Ball valve has been widely used in the field of high-pressure gas pipeline as an important component because of its low flow resistance and good leakage performance. The present paper focuses on the flow nature at the downstream of the ball valve used for gas pipelines according to valve opening rates. Steady 3-D RANS equations, SC/Tetra, have been introduced to analyze the flow characteristics inside the ball valve. Numerical boundary conditions at the inlet and outlet of the valve system are imposed by mass flow-rate and pressure, respectively. Velocity distributions obtained by numerical simulation are compared with respect to the valve opening rates of 30, 50, and 70%. Cavity distributions, asymmetry flow velocity and the flow stabilization point at each opening rate are also compared. When the valve opening rates are 30 and 50%, the flow stabilization requires the sufficient length of 10D or more due to the influence of the recirculation flow at the downstream of the valve.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.24
no.6_2
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pp.773-779
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2021
CNG, which has recently been attracting attention as an alternative fuel in the transportation field to reduce emissions caused by global warming, is natural gas with abundant reserves and mainly composed of methane. Being in a gaseous state, natural gas requires the compression and liquefaction processes for transportation. Until now, general shut-off valves for liquid and gas piping have been developed in Korea, but there are few studies on shut-off valves for high pressures of about 200 bar. Currently, research on the flow analysis of valves is being actively conducted around the world. However, there are relatively many studies on large valves such as low-pressure valves or shipbuilding and marine, and the safety factor through structural analysis to check the structural integrity of the valve is checked at the design stage. Since it is necessary to have a fast response speed while minimizing pressure and speed loss due to flow change, basic research was conducted on the flow analysis of the valve to secure design data, and the numerical analysis was performed on high-pressure automatic shut-off valves applied to CNG refueling stations. After securing the basic valve shape through reverse engineering for advanced products, we compared the valve flow coefficient Cv coefficient with advanced products. As a result, it was found that the reverse engineering model was at the level of about 60%. However, we compared the Cv coefficient by modifying the reverse engineering model, and the result showed that it was improved to about 96%.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.5
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pp.551-556
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2007
High pressure storage of the agent gas in fire suppression system was composed of tank, main valve and safety valve, which prevents the fracture of the high pressure storage. The safety valve has circular thin plate as fracture plate that was destroyed over fracture pressure. When inner pressure of the storage is reached the fracture pressure, the safety valve discharges gas and degrades simultaneously the inner pressure of the storage. There are design variables such as flow path diameter, inner diameter of the plastic packing ring, thickness of plate and fillet radius. In this variables, thickness of plate is set to be a value of 0.2mm. The main effect of variables on the inner pressure, has been decided using factorial design and statistical analysis. Therefore, the relation of variables are expressed by regression equation. It is disclosed results that the difference of fracture pressures between the equation and experiment has $2{\sim}5%$. Finally, using response surface method, the optimal design of the safety valve could be decided with safety pressure of 25MPa, where the fracture occurs on circular thin plate.
FCV is installed with a automatic valve attached in an high pressure cylinder to control the hydrogen flow. The supply of hydrogen from the cylinder into the fuel cell stack is controlled via the on/off operation of a solenoid attached to the automatic valve. The solenoid needs to provide the necessary attraction force even at any saturation temperature caused by drive of the vehicle. In this study, the simplified prediction equations for the saturation temperature are suggested. The finite element analysis was performed by steady state technique, according to the boundary condition in order to predict the saturation temperature and attraction force. Finally, the saturation temperature was validated through comparison between the analysis results and measurement results. From the results, the measured saturation temperature $5.9^{\circ}C$ lower with respect to the analysis results. And the error of attraction force ranged from 1.0 to 2.1 N at testing conditions.
Park, Sehyeon;Bae, Junhyuk;Kim, Kyoungjoong;Jeong, Sangkwon
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.20
no.3
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pp.21-27
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2018
It is difficult to fabricate and maintain moving parts of expander at cryogenic temperature. This paper describes numerical analysis and experimental investigation on a cryogenic reciprocating expander without moving piston. An intake valve which takes high-pressure gas, and an exhaust valve which discharges low-pressure gas, are connected to a tube. The inside pressure of the tube is pulsated for work production. This geometric configuration is similar to that of pulse tube refrigerator but without regenerator. An orifice valve and a reservoir are installed to control the phase of the mass flow and the pressure. At the warm end, a heat exchanger rejects the heat which is converted from the produced work of the expanded gas. For the numerical analysis, mass conservation, energy conservation, and local mass function for valves are used as the governing equations. Before performing cryogenic experiments, we carried out the expander test at room temperature and compared the performance results with the numerical results. For cryogenic experiments, the gas is pre-cooled by liquid nitrogen, and then it enters the pulse tube expander. The experiments are controlled by the opening of the orifice valve. Numerical analysis also found the expander conditions that optimize the expander performance by changing the intake pressure and valve timing as well as the opening of the orifice valve. This paper discusses the experimental data and the numerical analysis results to understand the fundamental behavior of such a newly developed non-mechanical expander and elucidate its potential feature for cryogenic application.
Diesel engines have the advantages of good fuel efficiency and low emissions. Therefore, car makers have been developed various kinds of diesel engine management system to clean up emissions while improving fuel efficiency. One of them is the common rail system. In the common rail system, diesel fuel is injected into the combustion chamber at ultra high pressures up to 1,800 bar to ensure more complete combustion for cleaner exhaust gas, and highly precise multiple injection reduces NOx emission, combustion noise and vibration. Generally speaking, common rail system consists of booster pump, high pressure pump, common rail, injectors, control valves, and sensors. The high pressure pump receives low pressure fuel from the booster pump and supply high pressure fuel to injectors through the high pressure common injection rail. Therefore, high pressure pump has an important role in common rail system. In this paper, we have investigated the performance of high pressure pump of common rail system.
Hwang, Dong Wook;Kim, Sung Jin;Bae, Jun Ho;Jung, Sung Yuen;Kim, Chul
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.12
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pp.1331-1339
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2012
Safety valve used in LNG/LNG-FPSO ships is a high value valve, and it plays an important role in maintaining a fixed level of pressure by emitting LNG gas out of pipes in LNG piping system under the cryogenic and high-pressure condition when the pressure of the system connected with the LNG storage tank and pipes reaches over the set pressure. The structural stability is required for the inner pressure and thermal load because of the cryogenic and high-pressure condition, and a reliability of the safety valve is necessary for impact and deformation by opening the valve. But, the safety valve, which plays a key role for a safety of the transport and storage system, is depended on imports for over 90%, and in domestic production, the design of the valve is performed on the basis of experiences of the works without quantitative analysis for the inner operation characteristics and structural stability of the valve. In this study, impact velocity is calculated by theoretical analysis for obtaining the structural stability of the guide according to the impact load by opening the valve. The shape of the guide and the diaphragm for satisfying the structural stability are suggested and verified by using a thermal-structural analysis.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.7
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pp.417-422
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2017
One of the most frightening aspects of weapons of mass destruction (WMD) is their ability to cause death in very small quantities without being visible to the public. The military authorities are making considerable effort to ensure the survivability of the combatants in the event of NBC(Nuclear, Biological and Chemical) contamination. Therefore, in this study, modules were developed for the measurement of the positive pressure and for the detection of the chemicals used for the control of the various shut-off valves used in an NBC shelter. In addition, a high performance gas tight shut-off valve was developed that can overcome the disadvantages associated with manual manufacturing, such as the occurrence of defective products and high manufacturing cost. By applying the positive pressure measurement and chemical detection modules, this valve was able to be used to control the facility. The developed gas-tight shut-off valve maintained airtight characteristics at a pressure loss of 28[Pa] at the prescribed wind velocity and an internal pressure of 30[kPa]. It is expected to be possible to control the gas-tight shut-off valve through the remote measurement of the positive pressure, thereby ensuring the foreign independence of import substitution and defense related technology in the future. In addition, by installing these valves in all of the intake ports or exhaust ports connected to the outside of the NBC shelter, it is possible to prevent the damage resulting from the rapid inflow of the storm pressure caused by conventional weapons and nuclear explosions, thereby protecting the people and equipment in the shelter.
The most landing gear use oleo-pneumatic shock strut to absorb the impact energy during touchdown. The shock strut is composed of the oil damper and the gas spring, especially the oil damper provides resistance force which is proportional to the square of landing speed. In case of high landing speed, the abnormal peak load can be occurred and transferred to the airframe structure. To prevent this, the pressure-relief valve is used to limit the damping force under the specific level. In this paper, it is presented the design process to find optimal damping and analysis results using pressure-relief valve.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.11
no.4
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pp.180-184
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2012
3-way ball valves have been mostly used for high temperature/high pressure valves using in petrochemical carriers and oil tankers, which requires high quality products with confidentiality and durability. As a larger disaster may be generated by leakage of oil or gas from valves, thus the present research applied a numerical analysis method with thermal-structural coupled field analysis and the performance test. The Max stress by parts was confirmed through thermal-structural coupled field analysis and develop the 3-way ball valve design, which is safe on operating condition. And its performance was verified by carrying out pressure test, leakage test and durability test for the manufactured 3-way ball valves with satisfying it's regulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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