유체역학 설계자료 (파이프를 이용한 유체 수송, 죽전역~ 삼성전자) [단국대]

소개글

유체역학 설계자료 (파이프를 이용한 유체 수송, 죽전역~ 삼성전자) [단국대]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 설 계 목 표

2. 설 계 내 용
1] 파이프 경로선정
2] 설계 조건 분석
3]필요 부품 선정
1)파이프 선정
2)펌프 선정
3)오리피스
4)밸브
4]실질 압력강하 계산
5]설계 타당성 검토
6]가격 산출

3.결 론 및 고 찰

4.참고문헌

본문내용

dp를 사용하여 내부지름이 50mm 일 경우 압력강하가 4.971MPa 나오는데 우리가 직접 설계한 총 압력강하 결과 4.508MPa가 나왔다. 파이프 선택에 있어 설계 시 필요한 압력은 최대, 653.869psig 이므로 이를 토대로 이 이상의 압력을 견뎌 낼 수 있는 파이프들을 선택 하여 안정성을 확보 하였고, 이를 파이프의 가격을 비교하여 가장 가격 경쟁력 있는 파이프를 설정 해줌으로써 경제성을 고려했다.
6. 가격 산출
부품
파이프라인
elbow
펌프
밸브
오리피스
45도
90도
가격 (단위당)
9,705원
2,150원
3,050원
788,700원
　207,000원
2,500,000원
길이 (or 갯수)
9,370m
4개
2개
2개
7개
7개
총가격
90,935,850원
14,700원
1,577,400원
1,449,000원　
17,500,000원
합계
111,476,950원
3] 결론 및 고찰
이번 유체파이프 설계과제는 한 학기 동안 배운 지식을 가지고 실제 유체 수송 시 가장 경제적인 방법 을 구하면서 본 과목을 통해 배운 유체역학 이론을 실제 사례에 적용 시켜 보았다. 항상 이론으로만 배우고 실제로 적용을 시키는 실습이 부족했었다.
경로선정에 있어 가장 우선적으로 고려해야 할 것은 최단거리를 찾아내는 것이었다. 파이프라인설계에 있어 가장 중요한 것은 얼마만큼의 압력강하가 발생하느냐 이었고, DP를 이용해 계산해 본 결과 총 길이가 절대적 영향을 미친다는 것을 알았다. 처음 경로선정 시에는 산 위로 가는 경로도 있었으나 이는 총 길이가 약 1km 이상 차이나 현재의 경로를 설정하게 되었다. 경로설정 시에는 산, 사유지 및 건물을 최대한 피해서 설정하면 결과 9.37km라는 경로를 측정하게 되었다.
총 7개의 오리피스와 밸브를 설치하였고 오리피스와 밸브는 각 각 같은 위치에 설치하였고, 가격 단가가 상대적으로 높은 오리피스를 7개나 설치한 이유는 추후에 파이프라인 유지 보수시의 경제성을 고려하여 설정하였다. 만약 오리피스가 최종 탱크에서 1개만 존재할 경우, 누수로 인한 이상 압력강하 발생 시 그 지접을 알 수 없어 모든 파이프라인을 점검해야 한다.
하지만 7개의 오리피스를 설치하면 중간의 펌프를 포함, 전체 파이프라인을 총 9개의 구간으로 나눠 관리할 수 있다. 밸브는 오리피스가 있는 곳 마다 설치하였는데, 이는 오리피스의 이상 압력강하 발생 시 기름유출 방지 및 각 구간별 유지보수를 용이하게 하기 위함이다. (2번 펌프의 위치선정 이유는 해당 구간이 산이기 때문에 혹시 모를 유체의 역류를 막기 위해 고도 최대지점 직전에 설치하였다.)
파이프의 선정은 파이프 직경별 압력강하를 봤을 때, 직경이 늘어날수록 그 압력강하가 기하급수적으로 줄어드는 것을 볼 수 있다.(이에 따라 가격도 기하급수적으로 증가한다!) 이를 스케줄 번호에 따른 내압실험 표와 비교해 봤을 때, 가장 경제적으로 설계할 수 있는 파이프 규격은 스케줄 번호 40(내부직경 50mm) 파이프가 가장 적합하여 선정하였다.
펌프의 선정은 일단 스케줄번호 40의 펌프를 이용했으므로 펌프의 토출구경은 50mm이어야 한다. 여기에 실질 총 압력강하는 4.508MPa로 그 이상의 힘을 가진 펌프가 필요하나, 설계에는 2개의 펌프를 사용하므로 그의 절반에 해당하는 10HP의 출력을 가진 펌프 중 가장 저렴한 펌프를 선택하였다. 이때 실제 필요한 출력보다 높은 10HP의 펌프를 선택한 이유는 필요 출력에 정확히 맞는 펌프가 없기도 하지만, 실제 설계 시 발생할 수 있는 피치 못할 사정으로 인한 경로 변경 또는 엘보우의 증가를 염려해 약간 높은 출력의 펌프를 사용하였다. (최대출력을 사용해도 파이프의 허용압력을 넘어서진 않는다.)
오리피스는 등유를 사용 가능한 모델 중 실질 총 압력강하(4.508MPa)를 측정할 수 있는 모델, 그중 가장 저렴한 모델을 선택하였다.
이번 기회에 배우던 것을 직접 시스템 설계를 하고 파이프라인 설정에서부터 실제로 사용될 오리피스 등의 수송기관까지 하나하나 결정하다보니 좀 더 이론을 이해하는데 많은 도움이 되었고, 하지만 실제 사례에서는 이론에서 대부분 배우던 것을 통합하여 다 따져보아야 한다는 것이 어려웠으며 변수가 될 만한 요소들 (고도변화, 주변 환경, 경제성, 실제 판매 규격 등)이 많아 이것저것 따져주기가 힘들었다. 그런 만큼 중간에 오류가 많이 생겨서 설계과정이 되풀이 되었다. 하지만 되풀이 될수록 조원들 간에 호흡도 맞추고 이론에 대한 확실한 이해와 폭 넓은 사고력이 생겼다.
혼자서 하기 어려운 과제를 조별로 서로 도와가면서 한다는 것이 흥미로웠다. 협동심을 요구하는 과제는 실제 우리가 직장에서 일을 할 때에도 필요한 요소이기 때문에 이런 점을 기를 수 있는 좋은 경험이었다. 다만 아쉬운 점이 있다면, 이번 설계과제 이후 발표의 활동이 없어서 다른 조의 설계내용 및 과정을 우리 조와 비교·분석할 수 있을만한 기회가 없었다. 이 설계를 함으로서 마치 화공엔지니어에 좀 더 다가갈 수 있는 좋은 기회였던 것 같다
4] 참고 문헌
경로
http://local.daum.net/map/index.jsp
고도
http://www.gpsvisualizer.com/
펌프 선정
http://www.pumpcenter.co.kr/mall/mall.php?cat=006001002&query=view&no=1386
파이프 선정 (로그인 필요)
http://www.kpi.or.kr/www/price/detail.asp?CATE_CD=102501c1
오리피스 선정
http://www.daintech.kr/bbs/board.php?bo_table=flow&wr_id=17
밸브 선정
http://www.epartsmall.com/bbs_detail.php?bbs_num=852&id=&tb=board_machine&pg=11
패닝 그래프
http://www.fekete.com/software/feketeharmony/media/webhelp/HTML_Files/Reference_Material/Calculations_and_Correlations/Pressure_Loss_Calculations.htm

키워드

유체역학,   파이프,   죽전역,   단국대,   유체역학 설계