A series of hydraulic and cavitation tests are performed in water environment in order to verify the hydraulic and cavitation performance of three types of LOX pumps. All the performances of the pumps are found to be satisfied with each design requirement. In the hydraulic tests, the head and efficiency are increased as the gap between floating ring seals and the impeller shoulder is decreased. In the cavitation tests, some pumps show decrease in the cavitation performance as the flowrate of the pump is decreased.
In the present study, degradation characteristics of pumps in nuclear power plants were investigated to provide the information of degradation mechanism and stressors. The failure records of pumps for the periods 2000 to 2006 on INPO(Institute of Nuclear Power Operations) EPIX(Equipment Performance and Information Exchange System) DB were reviewed. The 1,834 failure records reveal that the critical areas of pump failures are bearing, mechanical seal, gasket/o-ring, shaft, impeller, coupling and packing. Based on the failure rate of critical areas, the important degradation mechanism and stressors were determined. Additionally, the relationship between degradation mechanism and stressors such as wear was examined. Finally, the monitoring parameters related to degradation and stressors were discussed for the future development of degradation evaluation and prognosis technology of pumps.
Pressure relief valve (PRV) is one of the important control valves used in nuclear power plants, and its sealing performance is crucial to ensure the safety and function of the entire pressure system. For the sealing performance improving purpose, an explicit function that accounts for all design parameters and can accurately describe the relationship between the multi-design parameters and the seal performance is essential, which is also the challenge of the valve seal design and/or optimization work. On this basis, a surrogate model-based design optimization is carried out in this paper. To obtain the basic data required by the surrogate model, both the Finite Element Model (FEM) and the Computational Fluid Dynamics (CFD) based numerical models were successively established, and thereby both the contact stresses of valve static sealing and dynamic impact (between valve disk and nozzle) could be predicted. With these basic data, the polynomial chaos expansion (PCE) surrogate model which can not only be used for inputs-outputs relationship construction, but also produce the sensitivity of different design parameters were developed. Based on the PCE surrogate model, a new design scheme was obtained after optimization, in which the valve sealing stress is increased by 24.42% while keeping the maximum impact stress lower than 90% of the material allowable stress. The result confirms the ability and feasibility of the method proposed in this paper, and should also be suitable for performance design optimizations of control valves with similar structures.
심장내 이식형 축류 혈액 펌프의 개발을 시도하였다. 이 펌프는 해부학적인 적합성이 좋고, 혈액과 접촉하는 면적이 적으며, 심장판막의 위치에 이식할 수 있어 이식술이 용이한 등의 이점이 있다. 축류혈액펌프는 입펠러와 소형 모터에 의해 구성되었으며, 모터축과 펌프의 본체의 밀봉은 자성유체 축봉이 이용되었다. 본 연구에서 개발한 혈액펌프의 펌프 특성은 4매 임펠러의 경우 회전수 7091[rmp], 6매 임펠러의 경우 회전수 6402[rpm]에서 유량 5[l/min], 차압 100[mmHm]을 얻을 수 있었으며, 자성유체 축봉의 내압 특성은 회전수 7000[rpm], 압력ㄹ 150[mmHg]에서 24시간 이상의 내구성을 얻을 수 있었다. 그리고, 용혈에 대하여 검토한 결과 4매 임펠러의 1H 는 0.0561[g/100L]이고, 6매 임펠러의 경우는 1H=0.214[g/100L]을 얻을 수 있었다. 이상의 실험결과는 심장내 이식 축류형 혈액펌프의 실현 가능성을 보여 주는 것으로 앞으로 큰 기대를 걸수 있다고 생각된다.
국내 진공기술 기반을 구축하는 국가사업의 일환으로 게터펌프 성능평가장치를 개발하고 있다. 본격적으로 장치를 구성하기 전에 평가절차의 개발, 장치 설계요건 및 사양을 확정하기 위해 예비실험장치를 만들었다. 이 장치를 이용하여 밀봉형 기기에 들어가는 비교적 활성화 온도가 낮은 게터 소자들의 특성평가 절차를 만들고 이를 적용하여 수소, 일산화탄소, 질소 등에 대해 배기속도와 배기용량을 측정해 보았다. 주로 고순도 기체 공급장치용으로 국내에서 개발된 게터 소자와 램프용으로 널리 쓰이는 외국제품의 배기성능을 비교해 보았다.
The hydraulic performance analysis of an entire pump system composed of an inducer, impeller, volute and seal for the application on turbopumps is performed using three-dimensional Wavier-Stokes equations. A quasi-steady mixing-plane method is used on the impeller/volute interface to simulate the unsteady interaction phenomena. From this wort the effects of each component on the pump performance are investigated at design and off-design conditions through the analysis of flow structures and loss mechanisms. The computational results are in a good agreement with experimental ones in terms of the headrise and efficiency even though very complex flow structures are present. It is found that the asymmetric pressure distribution along the volute wall constitutes the main reason of the difference between experimental and computational results due to the limitation of the applying the quasi-steady method. Since the volute was found to be over-designed according to the pressure distribution of the volute wall, redesign of the volute has been performed resulting in an improved performance characteristic.
The hydraulic performance analysis of an entire pump system composed of inducer, impeller, volute and seal for the application of turbopumps is numerically performed using three-dimensional Navier-Stokes equations. A quasi-steady mixing-plane method is used on the impeller/volute interface to simulate the unsteady interaction phenomena. From this work, the effects of each component on the pump performance are investigated at design and off-design conditions through the analysis of flow structures and loss mechanisms. The computational results are in a good agreement with experimental ones in terms of the headrise and efficiency even though very complex flow structures are present. It is found that the asymmetric pressure distribution along the volute wall constitutes the main reason of the difference between experimental and computational results, due to the limitation of the quasi-steady method. Since the volute was found to be over-designed by the pressure distribution of the volute wall, re-design of the volute has been performed, resulting in an improved performance characteristic.
본 연구에서는 조류발전용 헬리컬 수차를 발전소 냉각수 배수로에서의 수력 개발에 이용하기 위하여 수차구조물의 설치로 인한 수위 증가가 냉각수 순환 계통에 미치는 영향을 파악하였다. 배수로 암거 출구부에 가로 3.6 m $\times$ 세로 1.5 m의 헬리컬 수차 1 set(2기 일체형)를 설치하는 경우에 대하여 배수로의 수위변화 및 압력변화를 수치해석을 통해 분석한 결과, 평균해수위시에는 seal well 하류의 수위 변화 영향이 seal well의 weir에 의해 차단되어 상류로 전파되지 않았다. 그러나 고조시에는 weir의 월류 흐름형태가 잠김 월류가 되고 seal well 전 후단이 모두 만관흐름상태가 되어 하류의 압력변화가 상류로 전파되었다. 방류 개시 후 약 10분간 불안정한 압력변화가 발생하나 이후 안정되며, 약 0.2 m 내외의 수두 증가로 냉각수 순환펌프 소요 동력이 증가할 수 있으나 안전성에는 영향을 주지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 수력 개발 타당성 평가시 냉각수 순환펌프의 소요전력 증가를 고려할 필요가 있다.
임펠러 및 플로팅 링 실의 형상이 원심 펌프의 성능에 미치는 영향을 수류 시험 결과를 토대로 연구하였다. 연구 대상이 된 펌프는 30 톤급 및 75 톤급 액체로켓엔진용으로 개발된 단단 원심형 펌프로 연소실에 추진제(액체산소, 케로신)를 공급하는 터보펌프의 일부이다. 펌프의 양정은 임펠러 출구 폭 및 날개 개수, 날개의 출구 각도의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 개발된 펌프는 플로팅 링 실의 간극에 따라 그 효율에 차이가 있었으며, 크기 증가에 따른 효율 증가 효과는 크게 나타나지 않았다.
The friction and wear properties of ceramics are very important in the applications to engineering ceramic parts such as seal rings, pump parts, automobile meter parts, and so on. In this study, the effects of each other purity on the mechanical and tribological properties of purity zirconia ceramics were investigated. Also in order to determine the effects of sliding distance, sliding speed, contact load, friction coefficient, the amount of worn out material at a certain time, and the prepared composites were measured. Crystalline phases and microstructure were examined with XRD and SEM. The results show that we obtained the good properties of friction coefficient and wear resistance at the purity 99.5% of zirconia. than this of the purity 95% were great at the wear amount of worn out material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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