[FKFU-A237-18-A] 여러 배관 요소를 하나로 표현하는 Bulk Loss 소개

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플로우마스터코리아

작성일

2021-07-14 16:14

조회

Bulk Loss는 pipe 및 bend 등의 배관 요소를 total loss로 표현함으로써, 시스템의 전체 구조가 결정되기 전 설계 초기 단계의 유량 및 압력 손실을 간편하게 추정할 수 있습니다.Bulk Loss는 유체의 momentum을 계산하지 않기 때문에 surge와 같은 transient effect를 해석할 수 없으나, 설계 초기 단계의 시스템 구조가 목표한 정상 운전을 만족하는 지 빠르고 손쉽게 확인할 수 있습니다.

Solution

Bulk Loss는 Simcenter Flomaster 2021.1 버전부터 사용하실 수 있습니다.

Bulk Loss는 직렬로 연결되어있는 pipe 및 bend(90˚)를 모두 pressure loss로 처리하여 여러 요소를 하나의 total loss로 표현합니다.

여기서 Fitting loss는 기타 배관 부속을 고려하기 위한 항목으로, Pipe loss 대비 부속 부품의 loss를 %로 표현하여 적용합니다. 여기서 부속 부품의 fitting loss %를 알지 못할 때에는 Equivalent Length로 환산하여 pipe length에 더해주어 표현할 수 있습니다.

이러한 total loss 표현은 동일 EL, 직렬로 연결되어있는 상황에서 사용 가능합니다. 만일 분기 등과 같이 직렬 연결 이외의 연결은 해당 지점을 기준으로 bulk loss를 3개 이상 사용하여 표현할 수 있습니다.

Bulk Loss의 Input Data로는,

- Diameter : Pipe 직경
- Pipe Length : Pipe 총 길이
- Roughness : Pipe의 표면 거칠기
- Fitting Losses : 부속 부품 표현 항목
- Bend Radius/Diameter : 90˚ Bend의 직경 대비 곡률 반지름의 비
- Number of Bends : 90˚ Bend 수

간단한 예제를 통해 Bulk loss 모델과 full modeling 모델을 비교해보겠습니다.

Component 8 - Source: Pressure
- total pressure 2 bar
Component 9, 10 - Source: Pressure
- total pressure 1 bar
Component 4, 5 - Bulk Loss
- Diameter 0.1 m
- Pipe Length 5 m
- Roughness 0.025 mm
- Fitting Losses 0 %
- Bend Radius/Diameter 1.2
- Number of Bends 1

Component 6 - Bulk Loss
- Diameter 0.05 m
- Pipe Length 5 m
- Roughness 0.025 mm
- Fitting Losses 0 %
- Bend Radius/Diameter 1.2
- Number of Bends 1
Component 7 - Junction: T (90˚)
- Through Pipe Diameter 0.1 m
- Branch Pipe Diameter 0.05 m

Component 11 - Source: Pressure
- total pressure 2 bar
- Component 16, 20 - Source: Pressure
- total pressure 1 bar
Component 1, 3, 13, 15 - Pipe: Cylindrical Rigid
- Diameter 0.1 m
- Pipe Length 2.5 m
- Absolute Roughness 0.025 mm
Component 2, 14 - Bend: Circular
- Deflection Angle 90 deg
- Radius/Diameter 1.2
- Roughness 0.025 mm
- Diameter 0.1 m

Component 17, 19 - Pipe: Cylindrical Rigid
- Diameter 0.05 m
- Pipe Length 2.5 m
- Absolute Roughness 0.025 mm
Component 7 - Junction: T (90˚)
- Through Pipe Diameter 0.1 m
- Branch Pipe Diameter 0.05 m
Component 18 - Bend: Circular
- Deflection Angle 90 deg
- Radius/Diameter 1.2
- Roughness 0.025 mm
- Diameter 0.1 m

Junction T에서의 결과를 보면 다음과 같이 나타나며, Bulk Loss를 이용하여 full modeling 모델과 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

★Bulk Loss는 유체의 momentum을 모델링하지 않으며, 따라서 surge와 같은 transient effect를 해석할 수 없습니다.

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