플랜트를 설계할 때 반드시 고려해야 할 중요한 안전 요소는 과압 유발 폭발의 방지이며, 플랜트 구성품 내의 가압 유체로 인해 많은 플랜트가 이에 취약하다. 조종식 압력 안전밸브(pilot-operated pressure relief valve)는 용기와 배관 내부에서 형성된 과압을 배출(venting)하기 위한 핵심 장치이다. 조종식 압력 안전밸브는 구조가 매우 복잡하므로, 그 설계와 제작은 철저히 연구되어야 한다. 본 연구에서는 조종식 압력 안전밸브의 설계 및 제작 공정의 용이화를 위해 간소화된 구조를 제안하고, 설계 변수들이 설계 및 제작 공정에 미치는 영향을 예측할 수 있도록 해당 설계 변수들의 유효 범위를 규정하였다. 규정된 범위는 다음과 같이 수치 유동 해석 및 실험으로 검증하였다. 먼저, 주 밸브가 개방되지 않는 최대 오리피스(orifice) 직경을 계산하고, 강한 충격파의 영향에 저항할 수 있는 최소 오리피스 직경을 조사하였다. 또한 다양한 압력 조건에서 주 밸브의 안정적인 개방과 폐쇄를 보장하는 오리피스 직경 범위를 정의하였다. 본 연구에서 규정한 설계 변수의 유효 범위는, 제안된 간소화 구조의 설계를 통해 다양한 압력 조건에서 조종식 압력 안전밸브의 안전한 운전을 보장하는 데 활용될 수 있다.

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