소형 PCHE에 대한 거시적 고온 구조 해석 모델링(Ⅱ)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),홍성덕(Sung Deok Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.4

헬륨가스루프 시험용 공정열교환기에 대한 고온구조해석 모델링 (Ⅰ)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),김용완(Yong Wan Kim),홍성덕(Seong Duk Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.9

초고온가스로에서 생성된 950℃ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하기 위한 시스템이 원자력수소생산시스템이며, 공정열교환기는 초고온 열과 황-요오드 공정을 통해 수소를 생산하는 원자력수소생산시스템에서의 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 기기에 대한 성능시험을 위해 최대 작동 설계온도 1000℃인 헬륨가스루프를 구축하고 있으며 공정열교환기를 설계하였다. 본 연구에서는 구축중인 헬륨가스루프에서 성능시험을 수행할 예정으로 설계된 공정열교환기에 대한 고온구조건전성을 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 고온구조해석 모델링, 열해석 및 열팽창 해석을 수행한 결과를 정리한 것이다. 해석결과를 이용하여 설계된 공정열교환기의 구조건전성을 유지하기 위한 1 차 및 2 차 열매체의 유입/유출 파이프라인에서의 적절한 구속조건을 결정하였으며 이를 향후 제작될 공정열교환기 시제품의 성능시험장치 설계에 반영할 것이다. In large-scale production of hydrogen, a PHE (Process Heat Exchanger) is a key component because the heat required to carry out the Sulfur-Iodine chemical reaction that yields hydrogen is transferred from a VHTR (Very High Temperature Reactor) by the PHE. Korea Atomic Energy Research Institute established a helium gas loop for conducting performance test of components that are used in the VHTR. In this study, as a part of high-temperature structural-integrity evaluation of a designed PHE prototype that is scheduled to be tested in the helium gas loop, we carried out high-temperature structural-analysis modeling, thermal analysis, and thermal-expansion analysis for the designed PHE prototype. An appropriate constraint condition is proposed at the end of the in-flow and out-flow pipelines of the primary and secondary coolants and the proposed constraint condition will be applied to the design of the performance-test loop setup for the designed PHE prototype.

헬륨가스루프 시험용 공정열교환기에 대한 고온구조해석 모델링(Ⅱ)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),김찬수(Chan Soo Kim),홍성덕(Seong Duk Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.10

초고온가스로에서 생성된 950℃ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하기 위한 시스템이 원자력수소생산시스템이며, 이 시스템에서 공정열교환기는 초고온 열과 황-요오드 공정을 통해 수소를 생산하는 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 기기에 대한 성능시험을 위해 헬륨가스루프를 구축하고 공정열교환기 시제품을 제작하였다. 본 연구는 공정열교환기 시제품을 헬륨가스루프에서 시험하기 전에 미리 공정열교환기 시제품의 고온 구조건전성을 평가하기 위한 작업의 일환으로 공정열교환기 시제품에 대한 고온구조해석 모델링, 열해석 및 열팽창해석 결과들을 정리한것이다. 해석 결과는 공정열교환기 시제품 성능시험 장치 설계에 반영할 것이다. PHE (Process Heat Exchanger) is a key component required to transfer heat energy of 950℃ generated in a VHTR (Very High Temperature Reactor) to the chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. Korea Atomic Energy Research Institute established the helium gas loop for the performance test of components, which are used in the VHTR, and they manufactured a PHE prototype to be tested in the loop. In this study, as part of the hightemperature structural-integrity evaluation of the PHE prototype, which is scheduled to be tested in the helium gas loop, we carried out high-temperature structural-analysis modeling, thermal analysis, and thermal expansion analysis of the PHE prototype. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the PHE prototype.

공정열교환기 소형 시제품에 대한 고온구조해석(Ⅲ)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),김찬수(Chan Soo Kim),홍성덕(Seong Duk Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.2

초고온가스로로부터 생성된 950℃ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하는 원자력수소생산시스템에서 공정열교환기는 초고온 열과 화학반응 공정을 통해 수소를 생산하기 위한 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 기기에 대한 성능시험을 위해 소형가스루프를 구축하고 공정열교환기 시제품을 수정 제작하였다. 본 연구는 공정열교환기 수정 시제품을 소형가스루프에서 시험하기 전에 루프 시험조건하에서 공정열교환기 수정 시제품의 고온 구조건전성을 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 공정열교환기 수정 시제품에 대한 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 구조 해석을 수행하고 그 결과들을 정리한 것이다. 해석 결과는 공정열교환기 수정 시제품 성능시험 장치 설계에 반영할 것이다. A PHE (Process Heat Exchanger) is a key component of nuclear hydrogen system for massive production of hydrogen; the PHE transfers the very high temperature heat (950℃) generated from the VHTR (Very High Temperature Reactor) to a chemical reaction. The Korea Atomic Energy Research Institute developed a small-scale gas loop for testing the performance of VHTR components and manufactured a modified PHE prototype for carrying out the testing in the gas loop. In this study, as a part of the evaluation of the high-temperature structural integrity of the modified PHE prototype which is scheduled to test in the gas loop, we carried out high-temperature structural analysis modeling, macroscopic thermal and structural analysis of the PHE prototype under the gas loop test conditions as a precedent study before carrying out the performance test in the gas loop. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the modified PHE prototype.

소형 PCHE 에 대한 거시적 고온 구조 해석 모델링 (I)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),김찬수(Chan Soo Kim),홍성덕(Sung Duk Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.11

초고온가스로로부터 생성된 950℃ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하려는 원자력수소생산시스템에서 중간열교환기는 원자로에서 생산된 초고온 열을 수소생산 공장으로 전달하는 핵심 기기중의 하나이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 핵심 기기에 대한 성능시험을 위해 소형가스루프를 구축하였고 중간열교환기의 유력한 형태로 고려되고 있는 인쇄기판형 열교환기의 소형 시제품을 제작하였다. 본 연구는 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품을 소형가스루프에서 시험하기 전에 루프 시험조건하에서 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품의 고온 구조건전성을 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 수행한 결과, 즉 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 구조 해석 결과 등을 정리한 것이다. 해석 결과는 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품 성능시험결과외 비교하고 향후 제작될 중형 시제품 설계/제작에 반영할 것이다. The IHX (intermediate heat exchanger) is a key component of nuclear hydrogen systems for the production of massive amounts hydrogen. The IHX transfers the 950℃ heat generated by the VHTR (very high temperature reactor) to a hydrogen production plant. The Korea Atomic Energy Research Institute established a small-scale gas loop to test the performance of key VHTR components and manufactured a small-scale PCHE (printed circuit heat exchanger) prototype, which is being considered as a candidate for the IHX, for testing in the small-scale gas loop. In this study, as a part of the high-temperature structural integrity evaluation of the small-scale PCHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and structural analysis for the small-scale PCHE prototype under the small-scale gas loop test conditions. This analysis serves as a precedent study to scheduled PCHE performance test in the small-scale gas loop. The results obtained in this study will be compared with the test results for the small-scale PCHE and then used to design the medium-scale PCHE prototype.

소형 PCHE 시제품에 대한 거시적 고온 구조 해석 모델링 (Ⅱ)

송기남(Kee Nam Song),이형연(Heong Yeon Lee),홍성덕(Sung Deok Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9

초고온가스로의 중간열교환기는 원자로에서 생산된 950℃ 정도의 초고온 열을 수소생산 공장으로 전달하는 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 중간열교환기의 후보 형태로 고려되고 있는 인쇄기판형 열교환기의 소형 시제품을 제작하였다. 본 연구는 소형가스루프 시험조건하에서 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품의 고온 구조건전성을 시험수행 전에 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품에 대한 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 구조 해석을 수행하고 그 결과들을 정리한 것이다. 해석 결과는 곧 수행될 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품 성능시험결과와 비교하고 또한 향후 제작될 중형 시제품 설계/제작에 반영할 것이다. The IHX (intermediate heat exchanger) of a VHTR (very high-temperature reactor) is a core component that transfers the high heat generated by the VHTR at 950℃ to a hydrogen production plant. Korea Atomic Energy Research Institute manufactured a small-scale prototype of a PCHE (printed circuit heat exchanger) that was being considered as a candidate for the IHX. In this study, as a part of high-temperature structural integrity evaluation of the small-scale PCHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and elastic structural analysis for the small-scale PCHE prototype under small-scale gas-loop test conditions. The modeling and analysis were performed as a precedent study prior to the performance test in the small-scale gas loop. The results obtained in this study will be compared with the test results for the small-scale PCHE. Moreover, these results will be used in the design of a medium-scale PCHE prototype.