27 CTCS (Condenser Tube Cleaning System) 효율 향상을 위한 엔지니어링 컨설팅 프로젝트 파일
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우리회사는 기술연구소는 울산화력의 순환수관 엔지니어링 컨설팅 계약을 체결하였습니다. 울산화력은 우리나라 산업의 수도라 할 수 있는 울산광역시에 설립되어, 녹색산업의 글로벌 거점도시에 에너지를 공급하는 것을 목표로 두 가지 발전방식을 가지고 있습니다. 청정연료인 LNG를 사용하는 복합화력은 가스터빈과 스팀터빈을 함께 사용하는 복합 발전으로 계통수요에 대한 신속한 대응을 통해 전력계통의 안정적 운영에 기여하고 있고, 초 저유황류를 사용하는 기력발전소는 400MW급 3기로 국내 최대 설비용량인 1,200MW를 보유하여 지금까지 울산 산업단지와 인근지역에 안정적으로 전력을 공급하여 대한민국 경제성장에 이바지하여 왔다고 합니다. 당사는 울산화력발전소 내 순환수관 부분에 대한 엔지니어링 컨설팅 프로젝트를 성공적으로 완수하여, 울산화력의 안정적인 발전소 운영에 일익을 담당하고자 합니다. 본 과제 발주처는 " 울산화력발전소 내 순환수관에서 발생한 문제를 해결하기 위해 다각적인 조치를 취해 해결하고자 했으나, 순환수관 유동을 육안으로 확인할 수 없는 상황에서 열 유체 시뮬레이션을 통하지 않고는 해결방법이 없다고 판단하여, 열유체 분야 엔지니어링 컨설팅 분야 업무로 유명한 (주)델타이에스에 과제를 의뢰하여 1D + 3D CFD 시뮬레이션 기술을 통한 현 설비의 문제점을 진단하고, 설비 개선 방안을 찾아내 고효율 발전소 운영에 기여하고자 한다 " 고 밝혔습니다. 화력발전소 내 CTCS (condenser tube cleaning system) 는 콘덴서 관 내로 스폰지 볼을 삽입하여 스폰지 볼이 관을 통과하면서 관 내벽에 붙어 있는 각종 이물질 등을 깨끗하게 청소하는 기술로써 대부분의 발전 및 선박 열교환기 등의 콘덴서 관 청소에 많이 사용하고 있는 방법이다. 아래 동영상은 개략적인 CTCS의 이해를 돕기위한 것이다. (https://www.youtube.com/watch?v=7kHTs-emQ_o) 본 엔지니어링 컨설팅 과제는 아래와 같은 순서로 진행 되었다. 1. 1D 시스템 시뮬레이션을 수행하기 위한 해석 조건으로 국부적인 장치에 대한 3D CFD 해석 수행 2. 3D CFD 해석에서 얻어진 결과를 1D 시스템 시뮬레이션을 위한 해석조건으로 활용 3. 화력발전소 내 전체 배관망 1D 시스템 시뮬레이션 수행 4. 콘덴서 라인에 대한 3D CFD 해석을 수행 (이때 1D 시스템 시뮬레이션에서 구한 값으로 해석조건에 사용) 본 해석에 사용된 프로그램은 아래와 같다. 1D 시스템 시뮬레이션 - Flowmaster V7.9.5 3D CFD 해석 - FloEFD V16.0 , XFlow V2016. 아래는 발주처에서 제공한 P&ID와 ISO 자료를 바탕으로 Flowmaster S/W의 모델링 자료 이다. 상기 배관망 전체에 대한 1D 시스템 시뮬레이션의 해석조건을 위해 국부적인 3D CFD 해석을 수행하여 각 부품의 특성데이터를 확보하고 이를 1D 시스템 시뮬레이션에 활용하였다. 드브리스 필터 유동특성 데이터 확보를 위한 3D CFD 해석 콘덴서 전, 후단의 유동특성 확보를 위한 3D CFD 해석 수행 스폰지 볼 회수를 위한 볼 스트레이너의 유동특성을 위한 3D CFD 해석 및 스폰지 볼 특성에 따른 물성치 확보 위와 같은 1D+3D co-simulation을 통해 얻어진 결과는 아래와 같다. 기존 설비라인에 대한 볼 회수율 성능 파악을 위한 시뮬레이션 결과 볼 회수율 성능 향상을 위해 콘덴더 전, 후단의 배관라인과 볼 스트레이너 형상을 변경하여 3D CFD 해석을 수행한 후 최적성능을 갖는 최적형상 설계안을 확보 하였다. 아래는 최적 볼 회수율 성능을 갖는 설계 변경 후의 3D CFD 해석 결과. 가장 좋은 볼 회수율 성능을 갖는 최적 설계안을 확보할 수 있었음. 위에서 진행된 엔지니어링 컨설팅 프로젝트를 수행을 통해 확보된 최적 설계안은 기존 운전중인 CTCS 의 일부 배관라인가 볼 스트레이너의 형상변경에 활용될 계획이다. 상기 과제에 궁금하신 부분은 당사로 문의 하여 주시기 바랍니다. (주)Delta ES TEL: 070 8255 6001
26 자동차 디젤엔진 냉각수 유동 및 열 해석 파일
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CFD 해석 프로그램을 사용하여 디젤엔진 냉각수 유동 및 온도 해석 등을 수행하였다. 본 해석의 목적은 빠른 시간 내 자동으로 냉각수 유동 및 온도 해석을 수행할 수 있도록 하는 방법을 개발하는 것이다. 적용엔진은 디젤엔진으로 국부적으로 설계 형상이 약간 다른 경우에 대한 냉각수의 냉각특성을 파악하기 위한 것이다. 냉각수 유동 및 온도 특성 파악을 CFD 해석을 위한 격자계 구성 위한 엔진 형상 CFD 해석에 소요된 공정별 투입 시간 내역 작업내용 시간(hr) 작성상세 CAD 정리 0.4 CFD S/W의 CAD healing 기능 사용 CFD 해석 세팅 0.1 해석조건 등 설정 CFD해석을 위한 mesh 생성 0.05 격자 생성 CFD 해석 수행 1.7 해석( interation 300) 수렴 결과정리 및 분석, 보고서 1 해석결과 정리 및 보고서 작성 총 작업시간 3.3  사용한 PC 사양intel i7-2700K quad core, 3.5GHz CPU with 32GB RAM 냉각수 유동 속도분표 (I) 냉각수 유동 속도분표 (II) 냉각수 유동 온도 분표 (I) - FloEFD S/W를 사용하여 디젤엔진 냉각수 유동 및 온도 해석을 수행하였다. - 격자테스트 결과 본 해석 진행에 약 60만개의 격자를 사용하여 수행하였다. - 전체 해석에 소요된 시간은 3D CAD 파일을 받은 후 부터 약 3.3시간 이내 소요 되었다. - 속도분포를 비교하여 보면, 결과의 상이점을 찾기 힘든 부분이 존재함을 알 수 있다. - 압력분포의 경우 CASE 2 모델이 CASE 1 모델에 비해 더 좋을 것임을 알 수 있었다. - 온도분포의 경우 압력장에 의한 영향으로 실린더 헤드에서 CASE 2 모델의 온도 분포가 CASE 1에 비해 더 양호함을 확인 하였다.
25 자동차 프론트 임팩트 빔의 강성해석 수행 파일
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24 물탱크 지반공사시 철근 콘크리트 구조물의 구조안정성 평가 파일
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23 에스켈레이터 구조 안정성 분석 파일
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22 파이프 지지대 설계 값 도출을 위한 공학분석 파일
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21 하수슬러지 자원화시설 내 화재 및 피난 시뮬레이션 파일
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20 CFD 해석을 통한 여재 손실 저감형 트러프 효율 해석 파일
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19 미적분사와 선회류를 이용한 악취제거 장치 성능 평가 파일
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18 CFD를 통한 정수처리장 내 슬러지 형성 저감을 위한 구조 설계 해석 파일
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17 펌프장 목표 토출량 확보를 위한 유동 해석 파일
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16 XFlow를 이용한 천해파 수립자 운동 해석 파일
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● 연구 내용 : 아래 그림과 같은 해양 조건에서 조파판을 사용하는 시험모형을 똑같이 모사하여 파도를 만들고, 이때 파랑 내부의 유체 운동이 실제 해양에서 나타나는 수립자 모형을 구현할 수 있는지에 대해 연구하였다.해양 기저 면에 그림과 같은 토목 공사용 콘크리트 자재인 핵사포드를 설치한 후, 해수에 의한 물체 주위의 유동과 저 항 등을 계산하여, 조류 영향으로 핵사포드가 이동하는 경로 추적에 대한 기초 연구로 수행하였다. XFlow 해석 도메인 (70m X 8m X 10m) ● 경계조건 - 물성값 : 밀도 = 998.3 [kg/m3], 점도 = 1.0 [mPas] - 수치해석 방법 : 비정상 비압축성 3차원 난류 유동 Free surface external (single-phase) model Turbulence model: LES( WALE) - 운전조건 : 수심 5[m], 파고 1.5[m], 주기 3[sec], 파도속도 5[m/s] ● 해석 결과 (천해파의 수립자운동 비교) 그림 9.6 심해, 중간깊이 그리고 천해에서 파의 유선과 궤적 그림1 그림 9.6 심해, 중간깊이 그리고 천해에서 파의 유선과 궤적 ● Summary 조파판을 이용하여 천해에서 진행파를 생성하였으며, 이때, 생성된 파의 특성은 수심 5[m], 파고 1.5[m], 주기 3[sec], 파도 속도 5[m/s]이다. XFlow를 이용하여 구현된 천해파의 수립자운동은 참고문헌의 유선 오일러식 표현과 잘 일치되는 것을 확인하였으며, XFlow는 연안류를 포함하는 해빈류 해석, 천해파 해석 등에 매우 좋은 결과를 나타낸다.
15 FloEFD를 이용한 FAN 풍동 기류 Simulation 파일
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14 담뱃불에 의한 낙엽 화재 발생 시뮬레이션 결과 보고서 파일
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13 CFD를 이용한 연도 시뮬레이션 파일
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▣ 과제 목적 - 본 해석의 주 목적은 OO전자 사업장에 설치된 가스보일러 연도 시뮬레이션을 수행하여, 특히 가스보일러의 저부 하시 (MCR 30%) 발생되는 ECO후단의 압력진동 현상을 파악하는데 있다. 현 설비의 저부하시에 ECO후단 압력 진동은 약 ±20mmH2O, 연돌상단 부분(상단에서 2m 하부)은 약 0~2 mmH2O 로 측정되고 있다. 특이점은 가스보일러의 고부하시(MCR 100%)에는 이러한 압력진동 현상이 발생되지 않는 점 이다. ▣ 보일러 연도 및 연돌의 구성도 ▣ MCR 30%와 MCR 100%의 결과 검토(정압분포, Pa) - 해석조건: ECO후단유량~MCR 30%=9000m3/hr, MCR 100%=30000m3/hr . 해석 결과에 의하면, 표.1에서 MCR30%는 연도 및 연돌에서 압력차가 -39.4[Pa]이며, MCR100%는 98.7[Pa]이 발생 된다. 이것은 MCR30%인 경우는 연돌효과에 의하여 ECO후단에서 음압이 발생되며, 이는 보일러 가압이 없어도 배기가스가 충분히 잘 배출될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 표.2에서 ECO후단의 사각덕트에서 원형덕트로 변경구간인 호퍼구간 과 90도 곡관 후단에서 발생되는 압력 강하를 비교하면, 압력 강하는 MCR30%에서 약 24.26[Pa], MCR 100%에서 약 59.27[Pa]의 압력 강하가 발생되어 연소 가스 유량이 상대적으로 많은 MCR 100%에서 더 많이 발생되는 것을 확인하 였다. 결과적으로 단순히 연도에서 발생되는 정압분포로 해석결과를 검토해보면 MCR30%가 MCR100%보다 연도 통풍력이 좋은 것으로 판정되어 압력진동 원인을 찾기 힘들다. ▣ MCR 30%와 MCR 100%의 결과 검토(속도분포, m/s) - 해석조건: ECO후단유량~MCR 30%=9000m3/hr, MCR 100%=30000m3/h 해석결과에 의하면, MCR30%는 연돌커버에서 배기가스의 최대유속: 약4[m/s]이며, MCR100%는 최대 유속: 11[m/s]이 발생 된다. 일반적으로 배기가스의 대기확산을 높이기 위하여 연돌에서 배기가스의 평균 유속을 높게(15~20m/s 이상) 유지 하지만 현 설비는 배기 가스에 오염물질이 없으므로 상대적으로 연돌의 직경을 크게 유지하였으며, 연도 및 연돌 의 배기 저항도 작게 유지됨. 연돌커버에서 배가스 배출시의 큰 문제점은 발견되지 않음. ▣ MCR 30, 50, 70, 100%의 결과 검토(정압분포, Pa) - 해석조건: ECO후단유량~MCR 30%=9000m3/hr, MCR 100%=30000m3/h 해석 결과에 의하면, MCR이 증가할수록 연도에서 압력손실도 증가되는 당연한 결과가 나타나므로, 저부하시의 압력진 동의 원인을 찾기 어렵다. ▣ MCR 30% 결과 검토(정압분포, Pa) - 해석조건: ECO후단 총압력조건(total pressure)~MCR 30%=-38.66[Pa] ECO후단의 경계 조건을 총압력으로 설정한 경우, 연도에서 발생되는 압력 진동폭 및 압력 진동에 의한 유량 변화를 검토 하였다. 해석결과에 의하면 MCR30%의 유량을 만족하는 총압력조건에서 연도의 난류유동에 의하여 발생되는 유량변화 (표1.)는 전체 평균 유량의 약 2%정도이며, ECO후단의 유량 변화폭은 약 1.6%로 더 작았다. 또한 연돌 커버의 정압 진동 폭은 약 1.4[pa] 정도로 나타났다. * 본 해석결과는 전북대학교 항공우주공학과 실험공력실험실 및 한서대학교 항공기계공학과와 공동연구로 수행되었 으며, CFD S/W 라이센스 사용을 허락해준 상기 대학에 감사를 드립니다
12 화재 및 피난 시뮬레이션 파일
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▣ 화재 및 피난 시뮬레이션 목적 -화재로 인한 인명피해의 대부분은 화염 보다는 연기질식이다. 따라서 화재발생시 신속히 화재 영역에서 벗어나는 것이 인명피해를 줄일 수 있는 가장 중요한 요소이다. -화재 시뮬레이션의 해석 영역은 인구 밀집도가 가장 높아 화재 발생시 인명 피해 발생 확률이 가장 높을 것으로 예상되 는 관리동을 대상으로 화재 시뮬레이션을 수행하여, 시간 경과에 따른 연기 및 열의 거동, 연기 층의 높이를 검토한다. -화재로 인한 안정성 평가는 화재 시뮬레이션의 연기 층 하강 속도와 피난 시뮬레이션의 대피 시간을 검토한다. ▣ 화재 시뮬레이션 -해석 방법 : CFD, TRANSIENT 해석(시간에 따른 해석) -해석 항목 : 화재시 발생하는 연기의 발생 및 이동 형태, 온도 분포, 화염의 성장/확산 형태 예측, 실내 유동 분포, 등 -사용 프로그램 : Fire Dynamics Simulator (FDS) v5.2.2 (NIST, USA) ▣ 화재 시뮬레이션 형상 및 조건 화재발생위치 & 3차원 형상 ▣ 화재 시뮬레이션 결과 ▣ 피난 시뮬레이션 주어진 공간 내에서 화재 등 긴급 상황이 발발하였을 경우 내부에 위치한 사람들의 대피 상황을 Simulation을 통하여 분석 하고 화재해석 결과와 비교하여 안전성 평가. ▣ 피난 시뮬레이션 형상 및 조건(시나리오I) 화재 발생위치, 피난 경로 및 EXIT ▣ 피난 시뮬레이션 결과(시나리오I) 따라서, 현재 고려된 화재/피난 시뮬레이션 조건에서 연기로 인한 인명피해는 발생되지 않고 안전하게 피난이 완료될 것으 로 판단됨.
11 대기오염물질의 확산 해석 파일
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▣ 해석목적 ??에너지타운의 stack에서 배출되는 연소가스 속에 포함된 대기오염물질인 황산화물, 질소산화물, 염화수소,일산화탄소 그리고 먼지에 대하여 대기중으로 확산 되어 주변 지역에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통하여 분석하고 대기오염물질의 배출허용기준의 만족 여부를 분석하는데 있다. ▣ 내용 본 해석은 환경에너지 센터동, 연돌/전망대, 관리동 및 기타 건물을 포함한 공간을 대상으로 하여 해석모델을 설정하였다. ▣ 대기오염물질의 확산 해석의 결론 대기 확산 유동 해석 : 배출량 허용 기준 내에서 소각장 연돌을 통해 배출되는 대기오염물질 및 미세 먼지를 제주 지역의 연평균 풍속과 풍향을 고려하여 해석한 결과, 대부분의 대기오염 물질과 미세 먼지는 90% 이상이 공중으로 부유하므로 주변에서 거주하는 거주민에게는 거의 영향을 주지않을 것으로 판단된다. 연돌에서 배출 되는 일산화탄소는 88.22(5.12)이하이며 대기 오염 물질의 배출 허용기 준인 50(12) 만족하며, 염화수소는 35.29(5.12)이하이며 대기오염물질의 배출허용기준인 20(12)을 만족하며 질소산화물은 123.51(5.12)이하이며 대기오염물 질의 배출허용기준인 70(12)을 만족하며 황산화물은 52.92(5.12)이하이며 대기오염물질의 배출허용기준인 30(12)을 만족 하며, 미세먼지는 35.29(5.12)이하 이며 대기오염물질의 배출허용기준인 20(12)을 만족하는 것으로 판단된다.
10 소각로 내부의 환기 해석 파일
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9 소각로 내부의 악취 해석 파일
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▣ 해석 목적: - ???의 탈수기실에서 발생되는 악취분포를 전산유체해석을 통해 정성적으로 파악하고 탈취덕트에 의한 악취의 제거 성능 을 평가하여 설계자료에 응용하는 데 있다. - 전산유체역학(CFD)해석을 통하여 기류분포, 악취성분 분포 및 환기(공기령) 등을 예측한다. ▣ 내용 - ??? 환경 에너지동 악취 시뮬레이션은 탈수기실 공간을 대상으로 하며, 탈취덕트 및 주요 기계장치 등을 배치하여 해석 모델을 설정하였다. 기류 분포 - 유선(Streamlines) 기류 분포 - 속도 및 벡터 분포 기류 분포 - 속도 및 벡터 분포 악취해석 - 황화수소농도(H2S) 악취해석 - 황화수소농도(H2S) ▣ 악취해석 결론 탈수기실을 모델로 구성한 공간내의 기류 분포와 오염물질의 분포에 대한 해석을 수행하여 다음과 같은 내용을 확인 하였다. - 탈수기실에 대한 유동장 및 속도벡터를 이용하여 살펴본 결과, 탈취덕트에서 배출되는 평균유속은 약 --[m/s]이고 최저 및 최대유속은 각각 약 --[m/s]과 --[m/s]으로 특정구간에 정체 없이 원활히 탈취가 이루지는 것을 확인. - 탈취덕트로 배출되는 총 유량은 --[CMM]로 탈수기실 내 평균 압력은 --[Pa]로 음압분포를 나타내므로 악취의 실 외유출은 없을 것으로 판단됨. - 탈수기실 내 황화수소 평균농도는 --[PPM]으로 지정악취물질 설계기준과 유사하나 탈수기실의 부압 유지로 인하 여 외부 유출은 없는 것으로 판단되며, 암모니아 평균농도는 --[PPM]으로 지정악취물질 설계기준인--[ppm]보다 낮게 제어되고 있으므로 탈취시스템은 효과적인 것으로 판단됨. - 탈수기실의 평균 공기령은 약 6.98[min]으로 시간당 환기횟수는 약 8.60회로 나타남.
8 CFD 해석을 통한 소수력 발전소 수차성능 개량 사업과제 파일 [1]
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