• 제목/요약/키워드: 수소 재순환

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EGR 성층화급기에 의한 DME HCCI 연소시의 압력 상승률 저감에 관한 연구 (A Study about the Effects of EGR Stratification on Reducing the Pressure RIse Rate of DME HCCI Combustion)

  • 임옥택
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제22권6호
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    • pp.895-904
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    • 2011
  • Stratified charge has been thought as one of the ways to avoid a sharp pressure rise on HCCI combustion. The purpose of this study is to evaluate the potential of stratified charge for reducing PRR on HCCI combustion. The pre-mixture with thermal, mixing and EGR stratifications is charged in Rapid Compression Machine. After that, the pre-mixture is compressed and in that process, in-cylinder gas pressure and temperature are analyzed. Additionally numerical calculation with multi-zones modeling is run to know the potential of stratified charge for reducing PRR.

석탄순환형 연료전지 모사시스템용 석탄전환율 측정 및 분석법개발에 관한 연구 (Measurement and Analysis of Coal Conversion Efficiency for a Coal Recirculating Fuel Cell Simulator)

  • 이상초;김치환;황문경;김민성;김규보;전충환;송주헌
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제23권5호
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    • pp.503-512
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    • 2012
  • There is a new power generation system such as direct coal fuel cell (DCFC) with a solid oxide electrolyte operated at relatively high temperature. In the system, it is of great importance to feed coal continuously into anodic electrode surface for its better contact, otherwise it would reduce electrochemical conversion of coal. For that purpose, it is required to improve the electrochemical conversion efficiency by using either rigorous mixing condition such as fluidized bed condition or just by recirculating coal particle itself successively into the reaction zone of the system. In this preliminary study, we followed the second approach to investigate how significantly particle recycle would affect the coal conversion efficiency. As a first phase, coal conversion was analyzed and evaluated from the thermochemical reaction of carbon with air under particle recirculating condition. The coal conversion efficiency was obtained from raw data measured by two different techniques. Effects of temperature and fuel properties on the coal conversion are specifically examined from the thermochemical reaction.

초음속 공기 유동장에서의 수소 확산 화염 특성에 대한 연구 (The Characteristics of Unconfined Hydrogen Diffusion Flames in Supersonic Air Flows)

  • 김제흥;심재헌;김지호;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.78-86
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    • 2000
  • Mach 1.8의 동축공기를 갖는 수소 난류 화산 화염의 특성을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 화염길이와 연료유동의 자취에 대한 직접사진, Acetone PLIF, Mie scattering, 수치해석법을 이용하여 화염의 구조를 분석하였다. 연료의 유속를 고정시켰을 때, 공기의 유속 증가에 따른 변화를 측정하였다. 아음속 화염의 길이는 급격히 감소한 반면, 초음속 화염의 길이는 완만하게 증가하였다. 또한 연료 노즐 립의 두께 변화에 따른 화염의 소염 특성을 관찰하였다. 노즐 립의 두께에 따라 화염 안정성이 증가하였는데 이는 초음속 화염의 안정화를 위한 최소 두께 값이 존재함을 나타낸다. 유동장 구조를 분석한 결과, 연료 제트가 고압영역에 가로 막혀서 축방향 모멘텀을 잃고, 저산란 영역이 만들어지는 것을 확인하였다. 또한, 모멘텀을 잃은 연료가 재순환 영역을 따라 순환하면서 긴 체류시간을 갖기 때문에 예혼합 영역이 만들어 졌음이 밝혀졌다.

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음파를 이용한 연료 입자 운동성 향상에 관한 연구 (A Study of Improving Fuel Droplet Movement with Sonic Wave Radiation)

  • 민선기
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.608-613
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    • 2019
  • 자동차 배기가스에 포함된 질소산화물은 심각한 대기 오염을 일으키는 주요한 요인 중의 하나이다. 질소산화물은 연소가 고온 조건에서 진행되는 경우에 생성되므로 일반적으로 배기가스 재순환 방법을 사용하여 연소 온도를 낮추어 저감시킨다. 배기가스 재순환 비율이 높아질수록 질소산화물의 양은 감소하나 연소가 불안정하게 되어 일산화탄소와 연소실 내의 연료가 연소 되지 않고 나오는 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질을 증가시킨다. 본 논문에서는 연소 안정성 향상을 위해 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임을 증가시는 방안 및 배기가스재순환 비율의 증가에 따른 엔진 성능 향상에 대하여 연구하였다. 이에 대한 기본 연구로, 유동해석 소프트웨어를 사용하여 여러 주파수의 음파를 연료 입자에 조사하여 연료 입자의 속도 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 연료 입자의 크기가 크면 저주파의 음파에 의해, 연료 입자의 크기가 작으면 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 또한 연소 안정성 향상이 엔진 성능에 미치는 영향에 대해 엔진 해석 모델을 사용하여 연구하였다. 해석 결과, 배기가스 재순환 비율을 15% 증가시킨 경우, 질소산화물의 농도가 45% 저감되고, 열효율이 10% 향상됨을 확인하였다.

메탄-공기 예혼합 선회화염에서 수소첨가와 선회강도 영향에 관한 연구 (A Study on the Effects of Hydrogen Addition and Swirl Intensity in CH4-Air Premixed Swriling Flames)

  • 김한석;조주형;김민국;황정재;이원준
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제30권6호
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    • pp.593-600
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    • 2019
  • The combustion characteristics of methane/hydrogen pre-mixed flame have been investigated with swirl stabilized flame in a laboratory-scale pre-mixed combustor with constant heat load of 5.81 kW. Hydrogen/methane fuel and air were mixed in a pre-mixer and introduced to the combustor through a burner nozzle with different degrees of swirl angle. The effects of hydrogen addition and swirl intensity on the combustion characteristics of pre-mixed methane flames were examined using particle image velocimetry (PIV), micro-thermocouples, various optical interference filters and gas analyzers to provide information about flow velocity, temperature distributions, and species concentrations of the reaction field. The results show that higher swirl intensity creates more recirculation flow, which reduces the temperature of the reaction zone and, consequently, reduces the thermal NO production. The distributions of flame radicals (OH, CH, C2) are dependent more on the swirl intensity than the percentage of hydrogen added to methane fuel. The NO concentration at the upper part of the reaction zone is increased with an increase in hydrogen content in the fuel mixture because higher combustibility of hydrogen assists to promote faster chemical reaction, enabling more expansion of the gases at the upper part of the reaction zone, which reduces the recirculation flow. The CO concentration in the reaction zone is reduced with an increase in hydrogen content because the amount of C content is relatively decreased.

연료 재순환 이젝터를 이용한 연료전지-폐기물 기반 가역 고체 산화물 연료전지의 최적 설계 (Optimal Design of RSOFC System Coupled with Waste Steam Using Ejector for Fuel Recirculation)

  • 잡반티엔;이영덕;김영상;쿠엔;안국영
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.303-311
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    • 2019
  • Reversible solid oxide fuel cell (RSOFC) has become a prospective device for energy storage and hydrogen production. Many studies have been conducted around the world focusing on system efficiency improvement and realization. The system should have not only high efficiency but also a certain level of simplicity for stable operation. External waste steam utilization was proved to remarkably increase the efficiency at solid oxide electrolysis system. In this study, RSOFC system coupled with waste steam was proposed and optimized in term of simplicity and efficiency. Ejector for fuel recirculation is selected due to its simple design and high stability. Three system configurations using ejector for fuel recirculation were investigated for performance of design condition. In parametric study, the system efficiencies at different current density were analyzed. The system configurations were simulated using validated lumped model in EBSILON(R) program. The system components, balance of plants, were designed to work in both electrolysis and fuel cell modes, and their off-design characteristics were taken into account. The base case calculation shows that, the system with suction pump results in slightly lower efficiency but stack can be operated more stable with same inlet pressure of fuel and air electrode.

개도율에 따른 가스파이프라인용 볼 밸브 후류유동의 수치평가 (Numerical Evaluation of Flow Nature at the Downstream of a Ball Valve Used for Gas Pipelines with Valve Opening Rates)

  • 김철규;이상문;장춘만
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제29권4호
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    • pp.370-377
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    • 2018
  • Ball valve has been widely used in the field of high-pressure gas pipeline as an important component because of its low flow resistance and good leakage performance. The present paper focuses on the flow nature at the downstream of the ball valve used for gas pipelines according to valve opening rates. Steady 3-D RANS equations, SC/Tetra, have been introduced to analyze the flow characteristics inside the ball valve. Numerical boundary conditions at the inlet and outlet of the valve system are imposed by mass flow-rate and pressure, respectively. Velocity distributions obtained by numerical simulation are compared with respect to the valve opening rates of 30, 50, and 70%. Cavity distributions, asymmetry flow velocity and the flow stabilization point at each opening rate are also compared. When the valve opening rates are 30 and 50%, the flow stabilization requires the sufficient length of 10D or more due to the influence of the recirculation flow at the downstream of the valve.

고압형 메탄올 수증기 개질기 압력용기의 내부 유동 개선을 위한 전산 해석 (Computational Analysis for Improving Internal Flow of High Pressure Methanol Steam Reformer Pressure Vessel)

  • 유동진;지현진;유상석
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권5호
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    • pp.411-418
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    • 2020
  • A reformer is a device for producing hydrogen used in fuel cells. Among them, methanol steam reformer uses methanol as fuel, which is present as a liquid at room temperature. It has the advantage of low operating temperature, high energy density, and high hydrogen production. The purpose of this study is to improve the internal flow of the pressure vessel when a bundle of methanol steam reformer in the pressure vessel goes out to a single outlet. An analysis of equilibrium reaction to methanol steam reforming reaction was conducted using Aspen HYSYS® (Aspen Technology Inc., Bedford, USA), and based on the results, computational analysis was conducted using ANSYS Fluent® (ANSYS, Inc., Canonsburg, USA). For comparison of the results, the height of the pressure vessel, outlet diameter, and fillet was set as variables, and the optimum geometry was selected by comparing the effects of gravity and the amount of negative pressure.

수소 생산을 위한 SI Cycle 공정에서의 중간 열교환 공정 모사 연구 (A Simulation Study of Inter Heat Exchanger Process in SI Cycle Process for Hydrogen Production)

  • 신재선;조성진;최석훈;파라즈카심;이흥래;박제호;이원재;이의수;박상진
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권4호
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    • pp.459-466
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    • 2014
  • 열화학적인 수소 생산 공정 중 하나인 S-I Cycle은 요오드와 황을 이용한 수소 생산 공정으로써 물 분자로부터 수소 분자를 얻어내는 순환 공정이다. 수소 생산 공정에 열을 공급하고자 하는 초고온 원자로(VHTR; Very High Temperature Reactor)는 원자로에서 수소 생산 공정으로 방사능 없이 안전하게 열을 전달하기 위하여 중간열교환기(IHX; Intermediate Heat Exchanger)가 필요하다. 본 연구에서는 수소 생산공정과 초고온 원자로간의 중간 열교환 공정을 모사하여 운전압력 및 작동 유체의 변화에 따른 중간 열교환기의 효율을 계산하고 가장 경제적인 중간 열교환기를 설계하기 위한 공정 조건을 도출하였다.

수소-산소 동축 분사기에 대한 리세스 효과 수치해석 (Numerical Analysis of Recess Effects on Gaseous Hydrogen/Liquid Oxygen Coaxial Injector)

  • 이기범;박태선
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.17-24
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    • 2016
  • 본 연구에서 리세스가 있는 기체수소/액체산소 2차원 동축 전단 분사기에 대해 연소해석을 수행하였다. 이상기체와 실제기체 상태방정식을 이용한 정상상태 난류연소에 대해 표준 ${\kappa}-e$ 모델과 층류 화염편 모델이 선택되었다. 리세스 길이가 증가할수록 연소실 내 재순환의 크기가 커지고 와도가 강해졌다. 또한, 온도, 연소생성물, 압력의 변화가 리세스 길이에 큰 영향을 받았다. 해석된 결과들은 리세스가 있는 분사기에 의해서 효과적인 연소기를 얻을 수 있음을 보여주었다.