동축 반전 볼 밸브의 형상개념설계 및 유동특성 분석 (Structural Conceptual Design and Flow Characteristics of Coaxial Counter-Rotating Ball Valve)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 46권 / 4호 / 215 ~ 221페이지
· 저자명 : 고한별, 강효림, 한승호

초록

다양한 공정 라인에서 유량 및 압력을 조절하는 목적으로 제어 밸브가 활용되고 있다. 글로브 밸브는 제어 밸브의 고유유량특성에서 밸브의 개도율에 따라 유량계수가 등비율로 나타나며 개폐의 신속성은 물론 정교한 유량조절도 가능하여 광범위하게 사용되고 있으나, 낮은 개도율에서 유로의 변화가 심한 단점을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 구조가 단순하고 스템의 1/4 회전으로 완전 개폐가 기능한 볼 밸브가 제어 밸브로 주목받고 있다. 그러나 볼 밸브는 개도가 유로의 측면에서 시작되고, 고유유량 특성이 등비율로 나타나지 않아 정교한 유량조절이 어렵다. 본 연구에서는 동축 반전 장치가 삽입된 볼 밸브를 제안하였으며, 형상개념설계를 통해 개도 시 유로가 중앙에서 시작할 수 있도록 하였다. 아울러 전산유체해석을 통해 제어 밸브에서 요구되는 개도율에 따른 등비율의 고유유량특성을 만족하는지 여부를 확인하였다. 해석 결과 개도율 20~100% 변화에 따라 유량계수 Cv는 1.05~110.49 범위에서 지수함수적으로 증가하여 등비율 특성이 나타났다. 또한 유량제어용으로 사용되는 기존의 V-port 볼 밸브와의 Cv 비교를 통해 유량제어 밸브로서의 가능성을 검토하였다.

영어초록

A control valve that can precisely control flow rate and pressure is used in various process lines. The globe valve has been widely applied as a control valve owing to fast opening, closure, and precise flow control. Furthermore, an equal flow coefficient percentage of a globe valve can be provided as the inherent flow characteristics required for a typical control valve. The flow path, however, changes rapidly at a low opening rate. Recently, a ball valve was considered as a control valve owing to its simple structure and requires only a quarter-turn of the stem to be fully opened and closed. There are disadvantages to these characteristics, such as opening starting at the side of the flow path, and the inherent flow characteristics do not appear in an equal flow coefficient percentage. In the present study, a coaxial counter-rotating ball valve was proposed through a structure conceptual design, in which opening can start at the center of the flow path. The computational fluid dynamics analysis was carried out to assure whether the equal percentage of flow coefficient was satisfied due to change of the opening rate. The flow coefficient Cv with a range of 1.05~110.49 was increased exponentially at the opening rate of 20~100%. In addition, the availability of the proposed vale as a flow control valve was reviewed by comparing Cv with a V-port ball valve commercially used.

참고자료

· 없음