내압 하의 두꺼운 곡관의 한계하중식들에 대한 실용성 평가

서보라; 김민제; 박준협

doi:10.3795/KSME-A.2022.46.7.629

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저자정보: 서보라 (경성대학교) 김민제 (경성대학교) 박준협 (경성대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 A권 대한기계학회논문집 A권 제46권 제7호(통권 제442호)

발행연도: 2022.7

수록면: 629 - 635 (7page)

DOI: 10.3795/KSME-A.2022.46.7.629

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본 연구에서는 가동 중인 초임계 화력발전소의 보일러에 사용되는 곡관들의 설계변수들과 그 값의 범위를 조사한 후 사용범위를 고려한 실험계획을 수립하여 설계변수의 주효과와 교호효과, 분산분석을 하였다. 설계변수 중 곡관의 두께가 한계하중에 가장 큰 영향을 주었고, 두께는 일정범위에서는 선형비례를 하지만 범위가 넓어지면 비선형적인 관계가 있다. 그리고 고온, 고압의 곡관의 설계에서 중요한 한계하중을 예측할 수 있는 지금까지 제안된 4개의 예측식에 대해서 그 식의 유용성을 평가해 보았다. 가동 중인 초임계 화력발전소의 보일러에서는 두께에 대한 평균반경의 비가 1.5~5 사이의 두꺼운 곡관이 사용됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 굽힘각이 45°, 90°, 135°, 180°의 유한요소 해석에 의해 계산된 한계압력과 제안된 한계하중 예측식에 의한 한계압력과 비교한 결과, Kim 등이 제안한 식이 굽힘각이 90°인 곡관에 대한 식임에도 불구하고 굽힘각이 다른 45°, 135°, 180°에 대해서도 좋은 예측 결과를 보인다.

#Bend Angle(굽힘각도) #Internal Pressure(내압) #FE Limit Load Analysis(유한요소 한계하중 해석) #Pipe Bend(곡관) #Limit Load Equation(한계하중식) #Supercritical Power Plant(초임계 발전소)

참고문헌 (8)

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Gim, J. M., Kim, S. H., Bae, K. D., Kim, Y. J. and Kim, J. S., 2017, “Applicability of the m-tangent Method to Estimate Plastic Limit Loads of Elbows and Branch Junctions,” Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 41, No. 6, pp. 499~505.

Goodall, I. W., 1978, Lower Bound Limit Analysis of Curved Tubes Loaded by Combined Internal Pressure and In-plane Bending Moment, Report RD/B/N4360, Central Electricity Generating Board, UK.

Lee, K. H., Kim, Y.-J., Budden, P. J. and Nikbin, K., 2009, “Plastic Limit Loads for Thick-Walled Branch Junctions,” The Journal for Strain Analysis for Engineering, Vol. 44, No. 2, pp. 143~148.

Kim, Y.-J., Je, J.-H., Oh, C.-S., Han, J.-J. and Budden, P. J., 2010, “Plastic Loads for 90° Thick-Walled Elbows under Combined Pressure and Bending,” Journal of Strain Analysis, Vol. 45, No. 2, pp. 115~127.

Lee, H. S., Kim, N. H. and Kim, Y. J., 2013, “Limit Loads for S-bends and U-bends under Internal Pressure and Bending Using Finite Element Analysis,” Proc. of the KSME 2013 Annual Fall Conference, pp. 2762~2764.

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