일반기술

열성층이 형성되는 배관부재에서의 열성층 완화방법

본 기술은 배관계통에 저온과 고온의 액체가 함께 흐르면서 발생되는 열성층에 있어 저온의 액체를 가열시킴으로써 열성층을 완화시켜 배관부재의 열응력과 굽힘 현상을 감소시킬 수 있도록 하는 열성층이 형성되는 배관부재에서의 열성층 완화 방법에 관한 것이다. 본 기술은 주급수 계통의 배관부재 및 원자로 냉각재 계통과 연결된 수평 배관부재에서 고온유체와 저온유체가 함께 흐를 때 유체밀도에 의해 형성되는 열성층을 완화시키는 것에 있어서, 저온유체가 흐르는 배관부재의 바깥 아래 부분을 가열수단으로 가열하여 성층화된 저온유체를 가열함으로써 고온유체과의 온도차가 줄어 성층화 현상을 완하시키는 것을 특징으로 한다.가압기측에 약 232℃의 고온유체가 약 66℃의 저온유체로 채워져 있는 수평배관의 상부로 천천히 유입되면, 밀도 차에 의해 수평배관 내에서 고온유체와 저온유체는 층을 이루며 분리된다.이와 같은 상태에서 수평배관의 바깥 아래부분을 전기가열기로 약 35초 동안 가열함으로써 저온 유체가 간접가열되고 저온유체와 고온유체의 사이의 온도차가 줄어들게 되어 열성층 현상이 완화 되는 것이다.이 때 가열하지 않은 경우에 비해 수평배관의 상, 하부 내벽의 온도 차이가 17.1% 감소되고, 내부의 고,저온유체의 온도 차이가 22.5%가 감소되는 효과를 얻게 된다.이후 외부 가열을 중단하고 수평배관 내 유체의 자연대류에 의하여 열성층 유동이 없어지기까지의 걸리는 시간은, 외부를 가열하지 않은 경우보다 열성층 유동이 약 25% 빨리 없어지는 효과를 얻게 된다. 가열수단을 전기가열기로 한정하는 것이 아니며, 또한 배관의 수평 경사도에 관계없이 열성층 현상이 발생되는 모든 배관부재에 상기와 같은 가열수단으로 저온유체를 가열하여 열성층을 완화시킬 수 있음은 물론이다.