소개글
"기계요소설계 11장"에 대한 내용입니다.
목차
1. 원형곡관의 압력손실 및 유동변화 수치해석
1.1. 주제 소개
1.1.1. 환기시설의 중요성
1.1.2. 연구의 범위 및 방법
1.1.3. 원형관 및 엘보(elbow)
1.2. 이론 및 변수설명
1.2.1. 이론
1.2.2. 변수
2. Star CCM+ 설계 및 결과
2.1. 설계 요소
2.1.1. Geometry
2.1.2. Boundary 설정
2.1.3. Mesh 설정
2.1.4. Physics 설정
2.1.5. Region 설정
2.2. 시뮬레이션 결과
2.2.1. Residuals
2.2.2. 속도
2.2.3. 압력
3. 결론
3.1. 데이터 분석
3.2. 결론
4. 참고 문헌
본문내용
1. 원형곡관의 압력손실 및 유동변화 수치해석
1.1. 주제 소개
1.1.1. 환기시설의 중요성
4차 산업혁명 시대에 들어서며 경제 활동과 주거 형태가 변화하고 있다. 업무와 주거생활 모두 실내 활동이 많아지면서 실내에 머무르는 시간이 점점 증가하고 있다. 특히 미세먼지와 대기오염이 심한 날이 많아지면서, 많은 전문가들은 실외활동을 가급적 제한하고, 창문을 닫고 주로 실내에서 생활하도록 권고한다. 이렇듯 실내에서 많은 시간을 보내게 될수록 실내 공기오염물질로 발생되는 실내 공기오염에 만성적으로 노출될 수 있기 때문에 외부환경의 미세먼지 및 대기오염보다 더 심각한 건강상의 영향을 받을 수 있게 된다. 실내 환경의 오염문제가 사회적 문제로 대두되면서 최근 실내 환경을 유지하기 위한 노력이 우리나라에서도 활발하게 진행되고 있다. 개정된 '건축물의 설비기준 등에 관한 규칙'은 2014년 이후 신축되는 100세대 이상 주택에 대해 시간당 0.5회 이상의 환기가 이뤄지도록 자연환기설비 또는 기계환기설비의 설치를 명시하였다. 최근의 공동주택은 고단열, 고기밀화 되어 뛰어난 에너지 절약률을 보이지만 역으로 그 폐쇄성 때문에 자연환기에 의해 환기 성능은 저하되고 있는 실정이다. 따라서 환기설비의 설치, 관리운영 및 에너지 비용은 거주자에게 그대로 전가되기 때문에 이로 인한 부담이 설비의 운용에 지장을 줄 우려가 있다.
1.1.2. 연구의 범위 및 방법
본 연구에서는 90도 각도의 엘보(elbow)를 가진 원형 덕트관을 이용한 최적의 주거용 환기 덕트 시스템을 제안하기 위해 CFD 시뮬레이션을 이용하여 고효율의 환기시스템을 도출하고자 한다.
본연구의 범위 및 방법을 보면 다음과 같다.
가. 주거용 주택을 기준으로 하며, 4인가족 구성원을 기준으로 한다.
나. 외부요인으로 인한 변화는 없는 것으로 가정한다.
다. 덕트관의 엘보(elbow)의 꺾인 횟수와 유속을 변수를 두어 유량분배 및 압력손실을 측정한다.
1.1.3. 원형관 및 엘보(elbow)
덕트는 오염공기를 후드에서 대기오염방지시설까지 운반하는 관이라 칭한다. 주로 덕트는 원형이나 장방형 모양으로 제작된다.
원형관은 일정한 관경을 가지는 원 모양의 관으로 가장 흔하게 쓰이는 모양이다. 장방형관 보다 20%정도 압력손실이 작고 경제성, 효율성이 높다. 가능한 원형관으로 설계를 하나 공간적 문제가 있을 때 장방향관으로 설계된다.
곡관은 관을 따라 흐르는 유체가 방향전환이 필요할 때 곡관으로 설계한다. 이때 곡관부분에서 압력손실이 발생하며 이는 구부러진 덕트관의 중심선에서의 반경(r)을 덕트관의 직경(D)으로 나눈값인 곡률(r/D)에 반비례하여 곡률이 작을수록 압력손실은 크다.
엘보(Elbow)는 관로 내부를 흐르는 유체의 방향을 바꾸는 장소에 사용하는 관이음이다. 이론적으로 꺾임 횟수가 많을수록 압력손실이 증가한다. 엘보로 인해 관내부에서는 오염물질이 쌓이는 협착현상, 압력손실 현상들이 일어난다.
1.2. 이론 및 변수설명
1.2.1. 이론
유체가 어떤 지점에서 다른 한 지점으로 이동할 때에 공기가 가지고 있는 에너지가 덕트 내벽면의 마찰 또는 내벽면의 상태와 관의 모양에 의해 손실되는 현상을 압력손실이라고 한다. 원형 곡관의 압력손실은 곡관의 반경비에 따른 압력손실계수를 이용하여 구할 수 있다. 압력손실은 압력손실계수와 속도압을 곱하여 계산할 수 있다.
압력손실(ΔP)은 다음 식으로 구할 수 있다.
ΔP = ζ × (ρ × v^2) / 2
여기서,
- ΔP: ...
참고 자료
대기오염방지시설 설계실무편람(65~67p), 대구지방환경관리청(2016)
CFD Prediction of the rouund Elbow Fitting Loss Coefficient(2014)
자재승인원,(주)진웅에어시스,(2016)
덕트설치공사, 제2편 건축설비직산, 한국
에너지기술인협회(2012)
환기설비설계기준(5p), 국도교통부(2016)
베르누이 방정식, 위키백과
에너지평가사_실기_배관설비(2017)
박희봉_실내 공기오염원 분석에 관한 연구_세명대학교_2018
김강_엘보가 있는 배관계의 유동해석_여수대학교_2002
장성철_각도조절이 가능한 CPVC 엘보의 개발에 관한 연구_한국기계공학회_2006
신현준_공동주택 환기설비 유효성 향상을 위한 개선방안 실별 선택운전 환기설비 도입의 필요성_대한설비공학회_2009
박준석_공동주택의 실내공기질 개선과 에너지 절약을 위한 기계환기설비의 간헐운전 방안에 관한 연구_한양대학교_2011
김종훈_자연환기장치의 표면결로해석에 관한 연구_동아대학교_2007
http://study.zum.com/book/15138-그림 1-1
http://www.kosha.or.kr/wood/woodDustWorkB.do-그림1-2
https://www.navimro.com/p/K14453551?utm_source=google&utm_medium=shopping&gclid=EAIaIQobChMInpCDq4n95QIVjXZgCh3bgQHXEAkYAyABEgIOQfD_BwE
그림 1-4~1-6
윤순헌, 정시환, 전충환, 조윤호, 박성훈, 유완석, 이시복, 유선철, 강동중, 김정석, 배원병, “기계공학응용실험 ”, 3판, 청문각, 2016
