고온 진동시험

Table 4.5에 나타내었다. 모드해석에 적용한 물성은 밀도와 탄성계수이다.

모드해석의 결과를 Table 4.6에 나타내었으며, 모드형상은 Fig 4.11(a)~(d)에 나타내었다. 고정구의 1차 공진주파수와 2차 공진주파수는 각각 630, 631 Hz에 서 발생한다. 가열로의 높이에 의해 고정구의 높이가 제한되기 때문에 630 Hz 이상으로 주파수를 높이는 것은 어렵다. 튜브의 1차 공진주파수 범위는 273~

1,154 Hz 사이에 분포되어 있으며, 고정구의 1차와 2차 공진주파수는 튜브의 공진주파수 주파수 범위 내에 든다. 하지만 Fig 4.11(a),(b)에 나타난 형상과 같 이 고정구의 기둥이 변형하는 형상으로 고정구의 위쪽 판에 시편이 고정되기 때문에 기둥에서 발생하는 변형은 시편에 영향을 주지 않는 것으로 판단된다.

고정구의 3차 모드는 시편이 고정되는 판에서 비틀림이 일어나는 모드이기 때 문에 시편에 영향을 줄 것으로 예상되어 고온 진동시험은 1,500 Hz이내의 주파 수 범위에서 진행하였다.

Fig 4.9 Dimension of high temperature furnace

Density

Table 4.5 Material properties of Inconel 625 and Nimonic 80A for modal analysis under 1000 K^[44,52]

(a) 1^st mode (b) 2^nd mode

4.5.2 시험장비 및 시험조건

고온 진동시험은 실제 열교환기에서 튜브 간에 발생하는 간섭과 튜브가 진동 에 의해 변형될 때 케이스와 튜브 간에 발생하는 간섭을 확인하기 위해 다섯 열의 튜브가 삽입되고 케이스가 있는 모델을 사용하였다. 고온 진동시험에 사 용한 시편을 Fig 4.12에 나타내었다. 튜브와 케이스의 간격은 전체 열교환기에 서의 튜브와 케이스의 간격과 동일하게 하였으며 케이스는 시험 완료 후 튜브 의 파손을 확인할 수 있도록 하였다.

고온 진동시험은 Trent XWB 항공기 엔진의 진동 스펙트럼 커브 중 가장 가 혹한 원주방향의 커브를 사용하여 진행하였다. 가속도는 커브를 따라 적용하였 고 주파수 범위는 고정구의 공진주파수를 고려하여 10~1,500 Hz까지의 범위 내 에서 0.1 octave/min의 속도로 30 hr동안 진행하였다. 시험에 적용한 Trent XWB 항공기 엔진의 원주방향 진동 스펙트럼 커브를 Fig 4.13에 나타내었다.

그래프에 시험에 사용한 부분을 회색으로 표시하였다.

고온 진동시험에 사용한 시험장비는 상온 진동시험에서 사용한 것과 모두 동 일하며 고온 환경을 조성하기 위하여 가열로를 추가하였다. 가열로 안에 시편 을 장착한 모습을 Fig 4.14(a),(b)에 나타내었다.

시험결과, 튜브와 케이스 모두에서 파손이 일어나지 않은 것을 확인하였다.

Fig 4.12 Specimen for vibration test under 1000 K

(a) Test facility and equipment

(b) Mounted segment model in high temperature furnace Fig 4.14 Facility and equipments for vibration test under 1000 K

4.6 미세튜브의 진동 특성 평가

제 5 장 미세튜브의 브레이징 접합부의 구조 특성 평가