Axial Control Valve의 유동장 해석

Abstract

국문요지

현재 Plant에서 유량을 제어하기 위해 여러 종류의 밸브가 사용되고 있다. 유체의 압력, 속도, 유량 등을 제어하는 밸브를 Control Valve라 하며, Pneumatic Actuator, Motor등을 통해 제어를 한다. Globe, Butterfly, Ball Valve 등의 많은 밸브들은 밸브 Body내부와 Trim의 형상에 따라 내부 유동이 변화되고, 배관 내의 유체 조건에 따른 Cavitation, Flashing현상이 발생되는 구조적 한계점을 갖고 있다. 본 연구는 배관 및 밸브에 발생되어지는 Cavitation 및 Flashing 현상을 최소화 하고 저감시키기 위한 연구로서, 현재 국내에서 아직 채택한 사례가 없는 것으로 확인되어지는 유럽의 목벨트사의 Axial Valve 디자인을 이용하여, 수치해석 및 Sample을 제조하고 실험을 수행하였다. 수치 해석 시, 유동은 액체 이상유동, 정상상태, 삼차원, 비압축성 난류 유동으로 가정하여 ANSYS 12.0 CFX를 이용하였으며, 50A Port Size의 Axial Control Valve를 제작하여 실험하였다. 각 테스트는 일반 Trim을 사용하였을 때와 Silencer를 내부에 설치하였을 때, 유동 경향성을 분석하였고, 제작된 Valve의 배관 후단에서 출력되는 유동과 기포발생에 대해 관찰 하였고 다음과 같은 결론을 얻었다. Axial Valve에서의 초기 Disc열림에 따른 밸브 출구 측의 압력과 속도의 변화가 심함에도 유동의 안정이 빠르게 나타났다. 또한 일반 Cage Type과 Silencer의 장착 시에도 서로 다른 유동의 현상과 차이를 규명하였다. 이번 연구를 통해 산업현장의 까다로운 환경의 조건에서 Axial Valve가 적용이 되고, 국내의 연구가 다양하게 확대 될 수 있는 계기가 될 것으로 사료된다.