(유체역학)최적의 펌프동력을 위한 배관의 설계

소개글

(유체역학)최적의 펌프동력을 위한 배관의 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 주제선정이유

2. 관 거칠기에 따른 Pump 의 동력 변화

3. 관 크기에 따른 Pump 의 동력 변화

4. 밸브 선정

5. 결론

본문내용

크와 시트의 기밀유지에서 언급한 시팅구조(Seating Mechanism)에 의하여 아주 미세한 흔들림을 예상할 수 있다.
디스크의 안내 및 지지는 대형의 글로브 밸브에서 구조적으로 매우 중요한 사안이다.
디스크와 스템간의 정확한 축정열(Alignment)을 확보함으로써 스터핑 박스의 글랜드 패킹에 무리가 없도록 하며 아울러 코킹 현상을 방지하여 밸브 시트에 정확한 밀착을 하기 위함이다.
③디스크 및 시트면의 가공
디스크와 시트는 밸브 기능중의 가장 핵심적인 부품으로써 구조적 강도는 물론 표면강도 표면의 가공 정밀도, 경도, 내부식 및 내침식에 대하여 좋은 특성을 가진 금속으로 심혈을 기울여 쉽게 제작되어야 한다.
가장 일반적인 방법으로는 디스크와 시트가 서로 밀착되는 면을 Stellite No.6으로 경면육성용접(鏡面肉盛鎔接, Hardfacing)한 후 정밀한 래핑을 하여 서로 경면을 유지하는 것이다.
④디스크와 시트의 밸브 몸통간 기하학적 구조
밸브가 효율적으로 운전하기 위해서는 유체의 흐름을 방해하는 돌출부 같은 구조물을 가급적 최소화하여야 한다. 또한 유로의 궤적에 알맞은 내부 유로로 밸브 내부가 실제 제작되어야 한다.
<종류 - 특수형식의 글로브 밸브>
①벨로우즈 씰 밸브
벨로우즈 씰 밸브는 글로브 형식의 밸브에 있어서 폭 넓게 사용된다. 적용성이 높은 이유는 비교적 낮은 스템 운동량(Travel Length) 때문이다.
최근 자연보호와 환경보호의 일환으로 미국의 경우 EPA에서는 밸브 특히 석유화학계통에서의 밸브 누설을 500PPM 이내로 할 것을 강력히 규정하고 있으며, 이 요구사항은 점차 더욱 강조될 것으로 예상된다.
따라서 기술향상에 따른 벨로우즈의 성능향상 및 경제성 확보, 환경보호에 따른 대기누설의 엄격한 통제 등을 고려할 때 앞으로 벨로우즈 밸브의 수요는 대폭적으로 늘어날 것으로 예상할 수 있다.
②메탈 다이아후램 밸브
메탈 다이아후램 밸브는 얇은 메탈 다이아후램을 몇 겹씩 쌓아 이를 이용하여 유로부와 밸브부를 완전히 차단하는 밸브로써 외부누설이 있어서는 안되는 방사선계통의 밸브, 독성가스용 밸브 등에 사용되어 왔다.
그러나 밸브적용상의 몇 가지 치명적인 제한 때문에 지금은 거의 사라져 가는 구시대 밸브로 일부에서만 극히 제한적으로 사용되고 있다. 대신에 벨로우즈 밸브가 이를 점차 교체해 나가고 있는 추세이다.
③스톱-체크밸브(글로브-체크밸브)
리프트 체크밸브를 갖춘 구조로써 펌프 출구전단이나 열교환기 같은 배관 시스템에 사용될 수 있다. 즉, 스톱밸브와 체크밸브를 각각 설치해야 하는 경우 이 스톱-체크밸브 하나로써 배관계통을 단순화할 수 있는 잇점이 있다.
④체인지오버 밸브(Change Over Valve)
체인지오버 밸브는 주로 합섬계통에서 원료의 방향 바꿈 등의 사용 용도로써 많이 사용된다. 이 역시 2개의 글로브 밸브를 밸브하나로 기능을 통합한 밸브로 입구측 밸브와 출구측 밸브가 서로 체인지오버 하면서 유체흐름을 변경하는 것이다.
체인지오버 밸브와 대응하는 밸브형식으로 Three-way 밸브를 들 수 있다. 쓰리웨이 밸브는 두 개의 포트를 가진 밸브로써 사용 목적은 유로 흐름을 변경(Diverting or Change-over)하는 것과, 두 개 유로의 유체를 섞어 한 측으로 보내는 것(Mixing) 및 유로 흐름을 각기 분리하는 구조(Splitting)등 세 가지 목적에 쓰인다.
⑤블로우다운 밸브(Blow Down Valve)
배관계통에 있어서 블로우다운은 기액(汽液)2상 유체(Tow Phase Flow)를 후라싱 탱크(Flashing Tank)를 통하여 분리하는 공정으로서 비교적 높은 압력의 기액 2상 유체를 낮은 압력의 Flashing Tank에 급속히 인입 시킴으로써 기액을 분리하기 때문에 이를 제어하는 밸브는 운전조건이 가혹하다. 예를 들면 발전소용 증기 블로우다운의 경우 블로우다운을 시키는 밸브는 차압(ΔP)이 일반 밸브에 비하여 비교할 수 없을 만큼 크기 때문에 밸브의 트림부는 엄청난 유속으로 인한 마모(Erosion) 문제에 적절한 대응책이 필요하다.
따라서 블로우다운 밸브는 기본적으로 밸브에서의 압력손실(ΔP)을 크게 할 수 있는 구조 및 입출구 형상을 가져야 하고 아울러 트림부의 침식문제를 억제하는 구조이어야 한다. 따라서 디스크-시트에서 교축된 유로부는 바로 점진적으로 확관되어 속도 에너지의 손실을 크게하고, 유로는 항상 디스크의 아래쪽으로 흐르게 한다. 또한 디스크와 시트는 두텁게 스텔라이트(Stellite)로 육성 용접하여 내마모성을 증대시키는 구조이어야 한다. 아울러 블로우다운 밸브는 계통 조건에 따라 미세한 유량조절이 아울러 요구되는 밸브로써 블로우다운 시스템의 운전초기 또는 관련계통의 시운전시의 최대 유량 조건과 정상운전시의 유량조건의 차이가 크게 나는 밸브이므로 디스크의 형상은 이러한 조건에 맞도록 Needle Type을 사용한다.
- 크기 : 25A ~ 200A
- 규격 : KS 10K FF (단, 호칭지름 25A는 KS 10K RF)
- 적용유체 : LIQUID, GAS, AIR, OIL, Steam
- 재질 : Cast Iron
- 압력 : to 14kgf/cm²g
- 크기 : 25A ~ 200A
- 규격 : KS 10K RF/KS 20K RF
- 적용유체 : LIQUID, GAS, AIR, OIL, Steam
- 재질 : Cast Steel
- 압력 : to 36kgf/cm²g
5. 결론
관 거칠기를 비교한 결과, 가장 작은 거칠기를 가진 상업용 강철을 사용하기로 결정하였다.
그리고 관 안지름을 비교한 결과, 가장 크기가 큰 3inch schedule No.40 인 관을 사용하기로 결정하였다.
마지막으로 글로브 밸브는 유량제어의 목적으로 현재 가장 많이 채택하고 있는 밸브형식 이고, 다른 볼 밸브, 버터플라이 밸브 등과 비교하면 상대적으로 매우 높은 유체흐름 저항을 갖고 있기 때문에 유량제어에서의 문제인 저유량 제어시 또는 저개도 운전시의 케비테이션이나 소음문제에 대하여 능동적으로 대처할 수 있는 밸브이므로, 글로브 밸브를 사용하기로 결정하였다.

키워드

유체역학,   거칠기,   펌프,   설계,   펌프동력