KR102257551B1 - 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법 - Google Patents

안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기를 시험할 수 있는 열원이 제거되거나 상실된 경우, 고온수가 유입되는 고온수 유입관에 열원을 임의로 공급하여 열교환기 성능 평가를 가능하게 하고, 열교환기 성능 평가에 대한 신뢰도를 높일 수 있도록 한 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법에 관한 것이다.
이를 위해, 중공의 통체; 냉각수 유입관 및 냉각수 배출관을 통해 냉각수가 순환되는 냉각수 유로(Cold Side)가 상기 통체 내에 마련된 튜브시트와, 상기 통체의 일측과 타측에 각각 고온수 유입관 및 고온수 배출관이 설치되며 고온의 유체가 고온수 유입관을 통해 통체 내부로 유입되어 튜브시트와 열교환된 후 고온수 배출관으로 배수되는 고온수 유로(Hot Side)가 마련된 원자력 발전소의 안전등급 열교환기에 있어서, 상기 고온수 유입관에 탈착될 수 있도록 마련되어, 상기 고온수 유입관을 통해 유입되는 유체에 열원을 제공하는 열원 공급장치가 설치되며, 상기 열원 공급장치는, 상기 고온수 유입관의 둘레 방향에서 감쌀 수 있도록 제공되며, 일측은 힌지 결합된 한 쌍의 몸체; 상기 몸체의 타측을 체결시킬 수 있도록 제공된 체결수단; 및 상기 몸체의 외주면에 설치되어 상기 고온수 유입관을 가열시킬 수 있도록 제공된 열원을 포함하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치를 제공한다.

Description

안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법{A heat source supply device for evaluation heat exchanger performance in the nuclear power plants and a heat exchanger performance evaluation method using the same.}
본 발명은 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열교환기 성능 시험에 필요한 열원이 제거되거나 상실된 경우라도, 열교환기 성능 시험 및 건전성 확인이 수행될 수 있도록 한 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법에 관한 것이다.
원자력 발전소는 핵연료를 이용한 열을 이용하여 고온고압의 증기를 만들고, 이 고온고압의 증기를 이용하여 증기 터빈을 회전시켜 전력을 생산한다. 이러한, 원자력 발전소의 발전설비 순환계통은 원자로로부터 발생되는 고압/고온의 증기가 공급배관을 통하여 증기터빈으로 공급되어 증기터빈을 회전시킨 후 연결배관을 통하여 열교환기로 배출된다. 열교환기에서는 증기배출구로부터 배출된 고압/고온의 증기가 해수에 의해 냉각되고, 냉각수로 사용된 해수는 배수로를 통해 배출된다.
열교환기는 2개의 유체 사이에서 열을 이동시키는 장치로서, 냉방, 난방, 급탕(給湯) 등으로 폭넓게 사용된다. 열교환기는 폐열을 회수하는 폐열 회수 열교환기로 기능하거나 고온측 유체를 냉각시키는 냉각기로 기능하거나 저온측 유체를 가열시키는 가열기로 기능하거나 증기를 응축시키는 응축기로 기능하거나 저온측 유체를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다.
열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 쉘앤튜브(Shell and Tube) 타입으로 구성되며, 쉘앤튜브 타입의 열교환기는 튜브시트(tube sheet)(10)와, 서포트 플레이트(support plate)(20)와, 배플 플레이트(baffle plate)(30)와, 튜브(tube)(40)로 구성되며, 그 바깥은 원통형 또는 다양한 구조의 통체(shell)(50)의 밀폐형으로 구성된다.
한편, 많은 산업 공정에서 상기한 구성의 열교환기 장비의 오염은 중요한 관심사이다. 장비의 성능을 만족스럽게 유지하기 위해, 정기적인 정비와 세정을 통해 열 전달면에 쌓인 퇴적물을 제거할 필요가 있다. 퇴적물은 예컨대 장비 내의 유체, 미생물의 성장 및/또는 먼지로부터 발생한다. 이러한 열교환기는 시간이 지나면서 오염될 수 있으며, 이로 인해 열 교환이 감소하고 압력 강하가 증가하여 열교환기의 전반적인 성능이 저하된다. 예컨대, 사용되는 유체에 따라서는 열 교환기가 심각하게 오염되어 세정이 어려워질 수 있는바, 열교환기의 성능을 복구하려면 상당한 기간에 걸쳐 강력한 세제와 강도 높은 기계적 세정이 필요하게 된다. 열교환기 세정에는 많은 시간과 비용이 들 수 있으며, 열교환기 세정 중에는 열교환기와 연관된 공정이 정지될 수 있다.
이에 따라, 발전소에서는 열교환기 성능이 입증될 수 있도록 원자력 발전소에서 일정 주기마다 전문가를 통해 성능시험과 평가가 수행되고 있다. 원자력 발전소의 안전등급 열교환기의 경우, 설계사고시에 원자로가 안정하게 정지될 수 있도록 하는 등, 열교환기의 건전성을 확보하기 위해 전문가는 발전소 운전시 가능한 시험환경에서 데이터를 확보하여 평가하고 있다. 이때, 쉘앤튜브 타입 열교환기 성능평가를 위해서는 쉘측의 유량 및 입출구 온도와 튜브측의 입출구 온도가 필요하며, 무엇보다도 열교환기 성능평가가 가능한 열원이 제공되어야 한다.
하지만, 장기 정비 기간 및 열구정지 원전의 경우, 열교환기 성능시험에 필요한 열원이 제거되거나 상실되어 있으므로 열교환기 성능시험 데이터를 활용하여 평가하기 어려운바, 안전등급 열교환기의 건전성 확인이 어려운 문제가 있다.
대한민국 공개번호 제10-2020-0062848호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장기 계획 예방 정비 또는 영구정지된 원전에서 열원이 상실되거나 제거된 경우, 열교환기 고온 유입구측에 임의의 열원을 제공하여 열교환기 성능평가 및 건전성 확인이 가능하게 하고, 열교환기 성능평가에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법을 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 중공의 몸체; 냉각수 유입관 및 냉각수 배출관을 통해 냉각수가 순환되는 냉각수 유로(Cold Side)가 상기 몸체 내에 마련된 튜브시트와, 상기 몸체의 일측과 타측에 각각 고온수 유입관 및 고온수 배출관이 설치되며 고온의 유체가 고온수 유입관을 통해 몸체 내부로 유입되어 튜브시트와 열교환된 후 고온수 배출관으로 배수되는 고온수 유로(Hot Side)가 마련된 원자력 발전소의 안전등급 열교환기에 있어서, 상기 고온수 유입관에 탈착될 수 있도록 마련되어, 상기 고온수 유입관을 통해 유입되는 유체에 열원을 제공하는 열원 공급장치가 설치되며, 상기 열원 공급장치는, 상기 고온수 유입관의 둘레 방향에서 감쌀 수 있도록 제공되며, 일측은 힌지 결합된 한 쌍의 몸체; 상기 몸체의 타측을 체결시킬 수 있도록 제공된 체결수단; 및 상기 몸체의 외주면에 설치되어 상기 고온수 유입관을 가열시킬 수 있도록 제공된 열원을 포함하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치를 제공한다.
이때, 상기 몸체의 내주면에 설치되며, 상기 고온수 유입관의 외주면에서 구르면서 고온수 유입관에서 몸체의 위치를 자유롭게 가변시킬 수 있도록 볼베어링이 제공된 것이 바람직하다.
이때, 상기 몸체의 내주면에는 베어링홈이 형성되고, 상기 볼베어링은 상기 베어링홈에 탄성 지지되어 한 쌍의 몸체가 체결수단을 통해 체결시 상기 볼베어링은 몸체의 내주면에 밀리면서 베어링홈에 삽입될 수 있도록 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 몸체의 외주면을 감싸는 단열수단이 제공된 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 예로써, (a) 고온수 유입관에 설치된 열원 공급장치의 열원 정보를 제공받는 단계; (b) 열원 공급장치의 열원과 열원 공급장치의 열원 공급 면적 정보를 통해 열 유속(Heat Flux) 및 열교환기 외주면 열전달량 계산이 이루어지는 단계; (c) 열교환기의 고온수 유량 및 냉각수 유량과, 고온수 유입관 입구 및 고온수 배출관 출구 온도 측정이 이루어지는 단계; (d) 상기 (c)단계를 통해 산출된 값을 통해 고온수 열전달 계수 및 냉각수 열전달 계수 산출이 이루어지는 단계; (e) 열교환기의 오염계수가 계산되는 단계; 및 (f) 시험조건에서의 오염계수 값과, 사고조건에서의 고온수 유량 및 냉각수 유량, 사고조건에서의 고온수 온도 및 냉각수 온도를 통해 사고조건 열전달량이 계산되는 단계를 포함하는 안전등급 열교환기 성능 테스트 방법을 제공한다.
이때, 상기 (e)단계는 열교환기 유효면적, 고온수 유로(hot side) 면적 및 냉각수 유로(cold side) 면적, 고온수 유로 열전달 계수, 냉각수 열전달 계수, 열교환기 외주면 열저항을 통해 계산되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법은 장기 계획 예방 정비 기간 또는 영구정지 원전의 경우 열교환기가 정상적으로 가동되지 않음으로 인해 열원이 공급되지 않은 상황이더라도, 고온의 유체가 유입되는 고온수 유입관에 임의로 열원을 공급할 수 있는 열원 공급장치가 제공됨으로써, 불확실도 평가를 위한 민감도 분석이 가능해질 수 있다.
이에 따라, 열교환기 성능평가를 위한 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법은 불확실도 계산에 따른 열교환기 온도차를 산출할 수 있으므로, 장기 계획 예방 정비 기간 또는 영구정지 원전의 경우 열원이 제거되거나 열원이 상실되더라도 열교환기 성능을 신뢰도 있게 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 쉘앤튜브 타입의 열교환기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치가 열교환기에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치에 단열수단이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 I-I선을 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치의 체결수단 체결 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치가 열교환기의 고온수 유입관에 고정된 상태를 나타낸 요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치를 이용한 안전등급 열교환기 성능 테스트 방법을 나타낸 순서도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치(이하, '열원 공급장치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.
열원 공급장치는 장기 계획 예방 정비 기간 및 영구정지 원전에 마련된 열교환기 성능 테스트를 위해, 원자력 발전 운전이 정지되어 있더라도 열교환기에 열원을 공급하여 신뢰도가 높은 열교환기 성능 테스트가 이루어질 수 있도록 하였다.
열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이, 고온의 유체가 열교환기 통체(100)를 통해 이송될 수 있는 고온수 유로(Hot Side)를 형성하고, 냉각수가 열교환기 통체(100)의 내부를 출입할 수 있는 냉각수 유로(Cold Side)를 형성한다. 이때, 고온수 유로는 고온의 유체가 유입되는 입구를 제공하는 고온수 유입관(110)과 통체(100)에서 냉각수와 열교환되고 통체(100) 밖으로 배출되는 출구를 제공하는 고온수 배출관(120)을 구성한다. 또한, 냉각수 유로는 냉각수가 통체(100)의 내부로 유입되는 입구를 제공하는 냉각수 유입관(130)과 통체(100)에서 고온의 유체와 열교환되고 통체(100) 밖으로 배출되는 출구를 제공하는 냉각수 배출관(140)을 구성한다. 냉각수 유로는 복수의 튜브를 통해 제공될 수 있다.
열원 공급장치(200)는 도 2를 통해 알 수 있듯이, 고온수 유입관(110)에 설치되어, 열원을 임의로 제공될 수 있도록 제공된다. 즉, 원자력 발전소가 정상적으로 운전중이라면, 고온수 유입관(110)을 통해 고온의 유체가 유입되지만, 상기한 바와 같이 장기 계획 예방 정비 또는 영구정지 원전의 경우 열원이 정상적으로 제공되기 어려운 바, 열원 공급장치(200)를 통해 기존의 순환 계통은 그대로 둔 상태에서 고온수 유입관(110)으로 유입되는 유체를 가열시켜 열교환기 성능을 테스트 할 수 있도록 한 것이다. 열원 공급장치(200)는 열교환기의 제원을 고려하여 설치될 수 있도록 고온수 유입관(110)에서 자유롭게 움직일 수 있도록 제공되며, 설치가 용이하도록 고온수 유입관(110)의 둘레 방향에서 감쌀 수 있는 링(ring)형태임이 바람직하다.
열원 공급장치(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(210)와, 체결수단(220)과, 열원(230)과, 단열수단(240)을 포함한다.
몸체(210)는 열원 공급장치(200)의 외관을 구성하며, 고온수 유입관(110)을 감쌀 수 있도록 링 형태로 제공된다. 몸체(210)는 분할된 한 쌍으로 제공되며, 한 쌍의 몸체(210) 일측은 힌지 결합된다. 또한 한 쌍의 몸체(210) 타측에는 체결수단(220)이 설치되어 몸체(210)의 힌지축 회전을 구속시킨다. 한 쌍의 몸체(210)가 이루는 내경은 고온수 유입관(110)의 외경에 대응되며, 몸체(210)의 내주면에는 베어링(211)이 설치된다. 베어링(211)은 고온수 유입관(110)에서 몸체(210)의 움직임을 원활하게 하기 위함으로써, 고온수 유입관(110)의 원주방향 및 고온수 유입관(110)의 높이 방향으로 몸체(210)의 움직임이 자유롭게 이루어질 수 있도록 베어링(211)은 볼베어링으로 제공됨이 바람직하다. 몸체(210)의 내주면에는 볼베어링 (211)설치를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 베어링홈(210a)이 형성된다.
볼베어링(211)은 조립체로 제공되며, 강구(211a)와, 체결구(211b)와, 스프링(211c)을 포함한다. 체결구(211b)는 강구(211a)가 자유롭게 움직일 수 있는 요홈(H)을 형성하며, 요홈(H)은 강구(211a)가 요홈(H) 밖으로 빠져나가지 않을 정도의 내경으로 형성된다. 요홈(H)으로의 강구(211a) 삽입은 강구(211a)가 돌출된 반대측에서 강구(211a)가 삽입된 후 용접 등을 통해 마감될 수 있다. 물론 요홈(H)으로의 강구 삽입은 특정하게 제한되지는 않는다. 스프링(211c)은 체결구(211b)를 베어링홈(210a)에서 탄성 지지한다. 스프링(211c)은 원뿔 스프링임이 바람직하다. 스프링이 원뿔 스프링(211c)으로 제공됨에 따라 수축된 스프링(211c)의 두께를 최소화하여 베어링홈(210a)의 깊이를 최소화할 수 있다.
체결수단(220)은 한 쌍의 몸체(210)를 고온수 유입관(110)에 압착시키기 위한 구성으로써, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 몸체(210) 단부에 설치된다. 체결수단(220)은 벌어진 한 쌍의 몸체(210)가 벌어지지 않도록 몸체(210)를 서로 구속시키는 수단이면 무방하며, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 2단계에 걸쳐 체결될 수 있는 구성이면 바람직하다. 이를 위해, 체결수단(220)은 어느 하나의 몸체(210) 단부에 고정로드(221)가 설치되고, 다른 하나의 몸체(210) 단부에는 걸림편(222)이 설치되되 걸림편(222)에는 2개의 걸림홈(222a)이 형성된다. 이에 따라, 고정로드(221)는 걸림홈(222a)에 선택적으로 걸려 고정될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 한 쌍의 몸체(210)가 고온수 유입관(110)을 감싼 상태에서 작업자는 몸체(210)가 벌어지지 않도록 도 6a에 도시된 바와 같이 고정로드(221)를 가까운 걸림홈(222a)에 걸어 가조립시킨다. 이때, 볼베어링(211)은 고온수 유입관(110)의 외주면으로 돌출된 상태로써, 몸체(210)의 움직임을 자유롭게 할 수 있다. 작업자는 몸체(210)를 움직여 위치를 정하고, 고정로드(221)를 당겨 도 6b에 도시된 바와 같이 다른 걸림홈(222a)에 걸어 고정시킴으로써 고온수 유입관(110)에 몸체(210) 고정을 완료할 수 있다. 이때, 볼베어링(211)은 도 7에 도시된 바와 같이 스프링(211c) 수축을 통해 베어링홈(210a)으로 삽입된다.
열원(230)은 발열하여 몸체(210)를 통해 고온수 유입관(110)을 가열시킴으로써, 고온수 유입관(110)으로 유입되는 유체를 가열시키는 역할을 한다. 열원(230)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(210)의 둘레를 따라 복수로 설치됨이 바람직하다. 또한, 열원(230)은 인덕션 열원으로 제공됨이 바람직하다. 왜냐하면, 인덕션 열원(230)은 몸체(210)에 고르게 열을 전달할 수 있고, 신속하세 고온으로 발열할 수 있는 특징이 있기 때문이다.
단열수단(240)은 열원(230)이 몸체(210)를 가열할 때, 몸체(210) 밖으로 열이 손실되는 것을 최소화하는 역할을 한다. 단열수단(240)은 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(210)의 외주면을 감쌀 수 있는 형태이면 바람직하다. 단열수단(20)은 글라스울 재질로 제공됨이 바람직하나, 재질이 글라스울로 한정되는 것은 아니다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 열원 열원 공급장치를 이용한 열교환기 성능 평가방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
작업자는 고온수 유입관(110)에 열원 공급장치(200)를 설치한다.(S110) 작업자는 한 쌍의 몸체(210)를 벌려 고온수 유입관(110)의 둘레 방향에서 고온수 유입관(110)을 감싸고, 체결수단(220)을 이용해 체결함으로써 열원 공급장치(200)는 고온수 유입관(110)에 고정된다.
다음으로, 작업자는 열원 공급장치(200)에 대한 정보를 제공받는다.(S120) 열원(230)의 정보를 제공받는 단계는 인덕션에 인가되는 전기용량, 열원(230)의 개수 및 열원(230)의 면적 등 인덕션 열원(230)을 계산할 수 있는 정보를 제공받는다.
다음으로, 작업자는 제공받은 인덕션 열원 정보 및 열원 공급 면적 정보 등을 통해 열유속(Heat Flux) 및 몸체에 열전달량을 계산하는 단계를 수행한다.(S130) 인덕션 열원 공급장치(200)에 의한 열전달량 계산 단계는 인덕션에 의해 제공되는 열원(230)에 의해 고온수 유로(Hot Side)를 지나는 유체가 가열되는 메카니즘을 계산하는 단계로써, 고온수 유입관(110)의 두께, 고온수 유입관(110) 재료에 대한 물성치, 주위온도 등을 통해 최종 고온수 유입관(110)의 입구 온도를 계산하는 단계이다. 즉, 고온수 유입관(110)의 입구 온도가 낮으면 성능평가가 어렵기 때문에 고온수 유입관(110)의 입구온도를 계산하여 열원 추가 여부를 결정할 수 있다.
다음으로, 작업자는 고온수 유로(Hot Side) 및 냉각수 유로(Cold side)의 유량 및 온도를 측정하는 단계를 수행한다.(S140) 이는 후술하는 시험조건에서의 열전달 계수를 산출하기 위한 데이터로써 사용되기 위함이다. 이때, 고온수 유로 및 냉각수 유로의 유량 측정은 발전소에 마련된 유량계 또는 이동식 초음파 유량계 등을 활용할 수 있다. 또한, 고온수 유로 및 냉각수 유로의 온도 측정은 발전소에 마련된 온도계 또는 임시 온도계 등을 활용할 수 있다.
다음으로, 작업자는 앞서 측정된 유량, 온도와 더불어 열교환기 정보 등을 통해 시험조건에서의 고온수 유로 및 냉각수 유로 열전달계수를 계산하는 단계를 수행한다.(S150) 이때, 열교환기 정보는 쉘앤튜브 타입, 판형 타입, 튜브 개수, 쉘의 사이즈 등이 제공될 수 있다.
다음으로, 작업자는 시험조건에서의 오염계수를 계산하는 단계를 수행한다.(S160) 오염계수 계산은 시험조건에서의 고온수 유로 및 냉각수 유로 열전달 계수, 열교환기의 외주면 열저항 정보를 활용하게 된다. 이때, 오염계수값을 계산하는 수학식은 아래와 같다.
Figure 112020096994700-pat00001
- Utest : 시험 총 열전달계수
다음으로, 작업자는 사고조건에서의 열전달량을 계산하는 단계를 수행한다.(S170) 사고조건 열전달량 계산단계는 시험조건에서의 오염계수값과 사고조건에서의 고온수 유로(Hot Side) 및 냉각수 유로(Cold Side)의 유량 및 온도를 가지고 사고조건 열전달량(최종값)을 계산함으로써, 산출된 열전달량 값을 통해 열교환기 성능을 평가할 수 있다.
이로써, 열원 공급장치를 이용한 열교환기 성능 평가가 완료된다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치 및 이를 이용한 열교환기 성능 평가방법은 열원 공급장치를 활용함으로써, 열교환기 계통의 열원이 상실되거나 감소되어 성능평가가 불가한 상황을 해결할 수 있으며, 안전관련 열교환기의 성능평가에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 통체 110 : 고온수 유입관
120 : 고온수 배출관 130 : 냉각수 유입관
140 : 냉각수 배출관 200 : 열원 공급장치
210 : 몸체 210a : 베어링홈
211 : 베어링(볼베어링) 211a : 강구
211b : 체결구 211c : 스프링(원뿔 스프링)
220 : 체결수단 221 : 고정로드
222 : 걸림편 222a : 걸림홈
230 : 열원(인덕셕 열원) 240 : 단열수단

Claims (6)

  1. 중공의 통체; 냉각수 유입관 및 냉각수 배출관을 통해 냉각수가 순환되는 냉각수 유로(Cold Side)가 상기 통체 내에 마련된 튜브시트와, 상기 통체의 일측과 타측에 각각 고온수 유입관 및 고온수 배출관이 설치되며 고온의 유체가 고온수 유입관을 통해 통체 내부로 유입되어 튜브시트와 열교환된 후 고온수 배출관으로 배수되는 고온수 유로(Hot Side)가 마련된 원자력 발전소의 안전등급 열교환기에 있어서,
    상기 고온수 유입관에 탈착될 수 있도록 마련되어, 상기 고온수 유입관을 통해 유입되는 유체에 열원을 제공하는 열원 공급장치가 설치되며,
    상기 열원 공급장치는,
    상기 고온수 유입관의 둘레 방향에서 감쌀 수 있도록 제공되며, 일측은 힌지 결합된 한 쌍의 몸체;
    상기 몸체의 타측을 체결시킬 수 있도록 제공된 체결수단; 및
    상기 몸체의 외주면에 설치되어 상기 고온수 유입관을 가열시킬 수 있도록 제공된 열원을 포함하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 내주면에 설치되며, 상기 고온수 유입관의 외주면에서 구르면서 고온수 유입관에서 몸체의 위치를 자유롭게 가변시킬 수 있도록 볼베어링이 제공된 것을 특징으로 하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체의 내주면에는 베어링홈이 형성되고, 상기 볼베어링은 상기 베어링홈에 탄성 지지되어 한 쌍의 몸체가 체결수단을 통해 체결시 상기 볼베어링은 몸체의 내주면에 밀리면서 베어링홈에 삽입될 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 몸체의 외주면을 감싸는 단열수단이 제공된 것을 특징으로 하는 안전등급 열교환기 성능 테스트용 열원 공급장치.
  5. (a) 고온수 유입관에 설치된 열원 공급장치의 열원 정보를 제공받는 단계;
    (b) 열원 공급장치의 열원과 열원 공급장치의 열원 공급 면적 정보를 통해 열 유속(Heat Flux) 및 열교환기 외주면 열전달량 계산이 이루어지는 단계;
    (c) 열교환기의 고온수 유량 및 냉각수 유량과, 고온수 유입관 입구 및 고온수 배출관 출구 온도 측정이 이루어지는 단계;
    (d) 상기 (c)단계를 통해 산출된 값을 통해 고온수 열전달 계수 및 냉각수 열전달 계수 산출이 이루어지는 단계;
    (e) 열교환기의 오염계수가 계산되는 단계; 및
    (f) 시험조건에서의 오염계수 값과, 사고조건에서의 고온수 유량 및 냉각수 유량, 사고조건에서의 고온수 온도 및 냉각수 온도를 통해 사고조건 열전달량이 계산되는 단계를 포함하는 안전등급 열교환기 성능 테스트 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (e)단계는 열교환기 유효면적, 고온수 유로(hot side) 면적 및 냉각수 유로(cold side) 면적, 고온수 유로 열전달 계수, 냉각수 열전달 계수, 열교환기 외주면 열저항을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는 안전등급 열교환기 성능 테스트 방법.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004251888A (ja) * 2003-11-20 2004-09-09 Osaka Gas Co Ltd 熱媒供給設備
KR20200062848A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 한국지역난방공사 열교환기의 성능 평가 시스템 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004251888A (ja) * 2003-11-20 2004-09-09 Osaka Gas Co Ltd 熱媒供給設備
KR20200062848A (ko) 2018-11-27 2020-06-04 한국지역난방공사 열교환기의 성능 평가 시스템 및 방법

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