Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.13
no.4
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pp.45-54
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2009
An exergy analysis is carried out for the regenerative steam-injection gas turbine systems which has a potential of enhanced thermal efficiency and specific power. Using the analysis model in the view of the second law of thermodynamics, the effects of pressure ratio, steam injection ratio, ambient temperature and turbine inlet temperature are investigated on the performance of the system such as exergetic efficiency, heat recovery ratio of heat exchangers, exergy destruction, loss ratios, and on the optimal conditions for maximum exergy efficiency. The results of computation show that the regenerative steam-injection gas turbine system can make a notable enhancement of exergy efficiency and reduce irreversibilities of the system.
Exergy is the amount of reversible work obtainable when some matter is brought to a state of thermodynamic equilibrium with ambient. This exergy is availability or useful work induced from carnot cycle, and this can calculate the irreversible loss work which occurs within any thermal or power cycle. The exergy ratio is the value of exergy divided by enthalpy of ambient reference, where the quality of energy or enthalpy in substances is evaluated by exergy ratio. Exergy is very important in optimal design method of thermal system or each component, and the value of exergy at given state is calculated by equation. Here, designer can easily understand and find the value of enthalpy because enthalpy is graphically drawn in chart, however exergy did not. In this paper, exergy and exergy ratio of air were drawn on temperature-entropy chart, and we wish to this chart is a help to design, analysis and education.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.6
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pp.593-600
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2012
The exergy characteristics for R245fa and water working fluids have been analyzed for an electric generation system utilizing the Rankine cycle to recover heat from the wasted exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. The theoretical calculation results showed that the efficiencies of exergy and system exergy improved as the turbine inlet pressure increased for R245fa at a fixed mass flow rate. Furthermore, the exergy destruction rates of the condenser and evaporator were relatively larger than those in other components. The exergy efficiency of the system increased with increasing mass flow rate. For a water working fluid, although the exergy destruction rate of the evaporator was similar to that for R245fa, the exergy loss rate varied significantly in response to variations in the pressure and mass flow rates at the turbine inlet.
An exergy analysis is carried out for the regenerative wet-compression Brayton cycle which has a potential of enhanced thermal efficiency owing to the reduced compression power consumption and the recuperation of exhaust energy. Using the analysis model, the effects of pressure ratio and water injection ratio are investigated on the exergy efficiency of system, exergy destruction ratio for each component of the system, and exergy loss ratio due to exhaust gas. The results of computation for the typical cases show that the regenerative wet-compression gas turbine cycle can make a notable enhancement of exergy efficiency. The injection of water results in a decrease of exergy loss of exhaust gas and an increase of net power output.
Exergy concept is applied to the analysis of part-load performance of gas turbine engine. Exergy is a useful tool to find the source of irreversibility in thermal system. In this study, details of the performance characteristics of a heavy-duty gas turbine, l50MW-class GE 7FA model, are described by theoretical investigations with exergy analysis. Result shows that exergy destruction rate of gas turbine increases with decreased load, which means increase of irreversibility. Also, it is found that variations of IGV angle and amount of cooling air for turbine blades are closely related to the inefficiencies of compressor and turbine, respectively.
The Journal of Korean Institute for Practical Engineering Education
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v.3
no.1
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pp.9-14
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2011
The expansion work that is wasted through the irreversible expansion through the PC valve of decompression process of the natural gas governor station can be recovered by replacing the process by an isentropic expansion. The energy and exergy analyses for the two decompression process models of power producing and current decompression process model are presented. Analysis results showed that the exergy by gas supply is 56.29%, the exergy by producing power is 32.12 % in case of preheating system and 22.52% in case of non-preheating system. The dead exergy at the PCV is generated much more network. As these results, the usefulness of exergy analysis is verified.
Even if an expert who has majored energy engineering, it is a difficult concept to understand power output optimization and power efficiency optimization. In this study a diagram applying thermodynamic state value as specific exergy and exergy ratio was developed. Although general peoples who did not major energy engineering can be easily understand the concept of power output optimization and power efficiency through the developed diagram. A represented property that can identify the performance of power plant is the main steam temperature and pressure. At the developed diagram the maximum power output line and maximum power efficiency line are shown according to the temperature and pressure of main steam. Therefore we can identify how much a power plant approach to maximum power output and maximum power efficiency.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.2
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pp.171-179
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2013
The thermodynamic characteristics of a combined cycle applied with a topping cycle such as a trilateral cycle at relatively high temperatures and a bottoming cycle such as an organic Rankine cycle at relatively low temperatures have been theoretically investigated. This is an electric generation system used to recover the waste heat of the exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. As a result, when the boundary temperature between the topping and the bottoming cycles increased, the system efficiencies of energy and exergy were simultaneously maximized because the total exergy destruction rate (${\sum}\dot{E}_d$) and exergy loss ($\dot{E}_{out2}$) decreased, respectively. In the case of a marine diesel engine, the waste heat recovery electric generation system can be utilized for additional propulsion power, and the propulsion efficiency was found to be improved by an average of 9.17 % according to the engine load variation, as compared to the case with only the base engine. In this case, the specific fuel consumption and specific $CO_2$ emission of the diesel engine were reduced by an average of 8.4% and 8.37%, respectively.
Lee, Jang Il;Hong, Seok Min;Byun, Jae Ki;Choi, Young Don;Lee, Dae Young
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.5
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pp.413-421
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2014
Desiccant cooling system is an air conditioning system that uses evaporative cooler to cool air and it can perform cooling by using heat energy only without electrically charged cooler. Thus, it can solve many problems of present cooling system including the destruction of ozone layer due to the use of CFC[chloro fluoro carbon] affiliated refrigerants and increase of peak power during summer season. In this study, cooling performance and exergy analysis was conducted in order to increase efficiency of desiccant cooling system. Especially, using exergy analysis based on the second law of thermodynamics can resolve the issue related to system efficiency in a more fundamental way by analyzing the cause of exergy destruction both in whole system and each component. The purpose of this study is to evaluate COP[coefficient of performance], cooling capacity and exergy performance of desiccant cooling system incorporating a regenerative evaporative cooler in various regeneration temperature and outdoor air conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.9
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pp.937-944
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2012
The thermodynamic characteristics of a trilateral cycle with water as a working fluid have been theoretically investigated for an electric generation system to recover the waste heat of the exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. As a result, when a heat source was given, the efficiencies of energy and exergy were maximized by the specific conditions of the pressure and mass flow rate for the working fluid at the turbine(expander) inlet. In this case, as the condensation temperature increased, the volume expansion ratio of the turbine could be reduced properly; however, the exergy loss of the heat source and exergy destruction of the condenser increased. Therefore, in order to recover the waste exergy from the topping cycle, the combined cycle with a bottoming cycle such as an organic Rankine cycle, which is utilized at relatively low temperatures, was found to be useful.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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