• 제목/요약/키워드: Pressure Vessel Design

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고온 수직형 압력용기 Skirt 부의 열응력에 관한 연구 (Thermal Stress at the Junction of Skirt to Head in Hot Pressure Vessel)

  • 한명수;한종만;조용관
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제16권2호
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    • pp.111-121
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    • 1998
  • It is well recognized that a excessive temperature gradient from the junction of head to skirt in axial direction in a hot pressure vessel can cause unpredicted high thermal stress at the junction and/or in axial direction of a skirt. this thermal stress resulting from axial thermal gradient may be a major cause of unsoundness of structural integrity. In case of cyclic operation of hot pressure vessels, the thermal stress becomes one of the primary design consideration because of the possibility of fracture as a result of cyclic thermal fatigue and progressively incremental plastic deformation. To perform thermal stress analysis of the junction and cylindrical skirt of a vessel, or, at least, to inspect quantitatively the magnitude and effect of thermal stress, the temperature profile of the vessel and skirt must be known. This paper demonstrated the temperature distribution and thermal stress analysis for the junction of skirt to head using F.E. analysis. Effect of air pocket in crotch space was quantitatively investigated to minimize the temperature gradient causing the thermal stress in axial direction. Effect of the skirt height on thermal stresses was also studied. Analysis results were compared with theoretical formulas to verify th applicability to the strength calculation in design field.

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Analysis of the flow distribution and mixing characteristics in the reactor pressure vessel

  • Tong, L.L.;Hou, L.Q.;Cao, X.W.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제53권1호
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    • pp.93-102
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    • 2021
  • The analysis of the fluid flow characteristics in reactor pressure vessel is an important part of the hydraulic design of nuclear power plant, which is related to the structure design of reactor internals, the flow distribution at core inlet and the safety of nuclear power plant. The flow distribution and mixing characteristics in the pressurized reactor vessel for the 1000MWe advanced pressurized water reactor is analyzed by using Computational Fluid Dynamics (CFD) method in this study. The geometry model of the full-scaled reactor vessel is built, which includes the cold and hot legs, downcomer, lower plenum, core, upper plenum, top plenum, and is verified with some parameters in DCD. Under normal condition, it is found that the flow skirt, core plate holes and outlet pipe cause pressure loss. The maximum and minimum flow coefficient is 1.028 and 0.961 respectively, and the standard deviation is 0.019. Compared with other reactor type, it shows relatively uniform of the flow distribution at the core inlet. The coolant mixing coefficient is investigated with adding additional variables, showing that mass transfer of coolant occurs near the interface. The coolant mainly distributes in the 90° area of the corresponding core inlet, and mixes at the interface with the coolant from the adjacent cold leg. 0.1% of corresponding coolant is still distributed at the inlet of the outer-ring components, indicating wide range of mixing coefficient distribution.

심해 압력용기 덮개판의 수중 커넥터홀 배치 최적설계 (Optimum Design of Underwater Connector Hole Arrangement for Deep-sea Pressure Vessel Cover Plate)

  • 이민욱;박성재;여태경;김형우;홍섭;조수길;장준용;이태희;최종수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권12호
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    • pp.1627-1633
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    • 2012
  • 심해저 장비에 사용되는 압력용기는 내장된 전자장비를 대기압 상태로 보호할 수 있도록 설계되어야 한다. 따라서 해수에 노출되지 않도록 수밀성과 심해의 높은 압력을 견딜 수 있는 구조적 안전성을 확보해야 한다. 본 연구의 압력용기는 원통형이며, 중앙부의 원통형 용기와 양 끝단의 평판형 덮개부로 이루어져있다. 일반적으로 압력용기 내부 전자장비와의 통신 및 전력전송을 위해 압력용기 덮개판에 다양한 수중 커넥터를 배치 한다. 그러나 한정된 덮개판 공간에 다수의 홀이 배치되면 응력집중을 유발하여 압력용기 덮개판의 구조적 안전성에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 구조적 안전성을 고려한 압력용기 덮개판의 홀 배치 최적화 기법에 대한 연구를 수행하였다.

선박용 휴대형 질소용기(11 kg, 10 L 및 50 bar)의 두께 및 외형 설계 (Design of Portable Welded-Nitrogen Vessel (11 kg, 10 L and 50 bar) for Shipbuilding)

  • 성한샘;김재열;엄태진;곽효서;이광오;김철
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권4호
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    • pp.263-270
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    • 2017
  • 조선소에서 사용되는 대형 셧오프 밸브의 개폐를 위한 용기의 경우, 저압의 고정식 대형 공기탱크가 사용되고 있는데, 이는 먼 거리에 있는 밸브에 공압을 공급해야 할 경우, 추가 배관이 필요하며 수송도중 압력 강하가 발생하는 문제점이 있다. 이에 본 논문에서는 작업자들의 편의성을 증대시키고, 공기누설로 인한 폭발 방지를 위하여 고압의 휴대형 용접식 질소용기(11 kg, 10 L 및 50 bar)의 설계를 수행하였다. 구조적으로 취약한 용접부를 최소화하기 위하여 용기의 외형을 타원형으로 설계하였으며, 기준 무게 및 용적 충족과 사용압력에 대한 구조안전성을 확립하기 위하여 용기의 두께와 장단축 비를 설계하였다. 또한 용접 잔류응력 예측을 위해 APDL(ANSYS Parametric Design Language)을 이용하여 과도 열-구조 연성해석을 수행하였으며, 내압에 의한 구조안전 및 피로수명을 검증하였다.

Development of Manufacturing Method of Vessel for Keeping Warm by Hydraulic Bulging

  • Chung, Joon-Ki;Cho, Woong-Shick
    • International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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    • 제2권4호
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    • pp.40-46
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    • 2001
  • Bulging is a forming method to shape die cavity by using hydraulic pressure in tube or vessel. Bulging machine and die were developed in order to produce vessel for keeping warm. Bulging machine is a double type with two horizontal cylinders for bulging of two pieces at the same time. The developed die system has one bulging die and two drawing dies for necking at both ends of the tube. The diameter of tube expands by hydraulic pressure in tube. At the same time, thrust at both ends of the tube pushes tube in the direction of expansion to obtain high expansion rate with no crack. In this study, the bulging properties were investigated to solve tube crack and necking in manufacturing vessel by combining bulging and drawing. As a result, high expanding rate of tube radius without crack, precision necking and high productivity were obtained.

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레이저 스페클 전단간섭법을 이용한 압력용기 내부결함의 측정 가능한 결함 크기의 평가 (Evaluation of Detectable Defect Size for Inner Defect of Pressure Vessel Using Laser Speckle Shearing Interferometry)

  • 김경석;선상우;최태호;강찬근;나만균;정현철
    • 비파괴검사학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.135-140
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    • 2014
  • 최근 압력용기가 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. 압력용기의 내부 또는 외부에 결함이 발생하면 대형 사고를 유발하게 된다. 압력용기의 외부에 발생하는 결함은 육안검사를 통해 어느 정도 해결이 가능하지만, 압력용기 내부에 발생하는 결함은 육안검사로는 측정하기 어렵다. 이러한 형태의 결함을 측정하기 위해서는 비파괴검사가 적합하다. 전단간섭법은 광계측을 이용한 비파괴검사법 중 하나이며, 비접촉식으로 전체 측정영역에 대해 실시간으로 한 번의 실험을 통해 결함을 측정할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 본 논문에서는 레이저 스페클 전단간섭법을 이용하여 측정할 수 있는 압력용기의 내부에 존재하는 결함 크기를 평가하였다. ASTM A53 Gr.B 재질로 제작된 압력용기 시험편 내부에 인위적인 결함을 가공하고 공압을 이용하여 압력용기에 내압을 가하여 결함을 측정하였다. 실험을 통해 0.2 MPa의 압력차에서도 압력용기의 원래 두께의 25 %의 깊이로 발생한 결함까지는 측정 가능함을 확인하였다.

횡형압력용기의 치수 및 용접설계를 위한 전문가시스템의 개발에 관한 연구 (A Study on Development of Expert System for Dimension and Weld Designs of Horizontal-Type Pressure Vessel)

  • 서철웅;나석주
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제10권4호
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    • pp.199-212
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    • 1992
  • Expert system is a practical application part of the artificial intelligence and can be generally described as a computer-based system designed to simulate the knowledge and reasoning of a human expert, and to make that knowledge conveniently available to other people in a useful way. Expert systems consist of three major components, knowledge base, inference engine and user interface. In this paper, it is aimed to construct a prototype system to design the horizontal-typed pressure vessel. To do this, a representative artificial programming language, Turbo Prolog, was employed, and the knowledge representation was mainly done by the production rule such as "If(condition), than (action)" style and by the predicate logic. In the developed system, it was quite easy to represent the knowledge of "If(condition), then (action)"style and by the predicate logic. In the developed system, it was quite easy to represent the knowledge of "If(condition). then(action)" style and the various table-like data. It was also effective to represent the graphics. Though this expert system is by now small and incomplete, it is possible to expand it to a larger and refined system later.rger and refined system later.

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심해 자율 무인잠수정(AUV)의 내압선체 설계 최적화 (Design Optimization of Pressure Vessel of Small Autonomous Underwater Vehicle)

  • 정태환;노인식;이판묵;이종무;임용곤
    • 한국해양공학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.95-99
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    • 2005
  • This paper presents the optimum design of cylindrical shell under external pressure loading. Two kinds of material, Al7075-T6, Ti-6Al-4V, are considered. For each material, the design variable is a thickness of the unstiffened parallel middle body shell, and the state variable, constraint, is hoop stress and the object .function is total weight of the cylindrical shell. Optimization is performed by conventional FE Program, ANSYS. In addition, buckling analysis is performed for the middle body of the cylindrical shell. Finally, we calculates the payload of the cylindrical shell to keep neutral buoyancy with optimized thickness in deep-sea applications.

돔 분리형 연소관의 접착 길이에 따른 체결부의 구조해석 (Structural analysis of joint part by adhesive length of a composite pressure vessel with separated dome)

  • 전광우;신광복;황태경
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.933-937
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    • 2011
  • 돔 분리형 복합재 연소관의 접합 체결부 최적의 설계 길이를 결정하기 위해 접합부 길이변화에 따른 구조해석을 수행하였다. 이때, 접착 체결부의 길이는 50mm에서 300mm의 범위를 갖는다. 무응력상태의 초기 접합부 길이대비 응력구배가 발생하는 구간의 길이를 "응력구배 길이 비"로 정의하고 이를 목적함수로 선정하였다. 구조해석 결과 접착 체결부의 길이가 200mm 이상으로 증가할 경우 응력구배 길이 비의 증가가 서서히 나타남을 확인하였다. 이는, 접착 체결부에 적용되는 2,500psi 내압에서 구조적 안전성을 확보하는 최적화된 접착 체결부의 길이가 200mm임을 의미한다.

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심해용 무인잠수정의 내압용기 구조설계 (Pressure Vessel Design and Structural Analysis of Unmanned Underwater Vehicle)

  • 정태환;이재환;노인식;이판묵
    • 대한조선학회논문집
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    • 제41권6호
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    • pp.140-146
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    • 2004
  • This paper presents the structural analysis of the pressure vessels in the unmanned underwater vehicle (UUV) under developing at KORDi, which consists of a ROV, an AUV and a launcher at 6000 m depth in the ocean. Analytical, linear and nonlinear stress and buckling analysis of cylindrical pressure vessels using FEM (ANSYS) are performed to verify the safety of the current design.