보일러 기동시 증발기의 팽출 현상에 대한 수치적 연구Thermal modeling on swelling phenomenon in evaporator during boiler startup

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보일러는 다양한 구성기기로 구성이 되는 복합 시스템이다. 보일러에서 튜브와 멤브레인으로 구성되는 증발기는 가장 중요한 기기중의 하나이며, 튜브 내부를 통해 작동유체인 급수가 흐르며 화로로부터 공급되는 열을 흡수한다. 보일러 기동시, 증발기 입구로 과냉된 물이 공급되고 화로로부터 공급되는 열량이 많아지면 증발기에서는 이상유동 상태가 되며, 이 과정에서 물의 비체적이 급격히 증가하게 되어 증발기 입구로 유입되는 물의 양보다 증발기 출구에서 유출되는 물의 양이 훨씬 많아지게 되는 팽출(swelling)현상이 나타나게 된다. 이 팽출되는 양은 보일러 기동시스템 설계에 중요한 인자가 되며, 또한 적절하게 사이클 밖으로 배출시켜야 한다. 이 팽출되는 유량은 적절하게 사이클 밖으로 배출시켜야 하며, 보일러 기동시스템 설계에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 이러한 팽출 현상에 대한 메커니즘을 알아보고, 팽출 유량을 수치적으로 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하고, 실제 플랜트 운전데이터와 비교하여 개발된 알고리즘을 증명하였다. 기존 연구결과들이 대부분 아임계압 보일러에 대해서 lumped system으로 간략하게 모델링하여 해석하였으나, 본 연구에서는 팽출 유량을 보다 정확하게 계산하기 위하여 distributed parameter 방법을 사용하고 증발기에서의 열전달과 작동유체의 운동량방정식을 함께 고려하였으며, 증발기의 1차원 유동장 해석은 SIMPLE 및 SIMPER 알고리즘을 적용하였다. 700MW급 발전소의 운전데이터와 비교하여 9.1% 이내의 정확성을 확보하였고, 개발된 알고리즘을 사용하여 팽출 유량에 영향을 미치는 인자들에 대해 알아보았으며, 증발기로 공급 되는 열량이 가장 큰 영향 인자임을 확인하였다.
Advisors
정상권researcherJeong, Sang-Kwon김석호Kim, Seok-Ho
Description
한국과학기술원 : 기계공학전공,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2014
Identifier
568792/325007  / 020123316
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2014.2, [ ix, 65 p. ]

Keywords

보일러; 증발기; 화로; Swelling flow; Power plant; Boiler; Evaporator; Furnace; 팽출 유량; 발전소

URI
http://hdl.handle.net/10203/197540
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=568792&flag=dissertation
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ME-Theses_Master(석사논문)
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