pipe thickness. The sigmoidal distribution is proposed for the 1st time in analysis of FG pipe structure. A Two-dimensional (2D) plane strain problem is proposed to model the pipe cross-section. The Fourier law is applied to describe the heat flux and temperature variation through the pipe thickness. The time variation of internal pressure is described by using exponential-harmonic function. The proposed problem is solved numerically by a two-dimensional (2D) plane strain finite element ABAQUS software. Nine-node isoparametric element is selected. The proposed model is verified with published results. The effects of material graduation, material function, temperature and internal pressures on the response of FG gas pipe are investigated. The coupled temperature and displacement FEM solution is used to find a solution for the stress displacement and temperature fields simultaneously because the thermal and mechanical solutions affected greatly by each other. The obtained results present the applicability of alternative FGM materials rather than classical A106Gr.B steel. According to proposed model and numerical results, the FGM pipe is more effective in natural gas application, especially in eliminating the corrosion, erosion and reduction of stresses.
This study analyzed cases of hydrogen (H2) and natural gas (CH4) leakage from a hydrogen-blended natural gas pipeline to determine a range of leakage characteristics, including leakage type, pipe material, pipe diameter, pressure, and damage size. Based on the results of this analysis, five hydrogen-blended natural gas leakage scenarios were selected. The national vision for a carbon-neutral society by 2050 is a very important strategic objective and promotes environmentally sustainable economic development in the age of the climate crisis. Accordingly, zero-carbon and low-carbon policies are being promoted in various fields, including energy production, consumption, and industrial processes. Hydrogen-blended natural gas is eco-friendly and is considered an important step towards carbon neutrality, with various countries including the United States and several European countries conducting empirical research to further investigate its potential. In Korea, a national research project commenced in April 2023 to verify and demonstrate the life cycle safety of blending hydrogen into the natural gas network. The results of this study will provide important data for the analysis of the damage impacts caused by the leakage of hydrogen-blended natural gas, such as the diffusion of gas clouds, fires, and gas explosions.
본 연구에서는 굴곡진 배관에서 내부 유체의 유동속도의 변화에 따른 진동특성을 고찰 하였다. 해밀톤의 원리에 근거하여 운동방정식을 유도하고 굽어진 배관계의 유한요소 방정식을 구성한 후, 진동수 방정식을 풀이하여 고유 진동수를 구하였다. 곡관부에 가해지는 초기 인장력을 무시하였을 경우에는 내부 유체의 유동속도가 증가함에 따라 파이프의 고유진동수의 값은 감소하였다. 초기 인장력을 고려할 경우에는 내부 유동속도의 변화에 상관없이 파이프의 고유진동수가 변하지 않았다. 배관의 자유진동 평가 시, 정확한 고유진동수를 구하기 위해서는 시스템 운동방정식을 구성할 때, 초기인장력을 반드시 고려하여야한다. 공진을 회피하기 위해서는 파이프의 강성 및 지지점의 위치를 변화시킴으로써 시스템의 기계적 성질을 조절해야 한다. 고유진동수는 가진 진동수 범위로부터 이격시켜야 한다. 엘보우의 각도는 제1차 고유진동수에 영향을 미치지 않음이 고찰되었으나, 3차 모드나 그 이상의 고주파 모드에서는 영향을 미쳤다.
The stratification phenomena of still hydrogen (20%) and methane (80%) gas mixture in a vertical urban gas pipe have been investigated by simulating the flows based on a mixture model. The stratification is accompanied with the natural convection by the buoyancy force. The hydrogen volume fraction in the upper sections of the pipe increases with time but the increasing rate gets smaller due to the weaker buoyancy force. The pipe with a smaller diameter exhibits a higher peak of hydrogen concentration. The size of vortices is proportional to the pipe diameter. The slip velocity between hydrogen and methane oscillates with a large amplitude at the earlier stage of stratification and then the amplitude decreases sharply. The slip velocity decreases with the diameter, making the stratification become slower. The length of pipe does not affect the stratification since the pipe is sufficiently long relative to the size of vortices.
난방장치로서 통상 가스 및 기름보일러가 많이 사용되어진다. 본 연구는 기존의 가스 및 기름 보일러에 의한 난방방식과 달리 밀폐된 X-L 파이프 내에 특수 제작된 전열선을 삽입하여 그 전열선에 전압을 인가함으로써 X-L 파이프 내 열매체의 온도를 상승시켜 난방하는 방법에 관한 것이다. 특수 제작된 전열선의 가닥수와 인가전압을 변화시켜 X-L 파이프 보일러의 특성과 발열 메카니즘을 파악하였다. 또한 X-L 파이프 보일러와 가스 및 기름보일러와의 난방비용을 객관적인 자료에 근거하여 서로 비교를 함으로써 그 경제성을 평가하였다. 그 결과 X-L 파이프 보일러는 기름(보일러등유)보일러의 28%, 가스(천연가스)보일러의 58%의 비용으로 난방이 가능함을 확인하였다.
This study describes the effect of upstream curved pipe on internal flow characteristics ball valve. Continuity and three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equation have been used as governing equations for the numerical analysis. The upstream curved pipe - ball valve model was assumed that it is used for Alaska pipeline project which was planned to provide reliable transportation of natural gas from ANS to Alaska-Yukon border. Therefore the characteristics of pipe and operating condition of pipeline were from report of Alaska pipeline project. The three curvature and three location of upstream curved pipe were analyzed. The results shows that there are typical flow patterns at ball valve and the upstream curved pipe makes some differences to the internal flow of ball valve.
KOGAS(Korea Gas Corporation) has about a hundred of local stations to supply natural gas to the city gas companies and the power stations. As some severe flow fluctuation phenomena are observed in several governor stations, the investigation about the reasons and factors which are relating to flow fluctuation has been started. Some field surveys hav been carried out and experimental studies have been performed to find the fluctuation mechanism. As a result, it is found that the flow fluctuation is related with the length of straight pipe in front of the meter, the size of the header pipe and the variation of demand at the city gas company and the power station. Furthermore. it is also proved that both the length of the transmitter cable and the status of the coating of signal transmission cable do not affect flow fluctuation, but the measurement range of the differential pressure transmitter influences flow fluctuation. On the other hand, as the averaging the flow fluctuation is converged to less than 0.1 % in almost all of the cases, it is concluded that the quantity of flow fluctuation do not relates to metering accuracy directly.
A primary-pipe rupture accident is one of the design-basis accidents of a High-Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR). When the primary-pipe rupture accident occurs, air is expected to enter the reactor core from the breach and oxidize in-core graphite structures. This paper describes an experiment and analysis of the air ingress phenomena and the method fur the prevention of air ingress into the reactor during the primary-pipe rupture accident. The numerical results are in good agreement with the experimental ones regarding the density of the gas mixture, the concentration of each gas species produced by the graphite oxidation reaction and the onset time of the natural circulation of air. A hydrogen production system connected to the High-Temperature Engineering Test Reactor (HTTR) Is being designed to be able to produce hydrogen by themo-chemical iodine-Sulfur process, using a nuclear heat of 10 MW supplied by the HTTR. The HTTR hydrogen production system is first connected to a nuclear reactor in the world; hence a permeation test of hydrogen isotopes through heat exchanger is carried out to obtain detailed data for safety review and development of analytical codes. This paper also describes an overview of the hydrogen permeation test and permeability of hydrogen and deuterium of Hastelloy XR.
가스는 산지에 따라 그 조성이 다르며, 이러한 가스조성의 변화는 가스 배관망 내 발생하는 압력손실 값에 영향을 미치므로 매우 중요한 고려 요소이다. 그러므로 평균 가스조성(비중) 대신 각 인입지점으로 인입되는 가스가 실제로 가지고 있는 가스조성을 사용하는 것이 배관망 해석 수행 시 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 가스 배관망에서 인입지점으로 인입되는 가스 조성을 평균값이 아닌 실제 조성을 사용할 경우 소비자에게 가스를 공급하는 공급지점의 공급압력에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구결과를 비교하기 위하여 각 인입지점의 가스조성을 평균하여 모든 인입지점의 가스조성으로 동일하게 사용하여 산출된 압력 값을 사용하였다. 그 결과, 실제 가스조성 고려 시 공급압력에 미치는 영향은 상당한 수준이므로 천연가스 산업현장의 공급 배관망에 대한 배관망해석 수행 시 실제의 가스조성을 반드시 고려하여야 정확한 분석결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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