4방향 커넥터의 가장 일반적인 내부 흐름 채널 형상은 무엇입니까?

I. 4방향 티 피팅의 정의 및 표준 기하학적 구성

는 4방향 티 피팅 일반적으로 십자가라고 불리는 는 배관 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 이를 통해 유체를 네 가지 방향으로 분배, 수집 또는 전환할 수 있습니다. 유비쿼터스 3-Way Tee와 비교하여 4-Way 구성은 일반적으로 다중 지점 분배 또는 반환이 필요한 복잡한 네트워크 레이아웃에 사용되는 추가 분기 경로를 제공합니다.

는 most fundamental and common internal flow channel geometry for a 4-Way Tee is the Standard Orthogonal Cross Configuration.

는 core characteristics of this structure include:

1. 4개의 동일한 크기 포트: 일반적으로 4개의 포트는 모두 동일한 공칭 직경(DN)을 공유하므로 "균등 교차"가 발생합니다.

2. 직교 레이아웃: 4개 포트 모두의 중심선이 동일한 평면 내에 있고 서로 수직이므로 완벽한 형태를 이룹니다. 90° 교차 각도.

3. 중앙 혼합 챔버: 4개의 흐름 채널이 피팅의 기하학적 중심에서 단일 챔버로 모입니다.

표준 직교 구조가 널리 퍼져 있지만 전문적인 유체 역학 관점에서는 특히 가장자리 처리 및 전환 영역과 관련된 내부 흐름 채널 형상의 미묘한 차이가 전체 시스템 성능에 중요하다는 점을 강조합니다.

II. 표준 교차 구조의 유체역학적 과제

표준 직교 교차 형상은 제조가 가장 간단하지만 주로 다음 두 가지 핵심 영역에서 유체 취급에 내재된 문제를 제시합니다.

2.1 압력 손실 및 에너지 손실

유체가 4-Way Tee의 중앙 수렴실을 통과할 때 급격한 팽창, 수축 또는 흐름 방향의 급격한 변화로 인해 상당한 Minor Loss가 발생합니다. 이 저항은 압력 강하( ΔP ) 이는 유체 에너지가 열로 소산된 결과입니다.

표준 교차 구성에서 중앙 영역은 유체가 격렬하게 상호 작용하는 곳입니다. 반대 방향에서 접근하는 유체는 직접적으로 충돌하여 고에너지 정체 지점을 생성할 수 있습니다. 동시에 유체가 분지 파이프로 변하면서 흐름 분리가 발생하고 종종 분지 내벽을 따라 큰 소용돌이 또는 재순환 구역이 발생합니다. 이러한 소용돌이는 에너지를 소비하고 유효 흐름 영역을 감소시킵니다.

는 Minor Loss Coefficient ( K )는 이러한 성능 손실을 정량화하는 데 사용되는 중요한 매개변수로, 펌프나 압축기의 크기와 에너지 소비에 직접적인 영향을 미칩니다.

2.2 난류, 침식, 부식

는 combination of sharp 90° 굴곡과 중앙 충돌로 인해 난류 수준이 높아집니다. 고강도 난류는 두 가지 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

• 가속화된 침식: 특히 부유 고체(예: 모래, 촉매 분말) 또는 기포가 포함된 유체에서 높은 난류로 인해 입자가 피팅의 내부 벽에 높은 속도로 충격을 가하게 됩니다. 이러한 마모는 흐름이 급격하게 변하는 분기 입구에서 가장 두드러집니다.

• 흐름 가속 부식(FAC): 특정 화학 매체(예: 산소수, 아민 용액)의 경우 높은 유속과 난류로 인해 파이프의 보호 층이나 수동 층이 붕괴되어 금속 재료의 부식 속도가 크게 가속화될 수 있습니다.

III. 최적화된 형상: 필렛 및 부드러운 전환

표준 형상으로 인한 문제를 완화하기 위해 고성능 또는 중요한 응용 분야에서는 주로 전환 영역을 부드럽게 하는 데 중점을 두고 최적화된 내부 흐름 채널 설계를 활용하는 경우가 많습니다.

3.1 필렛팅 처리

는 most common optimization technique is the introduction of Radii or Fillets. Smooth, rounded curves are used instead of sharp 90° 4개의 분기 채널이 중앙 챔버와 만나는 교차점의 모서리입니다.

• 기능: 필렛은 유체가 회전할 때 흐름 박리 발생을 크게 줄여 큰 와류의 형성을 효과적으로 억제합니다. 이는 순간적인 급격한 변화에서 점진적인 변화로 흐름 역학을 변환하여 마이너 손실 계수( K ) 및 피팅 내부의 최대 전단 응력.

• 효과: 적절한 크기의 필렛으로 설계된 4방향 티는 일반적으로 특히 높은 레이놀즈 수, 난류 조건에서 표준 날카로운 모서리 크로스에 비해 10% ~ 30%의 압력 강하 감소를 나타낼 수 있습니다.

3.2 전문화된 구조: 흐름 제어 및 사용자 정의

4방향 티에는 엘보우에서 볼 수 있는 명시적인 짧은 반경/긴 반경 분류가 없지만 설계자는 매우 효율적인 혼합 또는 분리를 위한 응용 분야와 같이 고도로 맞춤화된 응용 분야에서 비직교 또는 비대칭 흐름 채널 형상을 도입할 수 있습니다.

예를 들어, 믹싱 애플리케이션에서 디자인은 직접적인 정면 충돌을 방지하기 위해 두 개의 반대 채널을 약간 오프셋할 수 있습니다. 이는 소용돌이치는 유동장의 형성을 촉진하여 유체의 빠르고 균일한 혼합을 촉진합니다.

3.3 라인드 티에 대한 기하학적 고려사항

부식성이 높은 매체(예: 염산, 황산)의 경우 4방향 티는 종종 폴리머 라이닝(예: PTFE 또는 PFA)이 있는 강철 본체를 사용합니다. 이러한 경우 내부 흐름 채널의 기하학적 구조는 라이닝의 두께에 따라 정의됩니다. 라이닝 공정에서는 폴리머 라이너가 모든 모서리에 균일하고 완벽하게 접착되도록 흐름 채널 가장자리가 매우 부드럽고 둥글어야 합니다. 이렇게 하면 라이너가 얇아지거나 날카로운 모서리에 응력 집중이 발생하여 라이너 파손 및 용지 누출이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.