Condensation-induced waterhammer (CIWH) has a series of processes such as formation of water slug, trapping a steam cavity, depressurization due to steam condensation, accelerating slug caused pressure difference over it and final slug impact. These processes are dependent on water flow rate in a pipe, water temperature, water subcooling, steam pressure, length of slug and cavity, and heat transfer coefficient at interface between steam and water.
First, the prediction of conditions to initiate water hammer has been made with full scale by applying the open channel flow theory. These conditions are expressed in terms of water flow rate according to changes of steam pressure, water subcooling and pipe diameter. The predictions of threshold flow rats to occur CIWHs were made and compared with event experienced and full scale tests in a real plant.
Second, the effects of parameters which influence on slug impact pressure and cavity collapse rate have been studied with real scale. Also, the implact loads that may be applied to design were evaluated under various system conditions. The results of parametric studies show a good agreement with the values obtained by slug dynamics.
From the results of this study, it can be concluded that the systems that have direct contact interface between steam and cold water always have the possibility of occurring CIWHs during system transients.
증기의 응축으로 인해서 발생하는 수격 작용은 액체 슬러그의 생성, 증기 동공의 포획, 증기 응축에 의한 감압, 슬러그의 가속 그리고 슬러그의 충돌과 같은 일련의 과정을 가지고 일어난다. 이러한 과정들은 파이프(pipe) 내에서 액체의 유량, 액체의 온도, 액체의 과냉각 정도, 기체의 압력, 액체 슬러그와 증기 동공의 크기 그리고 물과 증기가 접촉하는 면에서의 열전달 계수들에 영향을 받는다.
본 논문에서는 첫번째로 실물 크기의 파이프에서의 유동에 개방 유로에서의 유동 이론을 적용시킴으로서 수격 작용을 유발시킬 수 있는 조건에 관한 연구를 했는데, 이 조건은 증기의 압력과 물의 과냉각 정도 그리고 파이프의 직경에 따른 물의 유량으로 표현했다.
수격 작용을 유발시킬 수 있는 초기의 유량을 예측한 값과 실제 발전소에서의 사고 자료와 또 실제 발전소에서의 시험 자료를 비교했는데 비교적 잘 일치한다.
두번째로는 액체 슬러그의 충격 압력과 증기 동공이 붕괴되는 속도에 영향을 주는 매개 변수들의 역할을 실제 발전소를 모델로 해서 연구했는데 여기서는 실제 파이프의 설계에도 적용할 수 있는 충격 하중을 여러가지 조건하에서 예측 할 수도 있다. 매개 변수의 연구 결과를 슬러그의 운동학으로부터 계산한 값들과 유사한 결과를 얻었다.
위의 두 연구 결과 증기와 찬물이 직접 접촉되어 있는 시스템에서는 과도상태에서 항상 증기 응축에 의한 수격 작용이 일어날 가능성이 있다.
