다이아프램식 수소압축기에서 다이아프램 변형특성에 관한 실험적 연구 = (An) experimental study on the diaphragm deflection characteristic of a hydrogen diaphragm compressor

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Diaphragm compressor is widely used for the hydrogen compression because it can achieve high gas pressure without gas contamination. Diaphragms deflecting in the cavity with high pressure formed by an oil compression are the most important component in the compressor. But the metal diaphragm repeating deflection within the cavity contour cannot have infinite lifetime. And the radial points of diaphragm don't have equal valve of strain. Therefore, it is necessary to obtain the strain of radial points to predict the damage point of diaphragm. So, the object of this study is to estimate the diaphragm's damage point and life time through diaphragm deflection test by implementing with strain gauge attached on several radial points of two different size diaphragms. In this study, strain of each radial points of diaphragm shows different values. And average radial strain, without gas compression, varies as similarly as the variation of the pressure with respect to time. With gas compression, however, that is delayed against that of the pressure. And the most largest radial strain is occurred at the near of the rim. But the most largest tangential direction deflecting point is near the middle of the center and the rim. And the most largest strain amplitude point is the 15cm point from the center of 1st diaphragm. But, the stresses of the each radial point of the diaphragm are smaller than the fatigue limit of the diaphragm material. And any crack is not observed in SEM image of operated 3,000,000cycle diaphragm. Therefore, deflection of the diaphragm in the cavity is not a factor of the diaphragm damage.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 동향 및 선행연구 3
• 1.2.1 수소압축기의 국외 연구동향 3
• 1.2.2 수소압축기의 국내 연구동향 5
• 1.3 연구 목적 6
• 제 2 장 이론적 배경 9
• 2.1 수소 압축기 9
• 2.2 수소의 특성 10
• 2.3 300계열 스테인리스 스틸의 특성 11
• 2.4 캐비티 설계 13
• 2.5 피로 파괴 15
• 2.6 스트레인 게이지 18
• 2.6.1 스트레인 게이지의 원리 18
• 2.6.2 구성요소 선정방법 20
• 2.6.3 연결법 21
• 2.6.4 스트레인 게이지 calibration 21
• 제 3 장 시스템 구성 및 실험방법 43
• 3.1 시스템 구성 43
• 3.1.1 시험기 본체 43
• 3.1.2 컨트롤 패널 44
• 3.1.3 센서 설치 45
• 3.1.4 데이터 수집장치 46
• 3.2 실험방법 47
• 제 4장 결과 및 고찰 61
• 4.1 캐비티 압력변화 특성 61
• 4.1.1 가스압축 없는 경우 유압부 압력변화 61
• 4.1.2 가스압축 있는 경우 가스, 유압부 압력 변화 62
• 4.2 다이아프램 변형특성 63
• 4.2.1 평균 변형률의 변화 64
• 4.2.2 압력-평균 변형률 변화특성 65
• 4.3 다이아프램 지점별 변형특성 65
• 4.3.1 변형률 변화특성 (일부지점 원주, 접선방향) 65
• 4.3.2 원주방향 변형률 합 최대 및 최소시점에서의 변형률 65
• 4.3.3 원주, 접선방향 변형률 최대, 최소값 66
• 4.3.4 변형진폭(strain amplitude) 비교 67
• 4.4 2단 챔버 형상에 따른 다이아프램 변형특성 68
• 4.4.1 2-2챔버 원주, 접선방향 변형률 최대, 최소값 68
• 4.2.2 2-2챔버 변형진폭(strain amplitude) 비교 68
• 4.5 다이아프램 수명 예측 69
• 4.5.1 S-N 커브 약산법을 통한 S-N커브 유도 69
• 4.5.2 측정된 변형률을 통한 응력계산 69
• 4.5.3 S-N 커브와의 비교를 통한 수명예측 70
• 4.5.4 SEM 촬영 결과 70
• 4.6 연구결과의 軍 관련성 71
• 4.6.1 계측 기술의 활용 71
• 4.6.2 연구 결과의 활용 72
• 제 5장 결 론 91
• 참고문헌 93
• ABSTRACT 96