KR20220002188A - 과열저감장치의 설계방법 - Google Patents

과열저감장치의 설계방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220002188A
KR20220002188A KR1020210181722A KR20210181722A KR20220002188A KR 20220002188 A KR20220002188 A KR 20220002188A KR 1020210181722 A KR1020210181722 A KR 1020210181722A KR 20210181722 A KR20210181722 A KR 20210181722A KR 20220002188 A KR20220002188 A KR 20220002188A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
injection hole
injection
sleeve
steam
value
Prior art date
Application number
KR1020210181722A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102423621B1 (ko
Inventor
이진운
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020210181722A priority Critical patent/KR102423621B1/ko
Publication of KR20220002188A publication Critical patent/KR20220002188A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102423621B1 publication Critical patent/KR102423621B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/12—Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays
    • F22G5/123—Water injection apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은, 증발기로부터 터빈으로 공급되는 증기의 온도를 저감시키는 과열저감장치의 설계방법에 있어서, (A) 증기배관과, 상기 증기배관의 내부에 배치되며 내부로 증기가 유동하는 슬리브와, 상기 슬리브의 내부에 설치되어 냉각수를 분사하는 분사노즐을 준비하는 단계; (B) 상기 분사노즐에 형성할 복수개의 분사홀의 각 직경(
Figure pat00191
) 값을 선정하는 단계; 및 (C) 상기 분사홀의 직경(
Figure pat00192
) 값과 상기 분사홀에서 분사될 냉각수의 압력강하(
Figure pat00193
) 값에 기초하여 상기 분사홀로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00194
) 값을 계산하며, 계산된 질량유량(
Figure pat00195
) 값을 통해 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00196
)를 산출하는 단계; (C) 상기 분사홀의 직경(
Figure pat00197
) 값과 상기 분사홀에서 분사될 냉각수의 압력강하(
Figure pat00198
) 값에 기초하여 상기 분사홀로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00199
) 값을 계산하며, 계산된 질량유량(
Figure pat00200
) 값을 통해 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00201
)를 산출하는 단계; 및 (D) 상기 복수개의 분사홀을 서로 동일한 간격(S)으로, 그리고 수직방향으로
Figure pat00202
개, 수평방향으로
Figure pat00203
개의
Figure pat00204
X
Figure pat00205
사각 행렬(Matrix)로 배치시키는 단계로서, 인접하는 분사홀과 분사홀 사이의 간격(
Figure pat00206
) 값과 상기 C 단계에서 산출된 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00207
)를 통해 분사홀의 수직방향 개수(
Figure pat00208
)와 수평방향 개수(
Figure pat00209
)를 산출하는 단계;를 포함하는 과열저감장치의 설계방법을 제공한다.

Description

과열저감장치의 설계방법{Designing method for Attemperating device}
본 발명은 과열저감장치의 설계방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 증발기로부터 터빈으로 공급되는 증기의 온도를 저감시키는 과열저감장치의 설계방법에 관한 것이다.
일반적으로, 증기터빈이란, 증기의 힘을 이용하여 전기를 생성하는 장치이다. 증기터빈은, 증발기, 터빈 및 과열저감장치를 포함한다. 증발기는, 석탄 등의 연료를 연소시켜 발생되는 열로 물을 가열하여 증기를 생성한다. 터빈은 증발기에서 발생된 증기를 공급받아 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시킨다. 과열저감장치는, 증발기로부터 터빈으로 증기가 유동되는 증기배관과, 증기배관의 내벽을 보호하기 위해 증기배관의 내부에 설치되는 슬리브와, 증기배관에 설치되며 슬리브의 내부로 과열을 저감하기 위한 냉각수를 분사하는 과열저감기를 포함한다. 그리고 상기 과열저감기는, 증기배관의 외부에 고정되는 고정부와, 상기 고정부의 내부에 설치되는 지지부와, 상기 지지부의 하부로부터 하측으로 연장되어 슬리브의 내부로 삽입되며, 슬리브의 내부로 냉각수가 분사되는 분사홀이 형성되는 분사노즐을 포함한다.
상기 분사노즐에 형성되는 분사홀의 위치, 개수 등에 따라, 상기 분사홀을 통해 슬리브의 내부로 분사되는 냉각수를 이용한 증기의 과열 저감 성능은 차이를 나타낸다. 따라서 증기터빈의 구동 조건과 상황에 맞게 상기 분사홀을 설계하는 것은, 과열저감장치를 제조하는 데 있어서 매우 중요한 요소라고 할 수 있다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1902619(2018.09.19. 공고)
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 개발된 것으로서, 분사노즐에 형성될 분사홀을 최적으로 설계할 수 있는 과열저감장치의 설계방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 증발기로부터 터빈으로 공급되는 증기의 온도를 저감시키는 과열저감장치의 설계방법에 있어서, (A) 증기배관과, 상기 증기배관의 내부에 배치되며 내부로 증기가 유동하는 슬리브와, 상기 슬리브의 내부에 설치되어 냉각수를 분사하는 분사노즐을 준비하는 단계; (B) 상기 분사노즐에 형성할 복수개의 분사홀의 각 직경(
Figure pat00001
) 값을 선정하는 단계; (C) 상기 분사홀의 직경(
Figure pat00002
) 값과 상기 분사홀에서 분사될 냉각수의 압력강하(
Figure pat00003
) 값에 기초하여 상기 분사홀로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00004
) 값을 계산하며, 계산된 질량유량(
Figure pat00005
) 값을 통해 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00006
)를 산출하는 단계; 및 (D) 상기 복수개의 분사홀을 서로 동일한 간격(S)으로, 그리고 수직방향으로
Figure pat00007
개, 수평방향으로
Figure pat00008
개의
Figure pat00009
X
Figure pat00010
사각 행렬(Matrix)로 배치시키는 단계로서, 인접하는 분사홀과 분사홀 사이의 간격(
Figure pat00011
) 값과 상기 C 단계에서 산출된 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00012
)를 통해 분사홀의 수직방향 개수(
Figure pat00013
)와 수평방향 개수(
Figure pat00014
)를 산출하는 단계;를 포함하는 과열저감장치의 설계방법을 제공한다.
상기 D 단계는, 인접하는 분사홀과 분사홀 사이의 간격(
Figure pat00015
) 값을 하기의 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00016
(단,
Figure pat00017
는 상수)
Figure pat00018
은 상기 분사노즐의 하단으로부터 상기 증기배관의 내주면까지의 수직 길이이며,
Figure pat00019
은 가장 상측에 배치된 분사홀로부터 상기 슬리브의 내주면까지의 수직 길이이고,
Figure pat00020
는 상기 분사노즐의 하단으로부터 가장 하측에 배치된 분사홀까지의 수직 길이이며,
Figure pat00021
는 상기 분사홀의 가장 상측의 분사홀로부터 가장 하측의 분사홀까지의 수직 길이라고 하였을 때, 상기 D 단계는, 하기의 수학식 3,4에 기초하여 상기 분사홀의 수직방향 개수(
Figure pat00022
)와 수평방향 개수(
Figure pat00023
)를 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00024
(단,
Figure pat00025
는 상수),
Figure pat00026
[수학식 4]
Figure pat00027
,
Figure pat00028
어느 하나의 분사홀을 통해 상기 슬리브의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향에 대해 수직인 방향으로의 이동거리를 제트관통길이(Jet penetration length;
Figure pat00029
)라 하고, 원통 형상의 상기 분사노즐의 중심을 기준으로, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향 기준 상기 분사노즐의 가장 하류(Downstream) 측 지점과 상기 분사홀 사이의 각도를 형성각(Forming angle;
Figure pat00030
)이라 하였을 때, 상기 D 단계 이후, (E) 상기 분사홀을 통해 분사되는 냉각수의 제트관통길이(
Figure pat00031
)를 측정하며, 측정된 상기 분사홀의 제트관통길이(
Figure pat00032
)가 기준 한계길이 값 이상인 경우, 상기 분사홀의 형성각(
Figure pat00033
)을 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제트관통길이(
Figure pat00034
)는, 하기의 수학식 5,6을 통해 계산되는 과열저감장치의 설계방법.
[수학식 5]
Figure pat00035
여기서,
Figure pat00036
는 분사홀 하나의 단면적이며,
Figure pat00037
는 슬리브 내부에서 유동하는 증기의 질량유량이고,
Figure pat00038
는 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 통과면적에 해당한다.
[수학식 6]
Figure pat00039
여기서,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
은 상수이며,
Figure pat00046
는 상기 분사홀을 통해 상기 슬리브의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향을 따라 이동한 거리를 나타낸다.
본 발명에 따른 과열저감장치의 설계방법에 의하면, 어느 하나의 분사홀의 직경(
Figure pat00047
) 값과 해당 분사홀에서의 냉각 수의 압력강하(
Figure pat00048
) 값에 기초하여 해당 분사 홀로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00049
) 값을 계산하며, 계산된 질량유량(
Figure pat00050
) 값에 기초하여 분사홀의 총 필요개수(
Figure pat00051
), 간격(
Figure pat00052
), 수직방향 개수(
Figure pat00053
) 및 수평방향 개수(
Figure pat00054
), 형성각(
Figure pat00055
)을 산출함으로써, 증기터빈의 구동 조건과 상황에 맞게 분사노즐에 형성될 분사홀을 최적으로 설계할 수 있다.
도 1은 과열저감장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 A-A 선을 따라 도시한 과열저감장치의 종단면도이다.
도 3은 도 2에서 증기배관 내부의 확대도이다.
도 4는 도 3에서 B-B 선을 따라 도시한 과열저감장치의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과열저감장치의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
증기터빈은, 증기의 힘을 이용하여 전기를 생성하는 장치를 의미한다. 증기터빈은, 증발기, 터빈 및 과열저감장치(100)를 포함한다.
증발기는, 석탄 등의 연료를 연소시켜 발생되는 열로 물을 가열하여 증기를 생성한다. 터빈은 증발기에서 발생된 증기를 공급받아 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시킨다. 과열저감장치(100)는, 증발기로부터 터빈으로 증기가 유동되는 증기배관(110)과, 증기배관(110)의 내벽을 보호하기 위해 증기배관(110)의 내부에 설치되는 슬리브(120)와, 증기배관(110)에 설치되며 슬리브(120)의 내부로 과열을 저감하기 위한 냉각수를 분사하는 과열저감기(130)를 포함한다.
상기 과열저감기(130)는, 증기배관(110)의 외부에 고정되는 고정부(131)와, 상기 고정부(131)의 내부에 설치되는 지지부(132)와, 상기 지지부(132)의 하부로부터 하측으로 연장되어 슬리브(120)의 내부로 삽입되며, 슬리브(120)의 내부로 냉각수가 분사되는 분사홀(134)이 형성되는 분사노즐(133)을 포함한다. 이때, 상기 분사홀(134)은, 상기 분사노즐(133)에 복수개로 구비되며, 각각 상기 지지부(132)로부터 상기 분사노즐(133)로 유입된 냉각수가 상기 슬리브(120)의 내부로 분사된다. 도 4를 참조하면, 상기 분사노즐(133)은 내부로 냉각수가 유입될 수 있도록, 속이 빈 원통 형상으로 형성된다. 한편, 도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 복수개의 분사홀(134)은, 상기 슬리브(120)의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향(
Figure pat00056
)을 기준으로 상기 분사노즐(1 33)의 하류(Downstream) 측에 형성될 수 있다.
상기 슬리브(120)는, 상기 증기배관(110) 을 고온의 증기로부터 보호하기 위하여, 외주면이 상기 증기배관(1 10)의 내주면으로부터 이격되도록 배치된다. 물론, 상기 슬리브(120 )와 증기배관(110)의 사이에는, 상기 슬리브(120)를 지지하기 위한 별도의 부재(미도시)가 설치될 수 있다.
이하부터는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명 의 일 실시예에 따른 과열저감장치(100)의 설계방법에 대해 설명하 도록 한다. 더욱 상세하게는, 과열저감장치(100)에서 상기 복수개의 분사홀(134)을 설계하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 이때, 설명의 편의를 위하여, 이하부터 등장하게 될 기호를 정의하도록 한다. 한편, 본 발명에서, 수직방향이란 상기 분사노즐(133)의 상하 길이방향을 의미하며, 수평방향이란 증기의 유동방향(
Figure pat00057
)을 따라 분사노즐(134)을 보았을 때 상기 수직방 향과 직교를 이루는 방향을 의미한다.
Figure pat00058
: 분사홀( 134) 하나의 직경
Figure pat00059
: 분사홀(134)을 통해 분사될 냉각수의 압 력강하
Figure pat00060
: 분사노즐(133)로 공급되는 냉각수의 비체적
Figure pat00061
: 분사홀(134) 하나의 단면적
Figure pat00062
: 하나의 분사홀(134)로부터 분사될 냉각수의 질량유량
Figure pat00063
: 슬리브(120)의 내부에서 유동하는 증기의 통과면적
Figure pat00064
: 슬리브(120) 내부에서 유동하는 증기의 질량유량
Figure pat00065
: 인 접하는 분사홀(134)과 분사홀(134) 사이의 간격
Figure pat00066
: 분사홀(134)의 총 개수
Figure pat00067
: 분사홀(134)의 수직방향의 개수
Figure pat00068
: 분사홀(134)의 수평방향의 개수
Figure pat00069
: 분사노즐(133)에서 슬리브(120)의 내부로 분사 가능한 냉각수의 최대 분사유량
Figure pat00070
: 슬리브(120)의 내경
Figure pat00071
: 증기배관(110)의 내경
Figure pat00072
: 분사노즐(133)의 하단으로부터 증기배관(110 )의 내주면까지의 수직 길이
Figure pat00073
: 가장 상측에 배치된 분사홀(134)로부터 슬리브(120)의 내주면까지의 수직 길이
Figure pat00074
: 가장 하측에 배치된 분사홀(134)로부터 분사노즐 (133)의 하단까지의 수직 길이
Figure pat00075
: 가장 상측의 분사홀(134)로부터 가장 하측의 분사홀(134)까지의 수직 길이
Figure pat00076
: 제트관통길이(Jet penetration length); 어느 하나의 분사홀 (134)을 통해 슬리브(120)의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 슬리브(120)의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향에 대해 수직인 방향으로의 이동거리
Figure pat00077
: 어느 하나의 분사홀(134)을 통해 슬리 브(120)의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 슬리브(120)의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향을 따라 이동한 거리를 나타낸다.
Figure pat00078
: 형성각(Forming angle); 분사노즐(133)의 중심을 기준으로, 슬리브(120)의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향 기준 분사노즐(133)의 가장 하류(Downstream) 측 지점과 어느 하나의 분사홀(134) 사이의 각도
여기서, 본 발명에 따라 설계될 복수개의 분사홀(134)은, 모두 동일 직경(
Figure pat00079
)으 로 설계되며, 각각 등간격으로 배치되는 것(즉, 분사홀(134)과 분사홀(134) 사이의 간격(
Figure pat00080
)은 모두 동일한 것)으로 가정한다. 또한, 본 발명에 따라 설계될 복수개의 분사홀(134)은, 상기 분사노즐(133)에서 수직방향으로
Figure pat00081
개, 수평방향으로
Figure pat00082
개의
Figure pat00083
X
Figure pat00084
사각 행렬(Matrix)로 배열되는 것으로 가정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과열저감장치(100)의 설계방법에서, 우선, A 단 계는, 상기 증기배관(110), 슬리브(120) 및 과열저감기(130)를 준비한다.
다음으로, B 단계는, 기 설정된 기준 직경범위 내에서, 상기 분사노즐(133)에 형성 할 복수개의 분사홀(134)의 각 직경(
Figure pat00085
) 값을 선정한다. 여기서, 상기 기 설정된 기준 직경범위는, 4 mm 내지 7 mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그 다음으로, C 단계는, 어느 하나의 분사홀(134)의 직경(
Figure pat00086
) 값과 해당 분사홀(134)에서의 냉각수의 압력강하(
Figure pat00087
) 값에 기초하여, 해당 분사홀(134)로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00088
) 값을 계산한다. 이때, 상기 냉각수의 질량유량(
Figure pat00089
) 값은, 다음과 같은 수학식 1을 통해 결정될 수 있다.
Figure pat00090
여기서,
Figure pat00091
은 차원이 없는 상수로서, 예를 들면
Figure pat00092
와 같은 수치 일 수 있다. 또한,
Figure pat00093
와
Figure pat00094
은 각각 증기터빈의 구동 조건이나 상황에 따라 결정되는 값으로서, 예를 들면 각각 346 kPa와 0.0013 m3/kg와 같은 수치일 수 있다.
그리고 상기 C 단계는, 계산된 질량유량(
Figure pat00095
) 값에 기초하여, 상기 복수개의 분사홀(134)의 총 필요개수(
Figure pat00096
)를 산출한다. 더욱 상세하게는, 상기 C 단계는, 상기 분사노즐(133 )에서 분사 가능한 냉각수의 최대 분사유량(
Figure pat00097
) 값을 하나의 분사홀(134)로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00098
) 값으로 나눈 결과값 중, 소수점 아래 숫자를 버린 값을 분사홀(134)의 총 필요개수(
Figure pat00099
)로 결정한다 .
그 다음으로, D 단계는, 인접하는 분사홀(134)과 분사홀(134) 사이의 간 격(
Figure pat00100
) 값과, 상기 C 단계에서 산출된 상기 복수개의 분사홀(134)의 총 필요개수(
Figure pat00101
) 를 통해, 상기 복수개의 분사홀(134)의 수직방향의 개수(
Figure pat00102
)와 수평방향 개수(
Figure pat00103
)를 산출한다.
이때, 상기 D 단계는, 인접하는 분사홀(134)과 분사홀(134) 사이의 간격(
Figure pat00104
) 값을, 하기의 수학식 2를 이용하여 계산한다.
Figure pat00105
여기서,
Figure pat00106
는 차원이 없는 상수로서, 예를 들면 0.56과 같은 수치일 수 있다.
그리고 상기 D 단계는, 하기의 수학식 3,4에 기초하여 상기 복수개의 분사홀(134)의 수직방향 개수(
Figure pat00107
)와 수평방향 개수(
Figure pat00108
)를 산출한다.
Figure pat00109
여기서,
Figure pat00110
은 차원이 없는 상수로서, 예를 들면 0.15와 같은 수치일 수 있 다. 또한,
Figure pat00111
,
Figure pat00112
,
Figure pat00113
는 각각 분사노즐(133)의 설계 시 이미 결정 된 값에 해당한다.
Figure pat00114
마지막으로, E 단계는, 설계된 각 분사홀(134)을 통해 분사되는 냉각수의 제트관통길이(
Figure pat00115
)를 측정한다. 이때, 상기 E 단계는, 하기의 수학식 5, 6을 통해 상기 제트관통길이(
Figure pat00116
)를 계산한다.
Figure pat00117
Figure pat00118
여기서,
Figure pat00119
,
Figure pat00120
,
Figure pat00121
,
Figure pat00122
,
Figure pat00123
,
Figure pat00124
은 차원이 없는 상수로서, 예를 들면 각각 1.18, 0.24, 0.36, 1, 1.56, 0.48과 같은 수치일 수 있다.
그리고 상기 E 단계는, 측정된 상기 분사홀(134)의 제트관통길이(
Figure pat00125
)가 기준 한계길이 값 이상인 경우, 도 4에 도시된 상기 분사홀(134)의 형성각(
Figure pat00126
)을 조절한 다. 더욱 상세하게는, 상기 E 단계는, 상기
Figure pat00127
값이 감소되는 방향으로 상기 형성각(
Figure pat00128
)을 조절하여 상기 제트관통길이(
Figure pat00129
) 값이 상기 기준 한계길이 값 미만이 되도록 하고, 그 때의 형성각(
Figure pat00130
) 값을 선정하여 상기 복수개의 분사홀(134)의 각 형성각(
Figure pat00131
) 값으로 지정한다.
이상에서 살펴 본 바와 같은 본 발명의 과열저감장치(100)의 설계방법에 의 하면, B 단계에서 선정된 분사홀(134) 하나의 직경(
Figure pat00132
) 값을 이용하여, C 단계에서 하나의 분사홀(134)에서 분사될 냉각수의 질량유량(
Figure pat00133
) 값과 복수개의 분사홀(134)의 총 필요개수(
Figure pat00134
)를 산출할 수 있으며, D 단계에서 인접하는 분사홀(134)과 분사홀(134) 사이의 간격(
Figure pat00135
) 값과 복수개의 분사홀(134)의 수직방향 개수(
Figure pat00136
) 및 수평방향 개수(
Figure pat00137
)를 산출할 수 있고, E 단계에서 제트관통길이(
Figure pat00138
)가 기준 한계길이 값 미만이 되도록 하는 형성 각(
Figure pat00139
) 값을 산출할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 증 기터빈의 구동 조건과 상황에 맞게 분사홀(134)의 개수(
Figure pat00140
), 간격(
Figure pat00141
), 수직방향 개수(
Figure pat00142
) 및 수평방향 개수(
Figure pat00143
), 형성각(
Figure pat00144
)을 최적으로 설계할 수 있다.
100 : 과열저감장치
110 : 증기배관 120 : 슬리브
130 : 과열저감기
131 : 고정부 132 : 지지부
133 : 분사노즐 134 : 분사홀

Claims (5)

  1. 증발기로부터 터빈으로 공급되는 증기의 온도를 저감시키는 과열저감장치의 설계방법에 있어서,
    (A) 증기배관과, 상기 증기배관의 내부에 배치되며 내부로 증기가 유동하는 슬리브와, 상기 슬리브의 내부에 설치되어 냉각수를 분사하는 분사노즐을 준비하는 단계;
    (B) 상기 분사노즐에 형성할 복수개의 분사홀의 각 직경(
    Figure pat00145
    ) 값을 선정하는 단계;
    (C) 상기 분사홀의 직경(
    Figure pat00146
    ) 값과 상기 분사홀에서 분사될 냉각수의 압력강하(
    Figure pat00147
    ) 값에 기초하여 상기 분사홀로부터 분사될 냉각수의 질량유량(
    Figure pat00148
    ) 값을 계산하며, 계산된 질량유량(
    Figure pat00149
    ) 값을 통해 분사홀의 총 필요개수(
    Figure pat00150
    )를 산출하는 단계; 및
    (D) 상기 복수개의 분사홀을 서로 동일한 간격(S)으로, 그리고 수직방향으로
    Figure pat00151
    개, 수평방향으로
    Figure pat00152
    개의
    Figure pat00153
    X
    Figure pat00154
    사각 행렬(Matrix)로 배치시키는 단계로서,
    인접하는 분사홀과 분사홀 사이의 간격(
    Figure pat00155
    ) 값과 상기 C 단계에서 산출된 분사홀의 총 필요개수(
    Figure pat00156
    )를 통해 분사홀의 수직방향 개수(
    Figure pat00157
    )와 수평방향 개수(
    Figure pat00158
    )를 산출하는 단계;를 포함하는 과열저감장치의 설계방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 D 단계는, 인접하는 분사홀과 분사홀 사이의 간격(
    Figure pat00159
    ) 값을 하기의 수학식 2를 이용하여 계산하는 과열저감장치의 설계방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00160
    (단,
    Figure pat00161
    는 상수)
  3. 청구항 1에 있어서,
    Figure pat00162
    은 상기 분사노즐의 하단으로부터 상기 증기배관의 내주면까지의 수직 길이이며,
    Figure pat00163
    은 가장 상측에 배치된 분사홀로부터 상기 슬리브의 내주면까지의 수직 길이이고,
    Figure pat00164
    는 상기 분사노즐의 하단으로부터 가장 하측에 배치된 분사홀까지의 수직 길이이며,
    Figure pat00165
    는 상기 분사홀의 가장 상측의 분사홀로부터 가장 하측의 분사홀까지의 수직 길이라고 하였을 때,
    상기 D 단계는, 하기의 수학식 3,4에 기초하여 상기 분사홀의 수직방향 개수(
    Figure pat00166
    )와 수평방향 개수(
    Figure pat00167
    )를 산출하는 과열저감장치의 설계방법.
    [수학식 3]
    Figure pat00168
    (단,
    Figure pat00169
    는 상수),
    Figure pat00170

    [수학식 4]
    Figure pat00171
    ,
    Figure pat00172
  4. 청구항 1에 있어서,
    어느 하나의 분사홀을 통해 상기 슬리브의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향에 대해 수직인 방향으로의 이동거리를 제트관통길이(Jet penetration length;
    Figure pat00173
    )라 하고,
    원통 형상의 상기 분사노즐의 중심을 기준으로, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향 기준 상기 분사노즐의 가장 하류(Downstream) 측 지점과 상기 분사홀 사이의 각도를 형성각(Forming angle;
    Figure pat00174
    )이라 하였을 때,
    상기 D 단계 이후,
    (E) 상기 분사홀을 통해 분사되는 냉각수의 제트관통길이(
    Figure pat00175
    )를 측정하며, 측정된 상기 분사홀의 제트관통길이(
    Figure pat00176
    )가 기준 한계길이 값 이상인 경우, 상기 분사홀의 형성각(
    Figure pat00177
    )을 조절하는 단계;를 더 포함하는 과열저감장치의 설계방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제트관통길이(
    Figure pat00178
    )는, 하기의 수학식 5,6을 통해 계산되는 과열저감장치의 설계방법.
    [수학식 5]
    Figure pat00179

    여기서,
    Figure pat00180
    는 분사홀 하나의 단면적이며,
    Figure pat00181
    는 슬리브 내부에서 유동하는 증기의 질량유량이고,
    Figure pat00182
    는 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 통과면적에 해당한다.
    [수학식 6]
    Figure pat00183

    여기서,
    Figure pat00184
    ,
    Figure pat00185
    ,
    Figure pat00186
    ,
    Figure pat00187
    ,
    Figure pat00188
    ,
    Figure pat00189
    은 상수이며,
    Figure pat00190
    는 상기 분사홀을 통해 상기 슬리브의 내부로 분사된 냉각수가 진행한 거리 중에서, 상기 슬리브의 내부에서 유동하는 증기의 유동방향을 따라 이동한 거리를 나타낸다.
KR1020210181722A 2020-06-30 2021-12-17 과열저감장치의 설계방법 KR102423621B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210181722A KR102423621B1 (ko) 2020-06-30 2021-12-17 과열저감장치의 설계방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200080079A KR102358410B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 과열저감장치의 설계방법
KR1020210181722A KR102423621B1 (ko) 2020-06-30 2021-12-17 과열저감장치의 설계방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200080079A Division KR102358410B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 과열저감장치의 설계방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220002188A true KR20220002188A (ko) 2022-01-06
KR102423621B1 KR102423621B1 (ko) 2022-07-20

Family

ID=79347837

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200080079A KR102358410B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 과열저감장치의 설계방법
KR1020210181722A KR102423621B1 (ko) 2020-06-30 2021-12-17 과열저감장치의 설계방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200080079A KR102358410B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 과열저감장치의 설계방법

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102358410B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291907A (ja) * 1999-04-06 2000-10-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd スプレーノズル
JP2008296186A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Taiheiyo Tokushu Chuzo Kk 洗浄ノズルおよび洗浄装置
KR101581769B1 (ko) * 2014-12-17 2015-12-31 두산중공업 주식회사 과열방지용 분사노즐
KR101902619B1 (ko) 2016-06-21 2018-09-28 두산중공업 주식회사 과열저감기 분사노즐
KR20190101655A (ko) * 2018-02-23 2019-09-02 두산중공업 주식회사 노즐지지구조를 포함하는 냉각유체 분사노즐

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101538621B1 (ko) * 2014-03-28 2015-07-23 두산중공업 주식회사 수분무식 과열 저감 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291907A (ja) * 1999-04-06 2000-10-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd スプレーノズル
JP2008296186A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Taiheiyo Tokushu Chuzo Kk 洗浄ノズルおよび洗浄装置
KR101581769B1 (ko) * 2014-12-17 2015-12-31 두산중공업 주식회사 과열방지용 분사노즐
KR101902619B1 (ko) 2016-06-21 2018-09-28 두산중공업 주식회사 과열저감기 분사노즐
KR20190101655A (ko) * 2018-02-23 2019-09-02 두산중공업 주식회사 노즐지지구조를 포함하는 냉각유체 분사노즐

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220001751A (ko) 2022-01-06
KR102358410B1 (ko) 2022-02-04
KR102423621B1 (ko) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104564351B (zh) 冲击冷却组件
US6484505B1 (en) Combustor liner cooling thimbles and related method
CN102032594B (zh) 用于燃料喷射器的内部挡板
JP5993122B2 (ja) 燃焼器を冷却するための装置
US20100031665A1 (en) Flow sleeve impingement cooling using a plenum ring
JP2009257325A (ja) 燃焼器ライナ用の発散形冷却シンブル及び関連する方法
CN103104913A (zh) 燃烧器及给燃烧器供应燃料的方法
JP2016099106A (ja) 集束管状燃料ノズル
EP2206955A2 (en) Cooling a one-piece can combustor and related method
JP2008032386A (ja) 燃焼器ライナ及びガスタービンエンジンアセンブリ
CN108025360B (zh) 涡轮机组件和制造具有并入流体通道的这种组件的方法
JP2008157610A (ja) ボイラ
EP2909449A2 (en) Stator casing cooling system
KR102423621B1 (ko) 과열저감장치의 설계방법
CN103196154B (zh) 燃烧器和用于在燃烧器中分配燃料的方法
KR101215091B1 (ko) 연소 가열기
KR20150142621A (ko) 충돌 냉각식 벽 장치
JP2009186023A (ja) 燃焼加熱器
Gunes et al. Experimental investigation on heat transfer enhancement with loose-fit perforated twisted tapes
Yeranee et al. Effects of expansion pipe length on heat transfer enhancement of impinging jet array
KR20150085394A (ko) 가스터빈의 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 및 이의 냉각방법
KR20130134677A (ko) 동축형 인젝터
JP5182617B2 (ja) 燃焼加熱器
JP4673765B2 (ja) タービン排気システム
JP2009186022A (ja) 燃焼加熱器

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant