• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.139-148
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• 2016

터빈과 압축기의 1차 근사 모델을 대상으로 열역학적 해석을 하여 단열 효율의 특성을 파악하였다. 비단열 터빈과 압축기에 대해서는 엔트로피 평균 온도와 생성 엔트로피, 열원 온도, 열전달량 등의 값에 따라 단열 효율이 1보다 커질 수 있다. 즉, 단열 효율을 비단열 검사체적에 적용하면 실제보다 성능을 높게 평가하는 오류가 생길 수 있다. 이 문제를 해결하는 대안으로 실제 과정과 동일한 열이 전달되는 가역 비단열 과정을 이상 과정으로 채택하여 정의하는 비단열 효율을 제안한다. 이 비단열 효율은 항상 0과 1 사이에 있으며, 대부분의 경우 엑서지 효율보다 작음을 입증하였다. 비단열 효율은 단열 효율을 포함하는 더 일반적인 효율의 정의식으로 사용할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권2호
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• pp.87-95
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• 2017

최근 들어 열전달 포텐셜에 해당하는 엔트랜시 개념이 제안되었으며 이는 열-일 변환 시스템의 해석이나 최적화에 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 비가역 카르노 사이클에 대해 엑서지 균형방정식 해석과 대응해서 체계적인 엔트랜시 손실, 일 엔트랜시, 엔트랜시 소산의 개념에 기반한 엔트랜시 해석을 수행한다. 또한 시스템의 최적 성능을 나타내기 위해서 엔트랜시에 기반한 몇 가지 형태의 시스템 효율을 도입한다. 한번 사용된 열원이 추가적으로 사용되는 경우와 그렇지 않은 경우, 즉 덤핑 경우와 비덤핑인 경우에 대해 시스템 효율의 최적 조건에 대한 열원온도나 비가역 효율의 영향을 체계적으로 조사한다. 해석 결과는 엔트랜시에 의한 효율은 전통적인 에너지나 엑서지에 기반한 효율과는 다른 경향을 보여주며, 이는 열동력 시스템에서 또 다른 열원의 효과적인 사용 방법을 제시한다.

• 플랜트 저널
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• 제10권2호
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• pp.7-11
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• 2014

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권8호
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• pp.1001-1008
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• 2011

본 논문은 내부 열교환기를 가지는 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 운전변수에 대한 최적의 설계를 위해서 냉동장치의 성능과 엑서지를 이론적으로 분석하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 과열도와 과냉각도, 내부 열교환기와 압축기 효율, 증발 및 응축온도 등이다. 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 고온사이클의 COP는 증가하는 반면에, R744용 저온사이클의 COP는 감소한다. 따라서 이러한 이유로 전체 캐스케이드 냉동사이클의 COP는 거의 일정하다. 또한 캐스케이드 증발온도가 증가할수록 R404A용 응축기와 압축기의 엑서지 손실이 가장 큰 것을 알 수 있다. 따라서 R744와 R404A용 캐스케이드 냉동시스템의 COP 향상을 위해서는 R404용 응축기와 압축이의 엑서지 손실을 줄여야만 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권5호
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• pp.574-579
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• 2012

본 논문에서는 $CO_2-C_2H_6-N_2$와 $CO_2-N_2$를 각각 적용한 캐스케이드 액화사이클을 새롭게 제안하고, HYSYS를 이용하여 이에 대한 성능 및 엑서지를 분석한 후, 이 사이클이 LNG-FPSO선에 적용가능여부를 확인하였다. 그 분석 결과로부터, 효율적인 측면에서는 $CO_2-C_2H_6-N_2$ 액화사이클이 우수하였고, 엑서지 손실측면에서는 장치 수가 적은 $CO_2-N_2$ 액화사이클이 오히려 높게 나왔다. 그리고 $CO_2-N_2$ 냉매용액화사이클은 기존의 $C_3H_8-C_2H_4-C_1H_4$ 보다 낮은 효율과 높은 압축일량을 보였다. 하지만, $N_2$ 사이클의 효율이 더 개선된다면 액화사이클의 구조가 간단하기 때문에 LNG-FPSO용 액화사이클로서 적합할 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권9호
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• pp.937-944
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• 2012

선박의 주 추진용 디젤엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 발전시스템에 대하여, 작동유체로서 물이 적용된 3 변 사이클에 대한 열역학적 특성을 이론적으로 조사하였다. 그 결과로, 하나의 열원이 주어지면, 에너지 및 엑서지 효율은 터빈입구에서 작동유체에 대한 압력 및 온도의 특정한 조건에 의하여 최대화될 수 있었다. 그러한 조건에 대하여 응축온도의 증가에 따라, 터빈의 체적 팽창비를 적절하게 감소시킬 수 있었는데, 열원의 엑서지 손실률 및 응축기에서 엑서지 파괴율이 크게 증가되었다. 따라서, 상부 사이클에서 버려지는 엑서지를 회수하기 위하여, 저온 열원에 적합한 유기랭킨사이클을 하부 사이클로 적용하는 복합 사이클이 유용할 수 있다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.71-78
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• 2006

Thermodynamic irreversibility analysis of an air-to-water heat pump system is analyzed in this study. This analysis shows the distribution of irreversibilities(true losses in thermodynamic sense) through the system components and informs us of a potential improvements with the irreversibility factor decreases. The results show that the largest irreversibilities occur in the motor-compressor unit. The remaining irreversibilities are distributed relatively uniformly through the other parts including utilization system. The increase of performance can be attained through either the improvement of adiabatic efficiency of motor-compressor unit(${\eta}_{mc}$) or the reduction of temperature difference(${\Delta}T$). With the decrease of utilization temperature($T_u$) COPH also increases but the exergetic efficiency decreases. The increase of COPH of about 0.05 can be accomplished with 1K decrease of ${\Delta}T$ or $T_u$.

• 설비공학논문집
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• 제12권4호
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• pp.363-370
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• 2000

Experiments have been peformed, using pure refrigerant R134a and a zeotropic refrigerant mixture R290/R600a(60%/40%) and their performances have been analyzed by the first and second laws(exergy method) of thermodynamics. From the experimental results, variations of compressor speed and air temperature have a great effect on the performance of the system. The sum of exergy losses in compressor and evaporator is about 60% of total exergy loss, using refrigerant R134a, so it is necessary to improve the performance of compressor and evaporator. According to the experimental results using refrigerant mixture of R290/R600a(60%/40%), the exergy losses in heat exchange processes are decreased but the exergy loss in throttling process is increased. The performance of the system has been improved by 20∼30% compared with that of R134a and exergy losses have been also reduced.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.87-95
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• 2007

Thermodynamic analysis of water-to-water heat pump system based on the first and second law of thermodynamics is carried out in this study. This analysis shows the distribution of irreversibilities throughout the system components and informs us of a potential improvements with the temperature condition changes. Source water temperature($T_A$), utilization water temperature($T_D$) and temperature differences (${\Delta}T_{AB}$, ${\Delta}T_{CD}$) are important factors to affect system performances such as component irreversibilities, exergetic efficiency and COPH. Advantages and disadvantages with these factors are discussed. Second law optimization phenomena with $T_A$ and ${\Delta}T_{AB}$ are also indicated.

• 설비공학논문집
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• 제12권2호
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• pp.189-199
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• 2000

This paper investigates the thermodynamic performance of latent heat thermal energy storage system using two phase change materials(2-PCM system). The thermodynamic merit of using 2-PCM is clear in terms of exergetic efficiency, which is substantially higher than that of 1-PCM system. Optimum phase change temperature to maximize the exergetic efficiency exists for each case. The heat transfer area ratio of high temperature storage unit, X, becomes another important parameter for 2-PCM system if the phase change temperatures of given materials are different from those of optimum conditions. It is a good approximation for X$_{opt}$ to be 0.5 when optimum phase change temperatures are used. Otherwise X$_{opt}$ is determined differently as a function of given phase change temperatures.res.