동절기 STS 물탱크의 단열재 설계에 따른 물의 동결 특성 분석 (Analysis of Water Freezing Characteristics According to Insulation Design of STS Water Tanks in Winter)

서지정보

· 발행기관 : 한국강구조학회
· 수록지 정보 : 한국강구조학회 논문집 / 36권 / 6호 / 365 ~ 375페이지
· 저자명 : 이충열, 신현준, 여경윤, 김근표, 김진국

초록

이 연구는 배수지용 STS 물탱크가 동절기 외기온도에 노출되는 조건에서 물의 동결 특성을 분석하는 것을 목표로 한다. 대용량 STS 물탱크 내 열전달 특성 분석을 위해 열전달 해석 모델을 2D 대칭 모델로 구성하고, 48시간의 동절기 외기 온도를 적용하여 단열재 두께에 따른 열전달 해석을 수행하였다. 물의 온도 변화율 및 상변화 시간을 비교하였을 때, STS 물탱크 중앙 외측부의 경우 동결의 영향이 미미했으나, 하단 지지부의 경우 단열재 두께와 관계없이 물탱크 내부 물에 동결이 발생하면서 중앙 외측부에 비해 열손실에더 취약한 것으로 나타났다. 나아가, 열손실 취약부인 하단 지지부에 대해 단열재 배치방식을 변수로 매개변수해석을 수행하여 단열재배치에 따른 열전달 특성 변화로 물의 동결 특성을 정립하였다. 이후, 물의 최소·최대 체류시간을 기준으로 동결시간을 비교하여 효과적인 단열재 설계방안을 제안하였다.

영어초록

The purpose of this study is to analyze the freezing characteristics of water in STS water tanks for reservoirs exposedto outside temperatures in winter. A large-scale STS water tank was modeled as a 2D symmetric analysis model, and heattransfer analysis was performed for 48 hours using winter outside temperatures to observe temperature trends in water at thetank’s outer part of the center and supported part of the bottom by insulation thickness. Through the temperature change rate andphase change time of water, the analysis model confirmed that the bottom is more vulnerable to heat loss of water than the side.
Furthermore, parametric study was conducted using the insulation placement at the bottom of the tank as a variable and waterfreezing characteristics were established based on the heat transfer characteristics change according to insulation placement. Aneffective insulation design was proposed by comparing freezing time for each insulation placement based on minimum andmaximum residence time of water.

참고자료

· 없음