Stress of a steam separator, equipment of the high-pressure (HP) evaporator for a HRSG, was analyzed and evaluated according to ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section VIII Division 2. First, from the analysis results of the piping system model of the HP evaporator, reaction forces of the riser tubes connected to the steam separator, i.e., nozzle loads, were derived. Next, a finite element model of the steam separator was constructed and analyzed for the design pressure and the nozzle loads. The results show that the maximum stress occurred at the bore of the riser nozzle. The primary membrane stresses at the shell and nozzle were found to be less than the allowable stress. Next, the steam separator was analyzed for the steady-state operating conditions of operating pressure, operating temperature, and nozzle loads. The maximum stress occurred at the bore of the riser nozzle. The primary plus secondary membrane plus bending stress at the shell and nozzle was found to be less than the allowable stress.
열처리로에 적용되는 소형 축열식 복사관 버너시스템에 사용될 축열기를 설계하고 그 성능을 평가하였다. 좁은 튜브간 간격을 갖는 U형 복사관에 축열기를 적용하기 위하여 상하단 단면적이 다른 축열기를 설계, 적용하였다. 구형축열체를 사용하는 2만kcal/hr급 축열기 설계에는 기존에 개발된 축열기 해석코드를 이용하였다. 실제 시스템에 적용하여 축열기 전후단의 온도 및 압력을 실시간으로 측정하였다. 그 결과를 축열기 해석코드로부터 얻은 배가스의 배출온도와 공기의 예열온도를 비교하였다. 이론적으로 예상된 성능은 80%의 온도효율과 70%의 배열회수율이 얻어졌으나, 실험적 결과로부터는 온도효율이 80%, 배열회수율이69%가 얻어졌다. 가장 큰 성능 차이는 배가스의 배출온도였는데, 이는 실제 시스템에서 열손실에 의한 축열기로의 배가스 유입온도 하락과 실제 운전에서의 공기/배가스 유량의 증가에 의해 기인된다고 판단된다.
This paper is a actual design case applied to make a bid for CHP plant construction in some country. The purpose of this study is to optimize the system performance for the requirement conditions written in ITB by the client. The system consists of gas turbine, steam turbine, heat recovery steam generator and heat exchangers for district heating. The performance analysis is conducted for various seasons conditions and heat load. As a result, air density and heat load is reduced in accordance with decreasing of the outdoor temperature, therefore the system power is reduced. Considering this, the design parameters to meet the requriement conditions are optimized.
가늘고 유연한 선배열을 해상에서 운용할 때 비선형 형상이 유도되므로 음원에 대한 정확한 탐지를 위하여 배열형상 추정이 필요하다. 방위센서를 이용한 배열형상 추정을 위하여 배열의 휜 정도가 작은 경우에만 적용 가능한 다항 근사화 방법의 제한점을 극복하기 위하여 반복법을 제안하고, 수치 시뮬레이션을 통하여 반복회수에 따른 배열형상 추정결과를 분석하였으며, 제안한 방법의 실제 시스템에 대한 적용성을 검토하였다.
중저온 배열회수를 통해 열설비의 열효율을 향상시키기 위하여 1 MW급 유기랭킨사이클시스템을 설계, 개발하였다. 포항제철소에 있는 두 대의 100 MW급 기력발전소에서 발생하는 175$^{\circ}C$의 배가스를 산업체에서 발생하는 대표적인 중저온배열원으로 선정하고, 환경오염을 최소화할 수 있는 신냉매인 HCFC-123을 시스템의 작동유체로 선정하였다. 유기냉킨사이클시스템의 시험운전을 통하여 유기랭킨사이클시스템이 산업체의 중저온배열을 회수하는데 유용함을 확인하였다. 열수의 가열, 터빈기동 및 전기투입방법 등의 운전방법을 최적화하였다. 그러나 HCFC-123 공급펌프의 능력부족으로 작동유체의 공급이 부족하여 정격출력보다 낮은 670kW의 전력을 생산할 수 있었다. HCFC-123의 공급유량을 증가시키기 위하여 파이프의 압력손실저하 및 펌프의 성능 향상을 위한 펌프교체 등이 고려되어야 함을 알 수 있었다.
최근 실내 공기질에 대한 관심이 집중되고 있으며, 본 연구에서는 자동차용 폐 라디에이터를 재활용하여 진동형 히트 파이프 (pulsating heat pipe : PHP)타입의 환기열 회수기로 제작하고, 그 성능에 대해 평가하였다. 작동유체로는 R-134a를 사용하였으며, 충전율은 내부체적비($\varphi$) 30% 및 40%로 PHP를 제작하였다. PHP의 높은 열전달 성능으로 인해 컴팩트 열교환기로 제작가능하였으며, 기존의 환기열 회수기와 대등한 성능을 보여주었다. 또한 부하변동에 따라 유닛의 개수를 증감할 수 있는 Cassette type일 뿐 아니라, 자동차용 폐 열교환기의 재활용으로 높은 경제성과 효율성이 기대된다.
본 연구에서는 온실의 난방에 사용되는 열풍식 난방기 등의 배기 연통에 부착하여 배출되는 가스로부터 열을 회수할 수 있는 장치를 개발함에 있어서 연통과 열회수 장치간의 열 교환 성능을 3가지 상이하게 설계된 열 교환 장치(Fig. 1 참조)에 대하여 실험적으로 비교 분석하였다. Fig. 1-(a)는 열 교회수기 개발을 위해 기존에 사용한 장치로서 회수용 공기의 흐름방향이 배기 연통과 직각을 이룬 형식이며, Fig. 1-(b) 및 (c)는 열 회수 성능 개선을 위해 새로 설계된 형식으로서 각각 열 교환 파이프의 배치형식이 상이하나 회수용 공기의 흐름방향이 180도로 굴곡되는 U-자형 흐름이 이루어지도록 하였다. 실험에 사용된 공기 순환 펜의 용량은 AB-형의 경우에는 최대 25㎥/min이고, C-형 및 D-형의 경우는 공히 최대 42㎥/min으로서 송풍전압 조절장치를 이용하여 풍량을 연속적으로 조절할 수 있도록 하였다. U-자형 흐름형식인 C-형 및 D-형의 경우 흐름 방향의 굴곡으로 인한 마찰저항이 있을 것으로 예상은 했으나 당초 예상했던 것에 비해 마찰 저항이 지나치게 큰 것으로 밝혀졌다. 비록 설계된 열교환 튜브의 배열형식별 열 교환기의 외부 모양이 달라 회수기의 표면을 통한 대류 열 교환이 다소 차이를 보일 것으로 예상되지만 본 연구에서는 열 회수장치에 내장된 열 교환 튜브부분만을 통한 열 회수율을 중심으로 형식간의 성능을 비교하였다. 실험을 통하여 측정된 자료중 대표적인 예는 Fig-2와 같으며, 측정자료를 기준으로 분석된 열회수 성능에 대한 설계형식별 비교 결과는 Table-1과 같으며, 분석된 결과를 요약하면 다음과 같다: 1. AB-형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 에너지 절감규모를 비교하면, 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 2. C-형 및 D-형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기의 흐름방향이 동일 공간내에서 180도 굴절됨으로서 저항이 크게 발생되어 송풍 펜의 전압 증가에 따른 유속증가가 미미하였으며, 굴절형의 열교환장치는 비록 열교환면적은 직선형과 유사하더라도 송풍 펜의 공기저항이 커져서 결국 열 회수성능이 기대했던 것만큼 크게 개선되지는 못했다. 3. 송풍펜의 용량은 AB-형에 사용된 용량인 25㎥/min 전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍 펜용량 하에서 열 회수성능은 굴절형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 곡선형은 물론 직선형에서도 열교환 튜브의 배치밀도, 튜브 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.
Feasibility study on energy saving system by utilizing exhausted heat from subway, which is one of the unused energy, was carried out. General heat source system using absorption chiller-heater was used for comparing to the energy saving system, and payback period method using initial cost and running cost of two systems, was used to perform economic estimation. Payback period was about ten years, and this period might be shortened if nation's economic support enact.
코제너레이션이란 Co(공동의)와 Generation(발생한다)의 복합어로 이것을 시스템업한 것을 코제너레이션 시스템이라한다. 코제너레이션 시스템은 전기와 열을 동시에 생산하는데서 열(熱)병합 발전시스템이라고도 하며, 종래 대기 가운데 방출되고 있던 엔진배열(排熱)을 회수하여 발전함과 동시에 이것을 활용하여 종합에너지효율을 75$\%$전후로까지 높이는 시스템이다. 배열 이용으로 보일러 운전시간을 단축시켜 연료소비량을 줄일 수 있게 되어 이산화탄소($CO_2$)를 삭감할 수 있는 외에, 연료를 연소시킴으로써 발생하는 질소산화물($NO_x$)에 대해서도 그 저감기술이 여러 가지 개발되고 있어 국가에서 정한 기준치 이하로 억제할 수 있게 되었다. $CO_2$에 대해서는 지구 온난화방지 교토회의에서 1990년 대비 6$\%$삭감에 합의가 이루어졌으며, 이것을 해결할 수 있는 에너지효율화 환경기기로서 코제너레이션 시스템은 이제부터 보급이 가속화될 것으로 생각된다.
The object of this study was to develop an economic assessment program for the optimal design of the cogeneration systems composed of combining engine, generator, waste heat recovery exchanger, absorption chiller, and boiler, etc. The energy demand categorized by electric power, heating, cooling and water supply was determined by statistical data of the existing cogeneration systems. An economic assessment was performed by comparing the total cost of cogeneration system with that of non-cogeneration system. The total cost was evaluated by adding initial investment to operational cost considering efficiency of equipment, cost of equipment, fuel and electricity. To confirm the validity of the developed program, a hotel building with an area of $127,960m^2$ was selected, and the simulated results were compared with the measured data. The difference between the simulated and the measured values for the selected hotel building was approximately 12% for annual electric consumption.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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