Proceedings of the KAIS Fall Conference (한국산학기술학회:학술대회논문집)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
권호 표지

A Numerical Study on Urea Melting Phenomena with Coolant and Electric Heaters

냉각수 및 전기히터를 이용한 우레아 해동 특성에 관한 수치적 연구

  • Lee, Seung-Yeop (Department of Aerospace Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Man-Young (Department of Aerospace Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Park, Yun-Beom (Department of Automotive Engineering, Jeju College of Technology) ;
  • Lee, Gyo-Woo (School of Mechanical Design Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Kang, Hee-Young (School of Mechanical Design Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Baek, Byung-Joon (School of Mechanical System Engineering, Chonbuk National University)
  • 이승엽 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 김만영 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 박윤범 (제주산업정보대학 자동차과) ;
  • 이교우 (전북대학교 기계설계공학부) ;
  • 강희용 (전북대학교 기계설계공학부) ;
  • 백병준 (전북대학교 기계시스템공학부)
  • Published : 2011.12.09
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Abstract

디젤엔진에서 발생되는 PM과 $NO_X$는 강화되는 배기규제의 주요 저감대상으로서 이의 저감을 위한 다양한 후처리장치가 개발되고 있다. 이중 Urea-SCR은 $NO_X$의 전환율이 높고 연비에 미치는 영향이 작기 때문에 $NO_X$저감을 위한 최선의 장치로 인식되고 있다. 하지만, 우레아 수용액의 물성치 특성으로 인하여 동절기 $-20^{\circ}C$이하로 내려가는 지역에서 동결되는 문제점을 해결해야한다. 따라서 이러한 우레아 저장탱크에 해동 시스템을 적용하여 시동초기 우레아를 적정 시간내에 안정적으로 공급가능한 기술의 확보가 필요하다. 본 연구에서는 요소수 저장탱크 내부에 냉각수 순환 가열방식(CH)과 전기 가열방식(EH)을 이용하여 동결된 요소수의 해동현상에 대한 3차원 비정상상태 수치 해석을 수행하였다. 이를 통하여 해동 과정 중 나타난 액상분율, 온도영역 그리고 자연대류를 분석하여 각 가열 방식에 대한 해동특성을 비교하였으며 순수 갈륨 융해 실험 결과값과 수치 해석 결과값를 통하여 수치 해석 방법을 검증하였다. 결론적으로 1,000ml의 우레아 수용액이 확보되기까지의 시간은 CH의 경우, 275s, 그리고 EH의 경우, 230s임을 알 수 있었다.

Keywords