KR101666846B1 - Device for Improving Flow Uniformity for Stack - Google Patents

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KR101666846B1 KR1020150080431A KR20150080431A KR101666846B1 KR 101666846 B1 KR101666846 B1 KR 101666846B1 KR 1020150080431 A KR1020150080431 A KR 1020150080431A KR 20150080431 A KR20150080431 A KR 20150080431A KR 101666846 B1 KR101666846 B1 KR 101666846B1
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Abstract

The present invention relates to a device for improving flow uniformity for a stack. The device for improving flow uniformity for stack is installed at the front end of a sample sampling shroud nozzle to minimize a recirculation region in the inner flow field of a stack (or a circular duct), and includes a flow mixer of a flow mixing function which does not affect the flow uniformity of fluid in a nozzle installation position. Thereby, uniformity for exhaust gas flow can be secured and improved in the stack (or the circular duct). Reliability for sample sampling can be improved. The leakage of radioactive gas can be prevented. A degree of air pollution can be reduced.

Description

스택의 유동 균일성 개선 장치{Device for Improving Flow Uniformity for Stack}[0001] Device for Improving Flow Uniformity for Stack [

본 발명은 스택의 유동 균일성 개선 장치에 대한 것으로, 원자력발전소나 방사성폐기물시설, 핵연료취급건물 등에서 스택이나 덕트를 통하여 외부로 유출되는 먼지입자나 방사능물질 등을 샘플링하는 쉬라우드 노즐의 설치위치 선정 조건에 부합되도록 스택 내에 설치하여 배기되는 기체의 유동 균일성을 개선하고 유동각을 줄이는 기능을 갖는 스택의 유동 균일성 개선 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for improving the uniformity of flow of a stack, and more particularly, to an installation position of a shroud nozzle for sampling dust particles or radioactive materials flowing out through a stack or a duct in a nuclear power plant, a radioactive waste facility, The present invention relates to a device for improving the uniformity of flow of a gas to be exhausted and a device for reducing the flow angle by installing the stack in a stack to meet conditions.

원자력발전소 및 핵연료취급 시설 등에서 방사능감시계통(RMS, Radiation Monitoring System)은 스택(stack)이나 덕트(duct)의 끝단에 설치하여 대기로 방출되는 먼지입자 및 방사능물질이 누출되는 것을 감시하고 관측하는 수단이며, 이 시스템은 대표시료 샘플링 프로브(representative sampling probe)인 쉬라우드 노즐(shroud nozzle)과 분석장치 등으로 구성된다. 이들 먼지 혹은 방사성물질은 대기방출을 위한 배기계통에 설치된 공기정화설비(AHU, Air Handling Unit)를 지나면서 정화된 후 스택이나 덕트를 통해 대기로 방출되도록 설계하는 것이 일반적이나, 공기정화설비의 헤파(HEPA, 고성능입자제거필터)여과기 혹은 활성탄여과기가 손상 되었거나 설치상의 문제가 있는 경우 또는 사고시 방사성 입자의 누출여부를 방사능감시계통(RMS)을 통해 감시하고 있다.Radiation monitoring system (RMS) in nuclear power plants and nuclear fuel handling facilities is installed at the ends of stacks or ducts to monitor and observe the leakage of dust particles and radioactive materials to the atmosphere. This system consists of a shroud nozzle, which is a representative sampling probe, and an analyzer. These dusts or radioactive materials are usually cleaned through an air handling unit (AHU) installed in an exhaust system for air release and then designed to be discharged to the atmosphere through stacks or ducts. However, (HEPA, High Performance Particle Removal Filter) The radioactive monitoring system (RMS) monitors the leakage of radioactive particles when the filter or activated carbon filter is damaged, there is a problem with the installation, or in case of an accident.

이 계통의 각 구성품들은 ANSI N 13.1(1999), ISO2889(2010), KEPIC NRB6000(2010)의 기술기준에서 제시하고 있는 시료채취 노즐의 위치 선정 기준 및 기체유출물계통의 시료채취 이송배관에서 입자침적에 의한 시료손실량 산정 등을 검토하여 상기 기술기준에서 제시하고 있는 허용기준(acceptance criteria)을 충족하는지 검토하게 된다. 특히, 쉬라우드 노즐은 최초 설치 시에 위치 선정이 적절한지를 검증시험 또는 실험실 실험이나 유동해석을 통하여 확인할 것을 의무화하고 있으며, 주기적인 점검을 통해 계통의 신뢰성 확보를 요건화하고 있다.Each component of this system is required to meet the standards for the location of sampling nozzles as specified in the technical standards of ANSI N 13.1 (1999), ISO 2888 (2010) and KEPIC NRB 6000 (2010) And examines whether the sample meets the acceptance criteria set out in the Technical Standard. In particular, shroud nozzles are required to verify whether the position of the shroud nozzle is appropriate during the initial installation through verification test, laboratory test or flow analysis, and it is necessary to ensure the reliability of the system through periodic inspection.

상기의 기술기준에서 기술하고 있는 시료채취용 쉬라우드 노즐 설치위치에 검증 항목은 속도분포의 균일성, 유동각 측정을 통한 선풍(Cyclic Flow) 여부의 확인, 10㎛ 입자 및 추적가스를 이용한 입자분포 및 가스분포 등이다.The verification items for the shroud nozzle installation position described in the above technical standards are the uniformity of the velocity distribution, the confirmation of the cyclic flow through the flow angle measurement, the particle distribution using the 10 탆 particles and the trace gas And gas distribution.

다음의 표 1은 이들 항목 각각에 대한 허용기준을 나타낸 표이다. 여기서, 변이계수(COV, Coefficient of Variance)는 유체 속도의 평균값에 대한 유체 속도의 표준 편차 비율 즉, COV(%) = 속도의 표준편차/속도평균값 ×100과 같이 정의된다.Table 1 below shows the tolerance criteria for each of these items. Here, COV (Coefficient of Variance) is defined as the standard deviation ratio of the fluid velocity to the mean value of the fluid velocity, that is, COV (%) = standard deviation of velocity / average value of velocity × 100.

특 성Characteristics 방 법 론Methodology 허용기준Acceptance criteria 스택 또는 덕트에서 유동이 선풍인지를 결정하기 위한 측정Measurements to determine if the flow in the stack or duct is a wind blow 40 CFR 60, App. A Method 140 CFR 60, App. A Method 1 평균 유동각이 20˚ 이내일 것The average flow angle should be within 20˚. 대형 덕트(0.3 m 이상)와 소형 스택 및 덕트(0.3 m 이하)에서 속도 분포Velocity distributions in large ducts (> 0.3 m) and small stacks and ducts (<0.3 m) 스택 또는 덕트의 중앙 2/3 단면적에 대해 40CFR60, App. A, Method 1(Figure 1-2)에 근거하여 측정지점을 선정함. 시료채취 구역을 적절히 포괄하기 위하여 추가적인 지점 또는 구역이 필요할 수 있음For the center 2/3 cross-sectional area of the stack or duct 40CFR60, App. A, Method 1 (Figure 1-2). Additional points or areas may be required to adequately cover the sampling area 변이계수(COV)는 최소한 스택 단면적의 2/3을 포함하는 스택의 중심 부분에 대하여 20 % 를 초과하지 않을 것The coefficient of variation (COV) shall not exceed 20% for the central part of the stack containing at least 2/3 of the stack cross-sectional area. 소형 및 대형 스택과 덕트에서 추적자 기체 농도 분포Trace gas concentration distribution in small and large stacks and ducts 스택 또는 덕트의 중앙 2/3 단면적에 대해 40CFR60, App. A, Method 1(Figure 1-2)에 근거하여 측정지점을 선정함. 시료채취 구역을 적절히 포괄하기 위하여 추가적인 지점 또는 구역이 필요할 수 있음.For the center 2/3 cross-sectional area of the stack or duct 40CFR60, App. A, Method 1 (Figure 1-2). Additional points or areas may be required to adequately cover the sampling area. 변이계수(COV)는 최소한 스택 단면적의 2/3을 포함하는 스택의 중심 부분에 대하여 20 % 를 초과하지 않을 것The coefficient of variation (COV) shall not exceed 20% for the central part of the stack containing at least 2/3 of the stack cross-sectional area. 소형 및 대형 스택과 덕트에서 최대 추적자 기체 농도Maximum tracer gas concentration in small and large stacks and ducts 스택 또는 덕트의 중앙 2/3 단면적에 대해 40CFR60, App. A, Method 1(Figure 1-2)에 근거하여 측정지점을 선정함. For the center 2/3 cross-sectional area of the stack or duct 40CFR60, App. A, Method 1 (Figure 1-2). 변이계수(COV)는 최소한 스택 단면적의 2/3을 포함하는 스택의 중심 부분에 대하여 30 %를 초과하지 않을 것The coefficient of variation (COV) shall not exceed 30% for the central part of the stack containing at least 2/3 of the stack cross-sectional area. 소형 및 대형 덕트에서 에어로졸 입자 농도 분포Aerosol Particle Concentration Distribution in Small and Large Ducts 40CFR60, App. A, Method 1(Figure 1-2)에 근거하여 측정지점을 선정함. 시료채취 구역을 적절히 포괄하기 위하여 추가적인 지점 또는 구역이 필요할 수 있음.40CFR60, App. A, Method 1 (Figure 1-2). Additional points or areas may be required to adequately cover the sampling area. 변이계수(COV)는 최소한 스택 단면적의 2/3을 포함하는 스택의 중심 부분에 대하여 20 % 를 초과하지 않아야 함.The coefficient of variation (COV) should not exceed 20% for the central part of the stack containing at least 2/3 of the stack cross-sectional area.

통상 대표시료 채취용 쉬라우드 노즐은 배기계통의 스택(혹은 덕트) 끝단에 위치한 공기정화설비의 후단에 설치된다는 점에서 설치가 잘못될 경우 시료 샘플링에 상당한 오차를 야기하게 된다.In general, the shroud nozzle for sampling is installed at the rear end of the air purification unit located at the end of the stack (or duct) of the exhaust system, so that a mistake in installation causes a considerable error in sample sampling.

이처럼 시료 샘플링에 중요한 샘플링 노즐은 균일한 유동장 내에 설치되는 것이 바람직하나, 스택(혹은 덕트)의 설치 여건에 따라 허용조건을 충족하지 못할 경우가 있다. 이에 대한 대처방안은 스택(혹은 덕트) 내부에 유동 균일성 장치를 설치하여 이를 개선하는 것이 바람직하다.The sampling nozzle, which is important for sample sampling, is preferably installed in a uniform flow field, but the allowable conditions may not be satisfied depending on the installation conditions of the stack (or duct). A countermeasure to this is to improve the flow uniformity device in the stack (or duct).

예를 들어, 도 1과 같이 각각의 배기계통에 설치하고 있는 공기정화계통을 거쳐 스택(혹은 덕트)로 연결(junction)되는 분지관이 스택(혹은 덕트)의 일측과 90도 내외로 연결되고, 분지관 연결위치에서 스택(혹은 덕트)의 출구까지 거리가 스택 수력학적 직경의 10배가 되지 않는 경우, 배기되는 유체의 유동성이 균일하지 못하고 쉬라우드 노즐 허용기준을 만족하지 못하므로 스택(혹은 덕트) 내부에 유동균일화 장치인 플로우 믹서를 설치할 필요가 있다. 다음은 이 조건에 적합한 플로우 믹서 형상에 대한 기술이다.For example, as shown in FIG. 1, a branch pipe connected to a stack (or a duct) through an air purification system installed in each exhaust system is connected to one side of a stack (or a duct) If the distance from the branch pipe connection to the outlet of the stack (or duct) is not 10 times the stack hydrodynamic diameter, the fluidity of the exhausted fluid is not uniform and the stack (or duct) It is necessary to provide a flow mixer as a flow uniformizing device inside. The following is a description of a flow mixer shape suitable for this condition.

특허문헌 001 국내등록특허 제10-1346634호(2013.12.24. 등록공고)Patent document 001 Domestic registered patent No. 10-1346634 (Registration notice on December 24, 2013) 특허문헌 002 국내등록특허 제10-1346633호(2013.12.24. 등록공고)Patent Document 002 Domestic Registration No. 10-1346633 (Registration Announcement on December 24, 2013)

전술된 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 상기의 기술기준에서 제시하고 있는 속도 변이계수 및 평균 유동각에 대한 허용기준을 충족하도록 스택(혹은 덕트)의 유동 균일성 개선용 장치를 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.The present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a device for improving flow uniformity of a stack (or a duct) so as to satisfy a permissible standard for a velocity variation coefficient and an average flow angle, Respectively.

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전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시료 샘플링 쉬라우드 노즐 전단에 설치되어 스택(혹은 덕트) 내부의 유동장애 재순환영역을 소멸시키는 한편 노즐 설치 위치에서 유체의 유동 균일성에 영향을 주지 않도록 유동 혼합 기능을 갖는 플로우 믹서가 포함되고, 상기 플로우 믹서는 스택 내벽을 따라 고정되는 링부재; 상기 링부재의 내주면이나 스택 관 내벽에서부터 일측단이 결합된 채 관의 중심축을 향해 타측단이 뻗어가되, 상호 간에 일정한 간격을 유지하며 다수로 형성되는 블레이드; 를 포함하며, 상기 플로우 믹서는 시료 샘플링을 위해 설치되는 쉬라우드 노즐의 설치위치에 대한 허용기준을 만족하도록 플로우 믹서의 블레이드 길이, 블레이드의 경사(시계 또는 반시계) 방향, 블레이드의 설치 각도 변수를 조정하여 유체의 유동 균일성 및 유동각을 허용기준치 이내에 있고, 유체의 속도 변이계수(COV)는 ± 20% 이내이며, 유동각 허용기준은 ± 20°이내에 있으며; 상기 유체의 속도 변이계수 및 유동각 허용기준에 만족하도록 상기 다수의 블레이드는 스택의 중심축 길이의 상부 방향을 향하도록 스택의 형상에 따라 5 내지 25°의 경사 각도로 기울어진 형상이고, 블레이드 각각의 타측단이 축중심을 향해 뻗어 있되, 스택의 중심축까지 상호 간에 연결되지 않아 각각 구속받지 않은 독립된 형상이며; 상기 플로우믹서는 스택 내부 브리치덕트와 스택이 만나는 교차점 1.5m 높이에 설치되며, 상기 쉬라우드노즐은 스택의 바닥면에서부터 출구 방향인 높이에 이르는 12.3m 지점에 설치되는 스택의 유동 균일성 개선 장치에 일례의 특징이 있다.In order to accomplish the above-mentioned object, the present invention provides a flow sampling system, which is installed upstream of a sample sampling shroud nozzle to eliminate a flow-disorder recirculation zone in a stack (or a duct), and to prevent flow uniformity of a fluid at a nozzle- The flow mixer including a ring member fixed along the inner wall of the stack; A blade extending from the inner circumferential surface of the ring member or the inner wall of the stack tube toward the central axis of the tube while being connected at one end thereof, Wherein the flow mixer adjusts the blade length of the flow mixer, the inclination (clockwise or counterclockwise) direction of the flow mixer, and the installation angle of the blades so as to satisfy a tolerance standard for the mounting position of the shroud nozzle installed for sampling the sample The flow uniformity and the flow angle of the fluid are within the allowable reference value, the velocity variation coefficient (COV) of the fluid is within ± 20%, and the flow angle tolerance standard is within ± 20 °; The plurality of blades are shaped to be inclined at an oblique angle of 5 to 25 degrees with respect to the shape of the stack so as to face upward in the central axis length of the stack so as to satisfy the velocity variation coefficient of the fluid and the flow angle tolerance standard, The other side ends of which extend toward the center of the shaft but are not connected to each other up to the center axis of the stack, The flow mixer is installed at a height of 1.5 m at an intersection of a stack of brick ducts inside the stack and the shroud nozzle is installed at a distance of 12.3 m from the bottom of the stack to the height of the outlet, There is an example feature.

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상기 플로우 믹서는 하나 이상의 블레이드와 그 링부재를 포함하는 세그먼트로 분할되되, 제작 이후 하나의 환형 형태로 조립되는 스택 유동 균일성 개선 장치에 일례의 특징이 있다.The flow mixer is an example of a stack flow uniformity enhancing device that is divided into segments comprising one or more blades and the ring member, and assembled into one annular shape after fabrication.

상기 플로우 믹서의 재질은 금속, 세라믹, 수지, FRP 중 하나 이상의 재질을 사용하여 하나의 몸체로 제작되는 스택의 유동 균일성 개선 장치에 일례의 특징이 있다.The flow mixer is an example of an apparatus for improving the uniformity of flow of a stack formed of one body using at least one of metal, ceramic, resin, and FRP.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 스택의 유동 균일성 개선용 장치는 ANSI N 13.1(1999), ISO 2889(2007), KEPIC NRB6000(2010) 등 기술기준에 공지된 속도 변이계수 및 평균 유동각 허용 기준을 최적으로 충족시킬 수 있도록 스택 내에 기구물을 설치함에 따라 스택(혹은 덕트)의 배기 기체 유동에 대한 균일성을 확보하는 효과가 있다.As described above, the device for improving the uniformity of the flow of the stack according to the present invention has a coefficient of variation of speed and an average flow angle known in technical standards such as ANSI N 13.1 (1999), ISO 2889 (2007), KEPIC NRB 6000 By installing the equipment in the stack to optimally meet the acceptance criteria, there is an effect of ensuring uniformity of the exhaust gas flow of the stack (or duct).

또한, 본 발명에 의한 스택의 유동 균일성 개선용 장치는 원전이나 핵시설 등에서의 방사성입자 샘플링 외에 소각로 등 환경배출시설, 석유화학단지의 배출시설 및 반도체 폐가스 배출시설, 바이오 에어로졸이 존재하는 환경 등에서 대표시료 채취용으로 사용되는 쉬라우드 노즐의 설치요건에 적합하도록 스택(혹은 덕트) 내부의 유체유동성을 개선하여 줌으로써 시료 샘플링에 대한 신뢰도를 제고할 수 있는 효과가 있다.Further, the apparatus for improving the flow uniformity of the stack according to the present invention can be used not only for sampling of radioactive particles in nuclear power plants or nuclear facilities, but also for environmental exhaust facilities such as incinerators, exhaust facilities for petrochemical complexes and semiconductor waste gas discharge facilities, It is possible to improve the reliability of the sample sampling by improving the fluidity of the inside of the stack (or the duct) to meet the installation requirements of the shroud nozzle used for the representative sampling.

아울러, 본 발명에 의한 유동 균일성 개선용 장치는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 유체 해석을 통하여 얻어진 데이터나 현장 실험을 통하여 얻어지는 데이터를 활용하여 시료의 샘플링 요건을 만족하도록 하는 유동 균일화에 기여할 수 있다In addition, the apparatus for improving the flow uniformity according to the present invention can contribute to the flow uniformity that satisfies the sampling requirements of the sample by utilizing the data obtained through the fluid analysis using the computer simulation or the data obtained through the field experiment

도 1은 스택 일측에 수직으로 분지관이 연결되고 스택의 길이가 스택 직경의 5배 내외일 때 본 발명에 의한 플로우 믹서 미설치에 따른 연결배관과 스택내부의 유동패턴을 도식화한 도면,
도 2a, 2b는 본 발명에 의한 플로우 믹서 미설치에 따른 스택 중심축의 단면에서의 속도 콘투어(contour) 및 속도벡터를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 플로우 믹서 미설치에 따른 스택의 X-Y 단면에서의 스택 높이별 속도 콘투어를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 플로우 믹서 미설치에 따른 스택 높이별 각 단면에서의 속도벡터를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 의한 플로우 믹서 미설치에 따른 스택내부에서 유체입자거동을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 의한 스택 내부에 플로우 믹서 설치 형상을 도시한 도면,
도 7은 도 6에 도시된 플로우 믹서의 상세 사시 도면,
도 8은 도 6에 도시된 플로우 믹서를 평면으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치 스택의 모델링을 위한 격자를 도시한 도면,
도 10는 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치에 따른 유동 균일성 개선에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 해석 결과를 도시한 유통패턴 도면,
도 11은 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치에 따른 스택 내부 속도 콘투어를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치에 따른 스택 축 중심단면의 속도 콘투어를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 의한 플로우 믹서의 설치에 따른 스택 높이별 각 단면에서의 속도 콘투어를 도시한 도면,
도 14는 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치에 따른 스택 높이별 각 단면에서의 속도벡터를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 의한 플로우 믹서 설치에 따른 스택내부에서 유체입자거동을 도시한 도면이다.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a connection pipe and a flow pattern inside a stack according to the present invention when the branch pipe is vertically connected to one side of the stack and the length of the stack is about 5 times the stack diameter.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a velocity contour and a velocity vector in a cross section of the stack central axis according to the flow mixer non-installation according to the present invention,
3 is a view showing a speed contour according to a stack height in an XY cross section of a stack according to a flow mixer uninstalled according to the present invention,
FIG. 4 is a view showing speed vectors at respective cross sections of the stack height according to the flow mixer uninstalled according to the present invention,
FIG. 5 is a view showing fluid particle behavior in a stack according to a flow mixer-not-installed according to the present invention,
6 is a view showing a flow mixer installation shape inside a stack according to the present invention,
FIG. 7 is a detailed perspective view of the flow mixer shown in FIG. 6,
Figure 8 is a plan view of the flow mixer shown in Figure 6,
Figure 9 shows a lattice for modeling a flow mixer mounting stack according to the present invention,
FIG. 10 is a flow pattern diagram showing a result of a computer simulation analysis on flow uniformity improvement according to the installation of a flow mixer according to the present invention,
11 is a view showing an internal speed contour of a stack according to the installation of a flow mixer according to the present invention,
FIG. 12 is a view showing a speed contour of a cross-section of a center axis of a stack according to the installation of a flow mixer according to the present invention,
FIG. 13 is a view showing a speed contour in each section of the stack height according to the installation of the flow mixer according to the present invention,
FIG. 14 is a view showing velocity vectors at each cross section of the stack height according to the installation of the flow mixer according to the present invention;
15 is a view showing fluid particle behavior in a stack according to the installation of a flow mixer according to the present invention.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되어 도시됨을 밝히고, 후술되는 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하며, 다른 여러 형태로 변형 실시되는 점까지 감안한 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. And it should be interpreted based on the technical ideas throughout the specification taking into consideration that various modifications are made.

아울러, 하기의 본 발명에서는 실시 예로 한정되는 것이 아니라, 명세서 전반에 기재된 기술적 내용을 토대로 해석한 확장 범위까지 포함하는 권리범위로 인정되어야만 할 것이다.In addition, the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below, but should be construed as being within the scope of the scope of the present invention, including the extended scope of interpretation based on the technical content described in the specification.

본 발명에 의한 스택의 유동 균일성 개선용 장치에 있어서 플로우 믹서의 미설치에 따른 스택의 유동특성 및 데이터를 먼저 설명하기로 하고, 이후 플로우 믹서의 설치에 따른 스택의 유동특성 및 데이터를 차후 설명하기로 한다.The flow characteristics and data of the stack according to the uninstalled configuration of the flow mixer in the apparatus for improving the flow uniformity of the stack according to the present invention will be described first and then the flow characteristics and data of the stack according to the installation of the flow mixer will be described .

하기의 본 발명에 대한 설명으로부터 개시된 ANSI N 13.1(1999), KEPIC NRB6000(2010), ISO 2889(2007)는 원자력시설 배출 공기 중 방사능물질 시료채취 계통 설계기준 및 검증요건에 대한 공지된 기술표준서임을 밝혀두면서 본 발명의 설명에 개시된 변이계수(COV)는 기체에 대한 표준편차/평균속도×100(%)를 의미하는 용어로 참고할 수 있으며, 기체의 유동각도 고려사안이다.ANSI N 13.1 (1999), KEPIC NRB 6000 (2010), and ISO 2889 (2007), published from the following description of the present invention, are known technical standards for the design and verification requirements of radioactive material sampling systems The coefficient of variation (COV) disclosed in the description of the present invention can be referred to as a standard deviation / average velocity × 100 (%) with respect to the gas, and is a consideration of the flow angle of the gas.

본 발명은 원자력발전소, 방사성폐기물시설, 핵연료취급건물 및 방사성동위원소 처리시설 등의 외부로 배기되는 기체 중의 입자 및 방사능물질 누출을 감시할 목적으로 스택(혹은 덕트)에 설치되는 대표시료 채취용 쉬라우드 노즐과 함께 스택을 통해 배기되는 기체의 유동에 대한 균일성 개선에 기여하는 기구물로서 플로우 믹서까지 포함하는 장치이다.The present invention relates to a method for monitoring the leakage of particles and radioactive materials in a gas exhausted to the outside of a nuclear power plant, a radioactive waste facility, a nuclear fuel handling building, and a radioactive isotope treatment facility, And a flow mixer as an instrument contributing to the uniformity improvement of the flow of the gas exhausted through the stack together with the wood nozzle.

이하, 본 발명에 따른 스택의 유동 균일성 개선용 장치는 바람직한 실시 예로 첨부된 도면들과 함께 상세히 설명됨에 있어서, 도 1 내지 도 5에 대한 도면들은 플로우 믹서를 설치하지 않은 경우에 대한 해석결과들이며, 도 10 내지 도 15에 대한 도면들은 플로우 믹서를 설치한 경우에 대한 해석결과물이다.The apparatus for improving the flow uniformity of a stack according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In FIGS. 1 to 5, the results of analysis for a case where a flow mixer is not installed , And FIGS. 10 to 15 are the results of analysis for a case where a flow mixer is installed.

본 발명에 의한 스택의 유동 균일성 개선용 장치(100)에 있어 플로우 믹서의 미설치에 대한 도 1 내지 도 5을 참고하며 일 실시 예로 하기에 설명된다.1 to 5 of a flow mixer non-installation in an apparatus 100 for improving the flow uniformity of a stack according to the present invention will be described below as an embodiment.

스택(110)의 제원으로서, 스택의 높이는 15.45m, 바닥면 지름 2.8m, 출구(O) 지름 2.5m이며, 브리치 덕트(Breech Duct, 120)의 위치를 스택(110)의 바닥으로부터 3.750 m에 구비될 수 있으며, 이러한 상기의 스택(110) 제원을 기반으로 스택(110)의 유동 해석 및 결과를 검토하기 위하여 매질로 사용된 유체는 공기이며, 밀도는 1.21 kg/m3, 정압비열은 1.004 kJ/kg.K, 점도는 1.789E-5 kg/m-s, 난류모델은 K-ε(2 equation model, standard wall function)이고, 입구조건으로서 유속은 12 m/s(난류강도 5%, 난류특성길이는 입구직경의 10%)이며, 입구온도는 298K, 벽면 경계조건으로서 표면온도는 단열조건이며, 출구조건은 ∂P/∂Xj = 0이고, 운전조건압력은 1.013 bar인 경우이다.As the specification of the stack 110, the height of the stack is 15.45 m, the bottom diameter is 2.8 m, the outlet (O) diameter is 2.5 m, and the position of the breech duct 120 is 3.750 m from the bottom of the stack 110 The fluid used as the medium is air and has a density of 1.21 kg / m &lt; 3 &gt; and a specific heat of static pressure of 1.004 kJ / cm &lt; 3 &gt; to examine the flow analysis and the result of the stack 110 based on the stack 110 specifications. / kg.K, the viscosity is 1.789E-5 kg / ms, the turbulence model is K-ε (2 equation model, standard wall function) and the inlet velocity is 12 m / s (turbulence intensity 5% Is 10% of the inlet diameter), inlet temperature is 298K, wall surface condition is surface temperature is adiabatic condition, outlet condition is ∂P / ∂Xj = 0 and operating condition pressure is 1.013 bar.

상기와 같은 정해진 조건에서 유동해석을 통하여 스택(110) 내 속도분포 특성 검토, 노즐설치위치 선정 등에 대한 정보를 확인하고 이를 판단하는 근거를 제시하였다.Based on the above-described conditions, the flow analysis is performed to examine the velocity distribution characteristics in the stack 110, and to determine the nozzle installation position, and the basis for judging this is provided.

도 1 내지 도 5을 근거로 한 스택 내 속도분포 특성검토, 노즐설치위치에 대한 선정에 있어서, 스택(110)에서의 X-Z 단면에서의 속도분포를 살펴보면 유체의 대부분은 입구(I)의 맞은편 벽에 부딪친 후 스택(110)을 타고 가속되어 빠른 속도로 출구(O) 방향으로 빠져나가며, 브리치 덕트(120)의 연결 부위 바로 위부터 길게 재순환유동(recirculation flow)이 존재함을 알 수 있다.In reviewing the velocity distribution characteristics in the stack based on FIGS. 1 to 5 and selecting the nozzle mounting position, the velocity distribution in the XZ cross section in the stack 110 shows that the majority of the fluid flows from the opposite side of the inlet I It can be seen that there is a recirculation flow from above the connecting portion of the brick duct 120. In this case,

상기의 결과들을 활용하여 얻은 스택(110) 위치별 유동해석 결과를 요약한 하기의 표 2, 3과 도면(도 1 내지 도 5)을 참고하여 볼 때 스택(110)의 직경에 비해 스택의 길이가 충분히 길지 않은 관계로 스택(110) 내부의 유동장에 상당힌 큰 재순환유동이 나타남으로써 변이계수(COV) 값이 허용기준 값을 상회하는 것으로 나타났으며, 기술기준 관련 항목을 만족할 수 있도록 본 과제 해결수단인 플로우 믹서를 적용한다.Referring to Tables 2 and 3 and FIGS. 1 to 5, which summarize the results of the flow analysis for each stack 110 position obtained using the above results, the length of the stack 110 (COV) value exceeds the allowable reference value due to a recirculating flow which is large enough to correspond to the flow field inside the stack 110 due to the fact that the COV is not sufficiently long, Apply a flow mixer as a solution.

스택의 위치 구간에 따른 스택 단면의 유체 평균속도 및 변이계수(COV) 결과 The mean velocity and coefficient of variation (COV) of the stack cross section according to the position of the stack 위치(m)*Location (m) * 평균속도(m/sec)Average speed (m / sec) 표준편차Standard Deviation COV(%)COV (%) 77 12.1612.16 6.716.71 55.1855.18 88 12.1712.17 6.596.59 54.1454.14 99 11.3511.35 5.8855.885 51.8551.85 1010 11.3311.33 4.134.13 36.4536.45 1111 11.3111.31 3.013.01 27.3127.31 1212 11.6811.68 3.313.31 29.0829.08 1313 11.8711.87 3.423.42 28.828.8 1414 11.8311.83 3.093.09 26.126.1 검토의견Review comments ANSI N13.1의 기술기준(COV ≤ 20%)에 적합하지 않음Not suitable for ANSI N13.1 Technical Standard (COV ≤ 20%)

* : 기준위치는 스택 바닥면을 위치 Zero(0)로 설정함*: The reference position is set to the position Zero (0) at the bottom of the stack.

위치(m)*Location (m) * 평균속도(m/sec)Average speed (m / sec) 표준편차Standard Deviation COV(%)COV (%) 11.111.1 11.3711.37 2.952.95 25.9425.94 11.211.2 11.3611.36 2.962.96 26.0526.05 11.311.3 11.4811.48 2.982.98 25.9525.95 11.411.4 11.5111.51 2.992.99 25.9725.97 11.511.5 11.5111.51 3.093.09 26.8426.84 11.611.6 11.4811.48 3.133.13 27.2627.26 11.711.7 11.6011.60 3.173.17 28.6628.66 11.811.8 11.6511.65 3.213.21 27.6327.63 11.911.9 11.6911.69 3.263.26 27.8827.88 검토의견Review comments ANSI N13.1의 기술기준(COV ≤ 20%)에 적합하지 않음Not suitable for ANSI N13.1 Technical Standard (COV ≤ 20%)

* : 기준위치는 스택 바닥면을 위치 Zero(0)로 설정함
*: The reference position is set to the position Zero (0) at the bottom of the stack.

한편, 본 발명에 의한 스택(110)에 있어 플로우 믹서(140)의 설치에 대한 도 6 내지 도 15을 참고하며 일 실시 예로 하기에 설명된다.6 to 15 for the installation of the flow mixer 140 in the stack 110 according to the present invention will be described below with reference to an embodiment.

스택(110) 내 플로우 믹서(140)가 설치된 상태의 유체 유동 특성에 있어서, 전술된 방법과 동일한 전산유체해석기법을 적용하였고, 플로우 믹서(140) 설치에 대한 해석결과는 하기와 같다. In the fluid flow characteristics in the state where the flow mixer 140 in the stack 110 is installed, the same computational fluid analysis technique as that described above is applied, and the analysis results for the installation of the flow mixer 140 are as follows.

적용 가능한 플로우 믹서(140)의 제원은 하기 표 4를 참조할 수 있다. 즉, 설치는 스택(110)의 입구 중심(3.75m) 부위에서 플로우 믹서(140)의 바닥 높이가 1.5m 지점에 플로우 믹서(140)가 설치될 수 있다. 즉, 도 10 및 도 15을 참조할 경우 스택(110)의 바닥면에서부터 출구(O) 방향에 이르는 5.25m의 높이 지점에 플로우 믹서(140)가 설치되는 것이 바람직하다.The specifications of the applicable flow mixer 140 can be found in Table 4 below. That is, the flow mixer 140 may be installed at a height of 1.5 m at the floor height of the flow mixer 140 at the inlet center (3.75 m) of the stack 110. 10 and 15, it is preferable that the flow mixer 140 is installed at a height of 5.25 m from the bottom surface of the stack 110 to the outlet O direction.

이러한 플로우 믹서(140)에 구성된 후술될 블레이드(142)는 스택(110)의 출구(O) 중심 방향으로 폭 750mm, 높이 700mm로 정할 수 있고, 최대 25°의 각도로 기울인 형상에 기반하여 스택(110)의 출구(O) 방향으로 약간 볼록한 형상을 지닐 수 있으며, 두께는 5mm 등 일 실시 예에 대한 제원은 하기의 표 4를 참조할 수 있다.The blade 142, which will be described later in the flow mixer 140, can be defined as 750 mm wide and 700 mm high in the direction of the center O of the outlet 110 of the stack 110, 110 may have a slightly convex shape in the direction of the exit (O) of the substrate 110, and the thickness may be 5 mm.

높이Height 700700 mmmm 유동면 내부 직경Inside diameter of flow surface 1,0001,000 mmmm 외경Outer diameter 2,5002,500 mmmm 내부 블레이드 두께Inner Blade Thickness 55 mmmm 내부 블레이드 반경 방향 길이Radial length of inner blade 750750 mmmm 내부 블레이드 기울기 각도Internal blade tilt angle 2525 degreedegree 스택 내 플로우 믹서 설치위치In-stack flow mixer installation location 브리치원형덕트와 스택이 만나는 교차점에서 1.5m 높이에 플로우 믹서 바닥이 고정되도록 설치함Installed so that the floor of the flow mixer is fixed at a height of 1.5m at the intersection where the breach circular duct meets the stack.

도면의 플로우 믹서(140)를 스택(110) 내부 브리치덕트(120)와 스택(110)이 만나는 교차점 1.5m 높이(즉, 스택 바닥에서 5.25m 높이점)에 설치한 경우의 해석결과를 전산유체해석기법을 통하여 도출하였으며, 하기 도면들의 결과로부터 플로우 믹서(140)가 갖추어진 스택(110)은 기술요건을 기술하고 있는 ANSI N13.1의 허용기준을 만족하는지 그 해석결과를 바탕으로 플로우믹서 설치의 적합 여부를 판단하였다.The analysis result obtained when the flow mixer 140 of the drawing is installed at a height of 1.5 m at the intersection point (ie, 5.25 m height at the bottom of the stack) where the internal bleed duct 120 of the stack 110 and the stack 110 meet, From the results of the following drawings, the stack 110 having the flow mixer 140 satisfies the acceptance criterion of ANSI N13.1 which describes the technical requirements, and based on the analysis result, the flow mixer installation Was determined.

여기서, 스택(110) 높이별 각 단면의 평균속도 및 표준편차를 도출한 후 변이계수(COV)에 대한 결과는 하기의 표 5 및 표 6을 참조할 수 있다.Here, the results of the coefficient of variation (COV) after deducing the average speed and the standard deviation of each cross section according to the height of the stack 110 can be referred to Tables 5 and 6 below.

스택의 위치 구간에 따른 스택 단면의 유체 평균속도 및 표준편차The average flow velocity and standard deviation of the stack cross-section according to the position interval of the stack 위치(m)Location (m) 평균속도(m/sec)Average speed (m / sec) 표준편차Standard Deviation COV(%)COV (%) 88 12.7912.79 4.114.11 32.132.1 99 12.5812.58 3.393.39 26.926.9 1010 12.2312.23 2.732.73 22.322.3 1111 11.9511.95 2.422.42 20.220.2 12 12 12.78 12.78 2.34 2.34 18.3 18.3 13 13 12.59 12.59 2.30 2.30 18.3 18.3 1414 12.4612.46 2.202.20 17.817.8 1515 12.3312.33 2.102.10 17.017.0

전산 해석에서 쉬라우드노즐(130)의 위치를 스택(110)의 입구(I) 방향인 바닥 부위에서부터 출구(O) 방향인 높이에 이르는 12~13m 지점에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the position of the shroud nozzle 130 is located at 12 to 13 m from the bottom portion in the direction of the inlet I of the stack 110 to the height in the direction of the outlet O in the computerized analysis.

위치(m)Location (m) 평균속도(m/sec)Average speed (m / sec) 표준편차Standard Deviation COV(%)COV (%) 12.112.1 12.7812.78 2.342.34 18.318.3 12.212.2 12.7812.78 2.342.34 18.318.3 12.3 12.3 12.74 12.74 2.33 2.33 18.3 18.3 12.4 12.4 12.73 12.73 2.32 2.32 18.2 18.2 12.512.5 12.6912.69 2.322.32 18.318.3 12.612.6 12.6912.69 2.322.32 18.318.3 12.712.7 12.6912.69 2.322.32 18.318.3 12.812.8 12.6312.63 2.312.31 18.318.3 12.912.9 12.5912.59 2.302.30 18.318.3

이상의 결과, 쉬라우드노즐(130)의 설치 위치는 스택(110) 바닥면에서부터 출구(O) 방향인 높이에 이르는 12.3m 지점으로 설정할 수 있다.As a result, the installation position of the shroud nozzle 130 can be set to 12.3 m from the bottom surface of the stack 110 to the height in the direction of the exit (O).

이값은 속도분포의 변이계수(COV)가 기준치인 20% 이내를 만족하고 있음을 나타내며, 플로우 믹서(140)가 쉬라우드노즐(130)의 설치 위치 및 속도분포의 변이계수(COV) 기준치인 20% 이내의 범위를 모두 충족시키는 역할을 하고 있음을 나타내고 있다.This value indicates that the coefficient of variation (COV) of the velocity distribution satisfies 20% or less of the reference value. If the flow mixer 140 determines that the coefficient of variation (COV) of the installation position and velocity distribution of the shroud nozzle 130 is 20 % Of the total amount of the product.

유동각 문제로서, 스택(110) 내부의 유동각을 검토한 결과, 스택(110)의 축 방향 속도성분이 반경 방향 속도성분 혹은 원의 중심(C)방향 속도성분보다 높은 관계로 쉬라우드노즐(130) 설치위치인 12.3m 지점에서 유동각 결과값을 검토하였으며, 그 값은 허용기준을 만족하였다
As a result of studying the flow angle inside the stack 110 as a flow angle problem, it is found that the axial velocity component of the stack 110 is higher than the radial velocity component or the center velocity component of the circle (C) 130) at the installation site of 12.3m, the value of the flow angle was examined and the value satisfied the allowance criterion

스택 높이별 단면의 유동각(평균값), X-Z PlaneThe flow angle (average value) of the cross section of each stack height, X-Z Plane 위치(m)*Location (m) * Vz(m/sec), avgVz (m / sec), avg 유동각(degree, °)Flow angle (degree, °) 12.312.3 12.712.7 14.914.9 검토의견Review comments ANSI N13.1의 기술기준(유동각 ≤ 20°)에 적합함 Suitable for ANSI N13.1 technical standards (flow angle ≤ 20 °)

* : 기준위치는 스택 바닥면을 위치 Zero(0)로 설정함
*: The reference position is set to the position Zero (0) at the bottom of the stack.

스택 높이별 단면의 유동각(평균값),Y-Z 평면The flow angle (average value) of the cross section according to the stack height, the Y-Z plane 위치(m)*Location (m) * Vz(m/sec), avgVz (m / sec), avg 유동각(degree, °)Flow angle (degree, °) 12.312.3 12.712.7 14.914.9 검토의견Review comments ANSI N13.1의 기술기준(유동각 ≤ 20°)에 적합함 Suitable for ANSI N13.1 technical standards (flow angle ≤ 20 °)

* : 기준위치는 스택 바닥면을 위치 Zero(0)로 설정함
*: The reference position is set to the position Zero (0) at the bottom of the stack.

이상의 결과를 바탕으로 도출한 스택(110) 일측의 입구(I)를 갖고 수직으로 스택(110)과 연결된 스택(110)의 설계요건을 만족하는 플로우 믹서(140) 형상을 결정하는 것이 바람직하다.Based on the above results, it is preferable to determine the shape of the flow mixer 140 having the inlet I at one side of the stack 110 and satisfying the design requirements of the stack 110 vertically connected to the stack 110.

따라서, 상기 플로우 믹서(140)는 도 6 내지 도 8을 참고로 스택(110) 내에 설치될 경우 스택(110)의 관 내벽과 결합되는 링부재(141)와, 상기 링부재(141)에서부터 관 내벽의 중심점(C)를 향하여 상호 간 일정간극을 유지하며 형성되는 다수의 블레이드(142)를 포함하고, 상기 링부재(141)에서부터 형성되는 상기 블레이드(142)의 경계 부위인 경사면(142a)이 최대 25°의 각도로 기울어져 스택(110)의 출구(O) 방향으로 볼록한 형상을 갖는 점이 특징이다.6 to 8, the flow mixer 140 includes a ring member 141 coupled to an inner wall of a pipe of the stack 110 when installed in the stack 110, The blade 142 includes a plurality of blades 142 that are formed while maintaining a constant gap between the inner wall and the inner wall of the inner wall 142. The slope 142a, which is the boundary of the blade 142 formed from the ring member 141, And has a convex shape in the direction of the exit (O) of the stack 110 by being inclined at an angle of at most 25 degrees.

또한, 상기 플로우 믹서는 그 재질로서, 금속, 세라믹, 수지, FRP 중 하나 이상의 재질을 사용하여 하나의 몸체로 제작될 수 있다.Also, the flow mixer may be made of a single body using at least one of metal, ceramic, resin and FRP as a material thereof.

또한, 쉬라우드노즐(130) 설치 요건으로서, 노즐 입구에서 30cm 이내에서 스택 혹은 원형덕트의 내경 단면적(A)을 기준으로 중앙 2/3 단면(A1)에서 검증되는 관계로 스택(110)의 축방향으로 다수의 블레이드(142)가 5 ~ 25°의 경사각으로 기울어진 형상이 바람직하며, 스택(110) 반경방향으로는 축의 중심점(C)을 향해 뻗어 있되, 각 블레이드(142) 끝단은 상기 축의 중심점(C)까지 연결되지 않아 상호 간에 구속되지 않고 독립적인 형상을 갖게 된다.In addition, as a shroud nozzle 130 installation requirement, the axis of the stack 110, as verified in the mid-2/3 section A1 based on the inner cross-sectional area A of the stack or circular duct within 30 cm of the nozzle inlet, A plurality of blades 142 are preferably inclined at an inclination angle of 5 to 25 degrees in the direction of the stack 110 and extend in the radial direction of the stack 110 toward a center point C of the axis, They are not connected to the center point C, so that they have independent shapes without being constrained to each other.

핵시설의 외부로 배기되는 기체가 통과하는 스택(110)(혹은 덕트)에서 유체의 유동 균일성과 유동각이 허용기준을 만족하지 못할 경우, 도면 10 내지 도 15 및 표 7 내지 표 8을 통하여서도 알 수 있듯이, 스택(혹은 원형덕트)(110)의 특정 위치에 스택(110)의 반경 방향으로 축 중심을 향해 설치된 다수의 블레이드(142)가 유체유동방향 상단 부위에서부터 하단 부위로 일정한 각도의 곡률 형상을 갖게 됨에 따라, 스택(110) 내부를 통과하는 배기기체가 플로우 믹서(140)를 통과함으로써 전술된 기술기준에서 제시하고 있는 속도분포 변이계수(COV) 및 유동각을 모두 허용기준값 이내를 만족할 수 있다.If the flow uniformity and the flow angle of the fluid in the stack 110 (or duct) through which the gas exhausted to the outside of the nuclear facility passes do not meet the acceptance criterion, then through Figures 10-15 and Tables 7 through 8 As can be seen, a plurality of blades 142 installed at a specific position of the stack (or circular duct) 110 in the radial direction of the stack 110 toward the center of the axis have a curvature The exhaust gas passing through the inside of the stack 110 passes through the flow mixer 140 so that both the velocity distribution coefficient of variation (COV) and the flow angle proposed in the technical standard described above satisfy both of the allowable reference values .

이와 같이, 스택(110) 내에 플로우 믹서(140)가 설치될 경우, 플로우 믹서(140)는 시료 채취 전단에 설치되되, 스택(110)의 내벽 원주면에서 중심점(C)을 향해 뻗어나오며 일정한 기울기 형상을 갖는 다수의 블레이드(142) 형상에 의해, 플로우 믹서(140)를 통과하는 배기 기체의 유체는 재순환 유동의 발달이 방지되고 자연스럽게 유로가 변경됨에 따라, 시료를 채취하는 쉬라우드 노즐 전방 30cm 단면에서 스택(110) 내벽의 내경 단면적(A)을 기준으로 중앙의 2/3 단면적(A1)에서 유체의 속도분포 균일성과 유동각이 줄어드는 효과를 제공할 수 있다.When the flow mixer 140 is installed in the stack 110 as described above, the flow mixer 140 is installed at the front end of the sample collection and extends from the inner wall surface of the stack 110 toward the center point C, Due to the shape of the plurality of blades 142 having the shape, the fluid of the exhaust gas passing through the flow mixer 140 is prevented from developing the recirculating flow and naturally the flow path is changed, so that the shroud nozzle 30 cm in front Sectional area A 1 of the inner wall of the stack 110, the effect of reducing the uniformity of the velocity distribution of the fluid and the flow angle at the center 2/3 cross-sectional area A 1 can be provided.

이러한 플로우 믹서(140)는 5~25°의 각도를 갖도록 설치한 블레이드(142) 사이를 유체가 통과하면서 유동방향이 바뀌고 스택(혹은 원형덕트)의 특정 부위에 발생되는 재순환유동(Recirculation Flow)을 분할하는 역할을 함으로써 유동의 균일성과 혼합효과가 현저히 증가할 것이며, 그 결과 유체 속도의 변이계수(COV)와 유동각이 각각 기술기준의 허용치인 COV ± 20% 내와 유동각 ± 20°이내의 조건을 만족할 수 있게 된다.The flow mixer 140 is configured to mix the recirculation flow generated at a specific portion of the stack (or the circular duct) with the fluid flowing between the blades 142 installed at an angle of 5 to 25 degrees As a result, the coefficient of variation (COV) and the flow angle of the fluid velocity are within ± 20% of the allowable value of the technical standard and within ± 20 ° of the flow angle, respectively. The condition can be satisfied.

또한, 플로우 믹서(140)는 도면에서와 같이 배출되는 공기의 대표시료를 채취하는데 이용되는 쉬라우드노즐(130)의 설치위치 허용기준을 만족하도록 조정할 수도 있다. 이를 위해 플로우 믹서(140)의 블레이드(142) 길이, 방향, 설치 각도 및 입구(I)의 위치 등을 고려할 수 있다.Also, the flow mixer 140 may be adjusted so as to satisfy the mounting position tolerance standard of the shroud nozzle 130 used for sampling the representative sample of the discharged air as shown in the figure. For this purpose, the length, direction, installation angle and position of the inlet (I) of the blade 142 of the flow mixer 140 can be considered.

상술된 바와 같이 본 발명에 의하면, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 유체 해석을 통하여 얻어진 데이터나 현장실험을 통하여 얻어진 데이터를 활용하여 스택 혹은 원형덕트 내 유체의 속도분포 COV와 유동각 등의 정보를 활용하여 스택 내에서의 시료 샘플링용으로 설치되는 쉬라우드 노즐과 함께 상기 노즐 전단에 플로우 믹서를 설치하여 시료의 샘플링 요건을 만족시킬 수 있는 유동패턴을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by utilizing the data obtained through the fluid analysis using computer simulation or the data obtained through the field experiment, the information such as the speed distribution COV and the flow angle of the fluid in the stack or the circular duct can be utilized, A flow mixer may be installed at a front end of the nozzle together with a shroud nozzle provided for sampling the sample in the flow pattern to satisfy a sampling requirement of the sample.

또한, 본 발명은 쉬라우드 입구 전단에 설치되어 축 방향으로 일정한 각도를 갖는 기구물로써 유체가 이 기구물의 날개(블레이드)를 통과하면서 유로가 바뀜에 따라 전반적으로 중앙 2/3 면적에서 속도분포와 유동각이 개선되는 효과가 나타났다. 즉, 스택(혹은 원형덕트)의 중앙 2/3 단면에서 유체 속도의 COV와 유동각이 각각 기술기준의 허용치인 COV ± 20% 이내와 ± 20°이내의 조건을 만족할 수 있다.In addition, the present invention is a device installed at the front end of the shroud and having a constant angle in the axial direction. As the fluid passes through the blade (blade) of the device, the velocity distribution and flow And the angle was improved. In other words, the COV and the flow angle of the fluid velocity at the center 2/3 of the stack (or circular duct) can satisfy the conditions within ± 20% and ± 20%, respectively.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형도 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of example, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

110 : 스택 120 : 브리치덕트
130 : 쉬라우드노즐
140 : 플로우믹서
141 : 링부재 142 : 블레이드
142a: 경사면
A : 스택 내경 단면적 A1 : 스택 중앙 2/3 단면적
C : 축 중심점 O : 출구, I:입구
110: Stack 120: Breech duct
130: shroud nozzle
140: Flow mixer
141: ring member 142: blade
142a:
A: Stack bore cross sectional area A1: Stack center 2/3 Cross sectional area
C: Axis center point O: Exit, I: Entrance

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 시료 샘플링 쉬라우드 노즐 전단에 설치되어 스택(혹은 덕트) 내부의 유동장애 재순환영역을 소멸시키는 한편 노즐 설치 위치에서 유체의 유동 균일성에 영향을 주지 않도록 유동 혼합 기능을 갖는 플로우 믹서가 포함되고, 상기 플로우 믹서는 스택 내벽을 따라 고정되는 링부재; 상기 링부재의 내주면이나 스택 관 내벽에서부터 일측단이 결합된 채 관의 중심축을 향해 타측단이 뻗어가되, 상호 간에 일정한 간격을 유지하며 다수로 형성되는 블레이드; 를 포함하며, 상기 플로우 믹서는 시료 샘플링을 위해 설치되는 쉬라우드 노즐의 설치위치에 대한 허용기준을 만족하도록 플로우 믹서의 블레이드 길이, 블레이드의 경사(시계 또는 반시계) 방향, 블레이드의 설치 각도 변수를 조정하여 유체의 유동 균일성 및 유동각을 허용기준치 이내에 있고, 유체의 속도 변이계수(COV)는 ± 20% 이내이며, 유동각 허용기준은 ± 20°이내에 있으며; 상기 유체의 속도 변이계수 및 유동각 허용기준에 만족하도록 상기 다수의 블레이드는 스택의 중심축 길이의 상부 방향을 향하도록 스택의 형상에 따라 5 내지 25°의 경사 각도로 기울어진 형상이고, 블레이드 각각의 타측단이 축중심을 향해 뻗어 있되, 스택의 중심축까지 상호 간에 연결되지 않아 각각 구속받지 않은 독립된 형상이며;
상기 플로우믹서는 스택 내부 브리치덕트와 스택이 만나는 교차점 1.5m 높이에 설치되며, 상기 쉬라우드노즐은 스택의 바닥면에서부터 출구 방향인 높이에 이르는 12.3m 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 스택의 유동 균일성 개선 장치.
A flow mixer disposed upstream of the sample sampling shroud nozzle and having a flow mixing function so as to eliminate the flow failure recirculation zone within the stack (or duct) while not affecting flow uniformity at the nozzle installation location, The mixer includes a ring member fixed along the inner wall of the stack; A blade extending from the inner circumferential surface of the ring member or the inner wall of the stack tube toward the central axis of the tube while being connected at one end thereof, Wherein the flow mixer adjusts the blade length of the flow mixer, the inclination (clockwise or counterclockwise) direction of the flow mixer, and the installation angle of the blades so as to satisfy a tolerance standard for the mounting position of the shroud nozzle installed for sampling the sample The flow uniformity and the flow angle of the fluid are within the allowable reference value, the velocity variation coefficient (COV) of the fluid is within ± 20%, and the flow angle tolerance standard is within ± 20 °; The plurality of blades are shaped to be inclined at an oblique angle of 5 to 25 degrees with respect to the shape of the stack so as to face upward in the central axis length of the stack so as to satisfy the velocity variation coefficient of the fluid and the flow angle tolerance standard, The other side ends of which extend toward the center of the shaft but are not connected to each other up to the central axis of the stack,
Characterized in that the flow mixer is installed at a height of 1.5 m at the intersection of the stack of brecc ducts within the stack and the shroud nozzle is located at a distance of 12.3 m from the bottom of the stack to the height in the direction of the outlet. Gender improvement device.
제4항에 있어서,
상기 플로우 믹서는 하나 이상의 블레이드와 그 링부재를 포함하는 세그먼트로 분할되되, 제작 이후 하나의 환형 형태로 조립되는 것을 특징으로 하는 스택의 유동 균일성 개선 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the flow mixer is divided into at least one blade and a segment comprising the ring member, wherein the flow mixer is assembled into one annular shape after fabrication.
제4항에 있어서,
상기 플로우 믹서의 재질은 금속, 세라믹, 수지, FRP 중 하나 이상의 재질을 사용하여 하나의 몸체로 제작되는 것을 특징으로 하는 스택의 유동 균일성 개선 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the material of the flow mixer is one body made of at least one of metal, ceramic, resin, and FRP.
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