폐수처리용 기계적 증기 재압축 터보 송풍기 개발에 관한 연구

Abstract

본 연구는 폐수처리용 MVR 터보 송풍기를 개발하기 위하여 CFD 해석을 수행하여 성능을 검토하였으며, 이를 실험 결과와 비교하였다. 유동에 대한 송풍기의 구조적 안정성에 대하여 검토하기 위하여 FSI 해석을 수행하였으며, 모드 해석을 수행하여 송풍기의 운전조건에 대한 동적 안정성을 검토하였다. 유동해석을 수행하여 개발하고자 하는 터보 송풍기의 운전조건에 적합한 임펠러의 blade 수는 Main blade가 16개이고, Splitter blade는 Main blade 중간에 1개인 것으로 나타났다. 효율은 해석값이 87.3%로 나타났으며, 실험값은 87.7%로 나타나, 실험값 기준으로 약 0.5 % 정도 작게 예측되었다. 유동-구조연성 해석 결과는 안전계수가 케이스는 약 2.1 이상이고 임펠러는 15 이상으로 나타났으며, 최대변위가 케이스는 약 1.05 mm이고 임펠러는 0.02mm로 나타나 구조적으로 안전한 것으로 판단된다. 모드 해석에 의하면 케이스와 임펠러의 1차 모드의 고유진동수는 각각 70.30 Hz와 142.67 Hz이다. 터보 송풍기 회전에 의한 가진 주파수는 53.63 Hz이므로 고유 진동수가 가진 주파수에 비하여 크게 나타나고 있어, 공진 현상에 대하여 안정적인 것으로 판단된다.