ES_CasDrain 사용 설명서

1. 용도

2. 주요 화면

 

2.1 입력창

 

2.2 메뉴

 

2.3 LCV 상류 배관 Iso 창

 

2.4 LCV 하류 배관 Iso 창

 

2.5 RTF Text 출력 창


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1. 용도

ES_CasDrain은 급수 가열기 배수 배관 해석 프로그램으로, 고압 급수 가열기의 배수를 저압 급수 가열기로 원활히 이송하기 위한 배관 구경을 선정하고, 아울러 배수 배관에 설치되는 고압 급수 가열기 수위 조절 밸브의 설계 조건을 선정하기 위한 프로그램입니다.

본 프로그램은 급수 가열기의 배수 배관 계통뿐만 아니라, 포화 수가 배관을 통해 흐르면서 강제 증발하는 2상 유동(Two Phase Flow)의 배관 계통 해석에 적절히 사용할 수 있습니다.  이러한 배관 계통으로는 복수기로 이송되는 응축수 배관 계통을 들 수 있습니다.

급수 가열기 배수 배관 선정에 대한 내용은 급수 가열기 배수 배관 선정 페이지에 기술되어 있으며, 습포화 증기의 단열 마찰 배관에서의 유동에 대한 내용은 증기의 압축성 유동 해석 페이지에 기술되어 있으므로, 본 페이지에서는 해석 방법에 대한 내용은 기술하지 않고 단지 ES_CasDrain의 사용법에 대한 내용만 기술합니다.

 

2. 주요 화면 (차례)

2.1 입력창

입력해야 하는 조건은 위 그림에 나타난 바와 같이, 고압 급수 가열기 출구 배수의 압력(P0)과 온도(T1), 질량 유량(W), 저압 급수 가열기의 압력(P5), 그리고 수위 조절 밸브(LCV) 상류측 Iso 파일과 하류측 Iso 파일입니다.

고압 급수 가열기 출구 배수의 압력으로 배관 압력(P1) 대신에 급수 가열기 내부 압력(P0)으로 표시한 이유는, 급수 가열기 배수 배관 입력 조건을 제공하는 열 정산도(Heat Balance Diagram)에 급수 가열기 내부 압력이 표시되기 때문입니다.   고압 급수 가열기 내부 압력이 출구 배수의 압력보다 약간 높으나, 가열기 튜브에서의 압력 강하를 고려하고, 가열기 내부 배수의 수위를 고려할 때, 그리고 이들 압력 강하나 수위에 의한 압력 상승량이 비교적 작은 양임을 고려할 때, 출구 배관 압력 대신에 가열기 내부 압력을 사용해도 큰 오차는 없습니다.

LCV 상류 및 하류측 배관 Iso-metric 입력은, ES_PipeIso를 이용해 입력해야 하며, ES_PipeIso의 사용법은 해당 사용 설명서를 참조 바랍니다.    [열기] 단추는 기존의 Iso 파일을 열 때 사용하고, [편집창 열기] 단추는 열린 Iso 파일을 편집하거나 혹은 새로운 Iso 파일을 작성할 때 사용합니다.   [편집창 열기] 단추로 편집창을 연 후에, 기존 Iso 파일을 열 수도 있습니다.

[열기] 단추로 기존의 Iso 파일을 열면, Iso 파일의 단위를 프로그램의 단위로 변환해 계산하지만, 기존 Iso 파일 자체의 단위는 변환되지 않습니다.  [편집창 열기] 단추로 Iso 파일을 여는 경우에는 Iso 파일의 단위를 프로그램의 단위로 변환하여 표시하며, 이 때 Iso 파일을 저장하면 기존 Iso 파일의 수치와 단위는 변환된 수치와 단위로 저장됩니다.

ES_PipeIso 창에서 Pipe Iso 파일을 편집한 후에는 반드시 파일 저장을 해야만, 변경된 배관 정보가 본 프로그램 계산에 반영됩니다.

위 입력창 그림에 나타난 입력 값은, 참고 문헌 1의 Appendix B, Example Calculation, Cascade Heater Drain의 8 inch 배관에 대한 값들입니다.   아래에 소개되는 프로그램 결과 값을 보면 ES_CasDrain 프로그램의 신뢰성과 유용성을 확인할 수 있습니다.   단지 4개의 입력 값들과 120 ft 길이의 8 inch, Std 배관만을 입력한 파일(K180.pip)을 작성한 후, 실행 단축 키인 <F5> 키를 누르면 모든 계산이 이루어집니다.

 

2.2 메뉴 (차례)

[파일} 메뉴에는 [새파일], [파일 열기], [파일 저장], [새이름 저장], [종료] 기능과 함께, 이전에 열렸던 파일 4개가 표시됩니다

[실행] 메뉴에는 [시작] 기능만 있으며, Function Key [F5]를 단축키로 사용합니다.

[설정] 메뉴에는 [제목], [단위], [계산], [RTF Text 출력], [그래프 출력]의 기능이 있습니다.  

[설정]-[제목]에서는 [제목 1]과 [제목 2]의 2개의 제목을 입력할 수 있으며, 입력된 제목은 RTF Text 출력 및 그래프 출력에 나타납니다.

[설정]-[단위]는 계산의 단위를 설정합니다.

[설정]-[계산]은 문제점 발견의 기준 값이 되는, LCV 출구 임계 압력과 LCV 하류 배관 출구 최대 기준 모멘텀을 사용자가 임의의 값으로 입력할 수 있는 기능이 있습니다.

[설정]-[RTF Text 출력]에는 Text 출력의 상세 계산 내역을 보여주는지 여부를 선택하는, [LCV 상류 배관 계산 상세 내역 보여주기]와 [LCV 하류 배관 계산 상세 내역 보여주기] 선택 키가 있습니다.

[설정]-[그래프 출력]은 그래프 출력의 각종 설정 값을 결정하는 창을 보여줍니다.

 

2.3 LCV 상류 배관 Iso 창 (차례)

[LCV 상류 배관 Iso] 창은, 계산 결과가 없는 경우에는 Iso 그림만을, 그리고 계산 결과가 있는 경우에는 Iso 그림과 함께 입구 및 출구 압력을 표시합니다.  위의 그림은 본 Web Page에 적합하도록 창 크기를 임의로 조정한 후 출력한 그림이기 때문에 상단의 제목이나 하단의 파일 이름이 겹쳐 보이고, 입,출구 압력이 모두 보이지 않으나, 원래 프로그램은 화면 전체 크기로 확대되므로 이러한 문제가 발생하지 않습니다.

LCV 상류 배관은 ES_dPCalc 프로그램과 동일한 방법으로 해석되며, 배관 계통에서 강제 증발(Flash)이 발생하는지 확인하고, 강제 증발이 발생하면 [LCV 상류 배관 Iso] 창에 [문제점 발견] 창을 띄우고, 아울러 아래에 설명되는 [RTF Text 출력] 창에도 강조 글자로 동일한 내용을 표시합니다.

[LCV 상류 배관 Iso] 창은 프린터 출력이 가능합니다.

 

2.4 LCV 하류 배관 Iso 창 (차례)

[LCV 하류 배관 Iso] 창은, 계산 결과가 없는 경우에는 Iso 그림만을, 그리고 계산 결과가 있는 경우에는 Iso 그림과 함께 입구 및 출구 압력을 표시합니다.  위의 그림은 본 Web Page에 적합하도록 창 크기를 임의로 조정한 후 출력한 그림이기 때문에 상단의 제목이나 하단의 파일 이름이 겹쳐 보이고, 입,출구 압력이 모두 보이지 않으나, 원래 프로그램은 화면 전체 크기로 확대되므로 이러한 문제가 발생하지 않습니다.

LCV 하류 배관은 ENGSotf Inc.에서 개발한 증기의 압축성 유동 해석 방법에 따라 작성된 ES_StmPipe 프로그램과 동일한 방법으로 해석합니다.

압축성 유동의 경우 비체적이 큰 관계로 위치 수두에 따른 압력 변화의 영향이 무시할 정도로 작아서, 비 압축성 유체의 해석 방법과 달리 각각의 배관에 대하여 별도로 해석할 필요가 없으며, 동일한 구경의 배관은 하나의 단위 배관으로 해석할 수 있습니다.   ES_CasDrain 에서도 입력된 Iso 파일을 분석하여 동일 구경 배관의 마찰 저항 계수(Resistance Coefficient, K)를 모두 더해 하나의 배관으로 해석하며, 배관 구경이 달라져서 축소/확대 단관(Reducer/Increaser)이 존재하는 경우에만 분리하여 별도의 배관으로 해석합니다.

프로그램 계산 진행시 화면에 진행 상태를 보여주는 막대 창이 나타나는데, 이들 막대 창의 진행 과정을 보면 하류측 배관으로부터 상류측 배관으로 계산이 진행되는 것을 알 수 있습니다.  이는, 질식 유동(Choked Flow) 여부를 판단하고, 배관 출구 조건을 선정한 다음 차례로 상류측 배관을 계산하기 때문입니다.

ES_CasDrain 에서는 LCV를 하나의 노즐 유동으로 가정하여, ES_StmNzl 프로그램과 동일한 방법으로 LCV 출구 임계 압력을 계산하고, LCV 하류 배관 입구 압력이 동 임계 압력보다 큰 경우에는 [LCV 하류 배관 Iso] 창에 [문제점 발견] 창을 띄우며, 아울러 아래에 설명되는 [RTF Text 출력] 창에도 강조 글자로 동일한 내용을 표시합니다.   [설정]-[계산] 메뉴에는 동 임계 압력을 사용자가 임의로 입력할 수 있는 기능이 있습니다.   참고 문헌 1에 기술되어 있는 LCV의 Critical Pressure(Pcv) 계산 식도 LCV를 노즐로 가정하여 계산하도록 한 실험식입니다.

ES_CasDrain에서는 LCV 하류 배관 출구 조건에서 모멘텀(Momentum Force)를 계산해 최대 기준 모멘텀을 초과하면 [LCV 하류 배관 Iso] 창에 [문제점 발견] 창을 띄우며, 아울러 아래에 설명되는 [RTF Text 출력] 창에도 강조 글자로 동일한 내용을 표시합니다.   최대 기준 모멘텀의 프로그램 기본 값은 35 kgf이며, [설정]-[계산] 메뉴에서 동 최대 기준 모멘텀 값을 사용자 임의로 변경할 수 있습니다.

[LCV 하류 배관 Iso] 창은 프린터 출력이 가능합니다.

 

2.5 RTF Text 출력 창 (차례)

[RTF Text 출력] 창은 계산 결과를 자세히 나타내며, 아울러 인쇄할 수 있습니다.

표시되는 내용은 <1. 고압 급수 가열기 출구 배수 조건>, <2. LCV 상류 배관>, <3. LCV 입구 조건>, <4. LCV 출구 조건>, <5. LCV 하류 배관>, <6. 저압 급수 가열기 압력> 등입니다.

<2. LCV 상류 배관>에는 계산 결과가 상세히 나타나며, 강제 증발(Flash) 발생 여부를 표시합니다.

<3. LCV 출구 조건>에는 프로그램이 계산한 임계 압력이나 사용자가 입력한 임계 압력이 표시되며, <4. LCV 하류 배관>에는 상세한 계산 결과와 함께 LCV 출구 임계 압력 초과 여부와 모멘텀 초과 여부를 표시합니다.

아래 표는, 참고 문헌 1의 Appendix B, Example Calculation, Cascade Heater Drain의 8 inch 배관에 대한 ES_CasDrain의 계산 결과와 참고 문헌 1의 계산 결과 값을 비교한 표로, 거의 유사한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

항목

참고 문헌 1

ES_CasDrain

LCV 출구 임계 압력(Pcv), psia

10.6

10.85

LCV 하류 배관 입구 압력(P3), psia

9.6

9.795

LCV 하류 배관 출구 압력(P4), psia

8.0

8.0

LCV 하류 배관 출구 임계 압력(P4*), psia

6.2

6.397

 

참고 문헌 :  (차례)

1. Analytical Approach for Determination of Steam/Water Flow Capability in Power Plant Drain Systems by G.S. Liao and J.K. Larson, ASME Publication 76-WA/Pwr-4


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