유동형태 변화가 배관 곡관부 대류열전달에 미치는 영향

Abstract

유동가속부식은 1986년 12월 미국의 Surry 원전 2호기 급수관 파열사고와 2004년 8월 발생한 일본 미하마 원전의 복수관 파열사고로 관심이 증대되었고, 복합화력발전 배열회수증기발생기 탄소강 배관 파손도 유동가속부식에 의한 배관 감육 발생이 주요 원인으로 입증되었다. 유동가속부식 발생의 주요 인자는 수력학적, 금속학적, 수화학 환경적 요소로 구분이 가능하다. 본 논문에서는 유동가속부식의 수력학적 인자 중 하나인 유동형태를 변화시켜 물질전달에 의한 배관 감육을 저감시키는 방안에 대해 연구하였다. 물질전달이 증가함에 따라 유동가속부식이 가속되어짐은 여러 연구를 통해 입증되었다. 열전달과 물질전달의 상사성에 대해 이론적 분석을 통해 확인하고, 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 국소대류열전달계수를 해석함으로써 곡관부의 물질전달 특성에 대해 고찰하였다. 곡관부 상류의 직관부 내표면 안쪽과 바깥쪽에 요철을 설치하였을 때 국소열전달계수는 기본유동에 비하여 현저히 감소하여 요철의 위치와 형태에 따라 차이가 있으나 최대 24.9%까지 감소함을 확인하였으며, 곡관부에 가이드베인을 삽입하면 가이드베인에 의한 배관 내측면적 크기에 따라 차이가 있으나 국소열전달계수가 기본유동에 비해 최대 26.7%까지 감소함을 확인하였다.