지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박동삼
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (3)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
배관은 기계, 전자, 전기 및 플랜트 등의 모든 산업 분야 응용기기로 많이 이용되고 있을 뿐만이 아니라 소방이나 화학 분야 등 안전과 관련된 분야에서도 폭넓게 사용되고 있으며 관련 제품의 기술개발과 함께 배관의 중요성도 날로 커지고 있다.
기존 에어컨 실외기 배관은 구리로 많이 제작하였지만, 최근 구리와 대비하여 높은 강도를 가지는 스테인리스 소재를 적용한 냉매 배관을 개발하여 판매하는 회사들이 나타나고 있으며, 원터치의 작업으로 비숙련자도 편리하게 시공할 수 있게 만들어진 배관 연결 제품도 개발되고 있어 원가절감을 기하고 있다.
배관의 연결 작업 때 용접자의 부주의로 인한 사고들도 많이 나타나고 있는데, 용접법의 대안으로 무용접 배관 연결의 중요성이 커지고 있다. 기밀성을 확보하고 시공을 빠르게 하며 비숙련자도 쉽게 배관작업이 가능한 등의 장점으로 원터치 탈착 방식이 최근 널리 선호되고 있다. 이에 따라 배관 소재를 구리에서 스테인리스로 변경하여 설계할 경우, 소재 변경에 대한 평가 기준이 필요하고 운전조건에 따른 소음, 진동, 강성, 안정성 및 강건성 등을 평가하지 않으면 안된다.
이에 본 연구는 기업체가 개발하고 그 검증을 요구한 두 원터치 삽입식 훅 조인트에 대하여 그 성능을 검증하고자 우선 유한요소법을 이용한 구조해석으로 응력과 변형을 구하여 구조의 안전성을 규명하였다. 또한, 훅 조인트를 배관과 체결할 때 배관과 훅 조인트 사이에 약간의 간격이 불가피하게 발생하여 난류의 유발 원인이 될 수 있는데, CFD 해석기법을 이용하여 배관 내부 난류의 유동 및 유동 유발 진동(Flow Induced Vibration) 특성을 분석하고 훅 조인트가 배관 내부의 유동에 미치는 영향을 검토하였다. 이러한 구조해석과 유동해석을 통하여 개발된 제품의 무용접 원터치 삽입 연결 때의 안전성과 유동 특성을 검증하였다.
구조해석 결과 두 소켓 모델에 나타나는 응력분포는 상대적으로 외경이 큰 모델 15.88 소켓의 응력이 전반적으로 크게 나타났으나 이 응력은 각 소재의 항복응력보다 현저히 낮아 두 모델 모두 구조적 안전성에는 문제가 없는 것으로 나타났다.
또한, 유동해석을 통하여 훅 조인트를 체결할 때 발생하는 압력과 진동을 규명한 결과 일반적인 배관의 고유진동수가 50Hz 이하에서 형성이 되는 것을 고려하면 난류유동에 의하여 유발되는 진동이 배관의 공진을 발생시킬 가능성은 희박한 것으로 판단되었다.
이러한 구조해석과 유동해석 결과 냉매용 배관과 배관을 연결하는 원터치 삽입식 조인트는 응력이나 압력 및 진동 등 모든 측면에서 안전하다는 결과를 확인하였다. 따라서, 주어진 사용 조건과 도면 및 사양서에 따라 결함 없이 제품이 제작된다면 개발 제품의 성능은 효율적일 것으로 판단되었다.
기존 에어컨 실외기 배관은 구리로 많이 제작하였지만, 최근 구리와 대비하여 높은 강도를 가지는 스테인리스 소재를 적용한 냉매 배관을 개발하여 판매하는 회사들이 나타나고 있으며, 원터치의 작업으로 비숙련자도 편리하게 시공할 수 있게 만들어진 배관 연결 제품도 개발되고 있어 원가절감을 기하고 있다.
배관의 연결 작업 때 용접자의 부주의로 인한 사고들도 많이 나타나고 있는데, 용접법의 대안으로 무용접 배관 연결의 중요성이 커지고 있다. 기밀성을 확보하고 시공을 빠르게 하며 비숙련자도 쉽게 배관작업이 가능한 등의 장점으로 원터치 탈착 방식이 최근 널리 선호되고 있다. 이에 따라 배관 소재를 구리에서 스테인리스로 변경하여 설계할 경우, 소재 변경에 대한 평가 기준이 필요하고 운전조건에 따른 소음, 진동, 강성, 안정성 및 강건성 등을 평가하지 않으면 안된다.
이에 본 연구는 기업체가 개발하고 그 검증을 요구한 두 원터치 삽입식 훅 조인트에 대하여 그 성능을 검증하고자 우선 유한요소법을 이용한 구조해석으로 응력과 변형을 구하여 구조의 안전성을 규명하였다. 또한, 훅 조인트를 배관과 체결할 때 배관과 훅 조인트 사이에 약간의 간격이 불가피하게 발생하여 난류의 유발 원인이 될 수 있는데, CFD 해석기법을 이용하여 배관 내부 난류의 유동 및 유동 유발 진동(Flow Induced Vibration) 특성을 분석하고 훅 조인트가 배관 내부의 유동에 미치는 영향을 검토하였다. 이러한 구조해석과 유동해석을 통하여 개발된 제품의 무용접 원터치 삽입 연결 때의 안전성과 유동 특성을 검증하였다.
구조해석 결과 두 소켓 모델에 나타나는 응력분포는 상대적으로 외경이 큰 모델 15.88 소켓의 응력이 전반적으로 크게 나타났으나 이 응력은 각 소재의 항복응력보다 현저히 낮아 두 모델 모두 구조적 안전성에는 문제가 없는 것으로 나타났다.
또한, 유동해석을 통하여 훅 조인트를 체결할 때 발생하는 압력과 진동을 규명한 결과 일반적인 배관의 고유진동수가 50Hz 이하에서 형성이 되는 것을 고려하면 난류유동에 의하여 유발되는 진동이 배관의 공진을 발생시킬 가능성은 희박한 것으로 판단되었다.
이러한 구조해석과 유동해석 결과 냉매용 배관과 배관을 연결하는 원터치 삽입식 조인트는 응력이나 압력 및 진동 등 모든 측면에서 안전하다는 결과를 확인하였다. 따라서, 주어진 사용 조건과 도면 및 사양서에 따라 결함 없이 제품이 제작된다면 개발 제품의 성능은 효율적일 것으로 판단되었다.
목차
국문초록 i목 차 iii표 목 차 ⅴ그림목차 vi제 1 장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 4제 2 장 해석 대상 제품의 구성 62.1 해석모델 제품의 형태 및 특성 62.2 제품의 2차원 단면 형상 72.3 체결원리 92.4 제품의 특징 92.5 구성 부품의 형상 및 소재 11제 3 장 유한요소해석 기초이론 173.1 개요 173.2 해석방법 27제 4 장 유동해석 344.1 개요 344.2 수치해석조건 394.3 해석 결과 43제 5 장 결론 및 고찰 1175.1 구조해석 1175.2 유동해석 118참고문헌 119ABSTRACT 121
최근 본 자료
댓글(0)
0