• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권6호
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• pp.49-56
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• 2011

In this study a novel cogeneration system driven by low-temperature sources at a temperature level below $190^{\circ}C$ is investigated by first and second laws of thermodynamics. The system consists of Organic Rankine Cycle(ORC) and an additional heat generation as a parallel circuit. Seven working fluids of R143a, R22, R134a, R152a, $iC_4H_{10}$(isobutane), $C_4H_{10}$(butane), and R123a are considered in this work. Maximum mass flow rate of a working fluid relative to that of the source fluid and optimum turbine inlet pressure are considered to extract maximum power from the source. Results show that due to a combined heat and power generation, both the efficiencies by first and second laws can be significantly increased in comparison to a power generation, however, the second law efficiency is more resonable in the investigation of cogeneration systems. Results also show that the working fluid for the maximum system efficiency depends on the source temperature.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.91-97
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• 2013

Recently a novel cycle named organic flash cycle (OFC) has been proposed which has improved potential for power generation from low-temperature heat sources. This study carries out thermodynamic performance analysis of OFC using various working fluids for recovery of low-grade heat sources in the form of sensible energy. Special attention is focused on the optimum flash temperature at which the exergy efficiency has the maximum value. Under the optimal conditions with respect to the flash temperature, the thermodynamic performances of important system variables including mass flow ratio, separation ratio, heat addition, specific volume flow rate at turbine exit, and exergy efficiency are thoroughly investigated. Results show that the exergy efficiency has a peak value with respect to the flash temperature and the optimum working fluid which shows the best exergy efficiency varies with the operating conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.545-552
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• 2017

본 연구에서는 1 kW급 가정용 열병합 시스템의 원동기로 설계된 스털링 엔진의 고온 열교환기에 대하여 Fin 길이, 간격, 각도 등을 조정한 새로운 형상 및 기존 형상에 대하여 수치해석을 수행하여 형상 개선에 따른 성능 향상을 확인하였다. 형상을 개선하는 과정에서 고려하지 않았던 공기예열기를 포함하여 수치해석을 수행한 결과 실린더 헤드 부분에서 음의 열유속이 발생하는 현상이 관찰되었다. 배가스 온도 및 연소실 벽면 온도를 분석하여 이 현상을 규명하였다. 다음으로 이상적인 사이클을 가정하여 형상 개선에 의한 열전달량 증가가 열역학적 사이클 및 시스템 성능에 미치는 영향을 예측하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.353-362
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• 2019

그간 캐스케이드 냉동 시스템에 대해서 열역학적 해석은 다수 수행되었으나 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 부품 해석을 통한 시스템 평가는 미진한 상태이다. 본 연구에서는 냉방 및 냉동 열교환기가 별도로 장착되어 있고 하부 사이클에 공랭식 응축기와 인터쿨러가 직렬로 연결되어 있는 캐스케이드 냉동 사이클에 대해 성능 해석을 수행하였다. 우선 증발기, 응축기, 인터쿨러 등 요소부품에 대해 모델링을 수행하고 R-410A를 사용하는 냉방 능력 8 kW, 냉동 능력 15 kW의 캐스케이드 냉동 사이클의 요소 부품의 - 상부 응축기, 하부 응축기, 냉방 증발기, 냉동 증발기, 인터쿨러, 압축기, 전자팽창변 - 설계를 수행하였다. 설계 사양에 대하여 외기 온도를 $26^{\circ}C$에서 $38^{\circ}C$로 변화시키며 해석을 수행한 결과 냉각 열량은 하부 증발기에서는 거의 일정하고 상부 증발기에서는 9% 감소, 인터쿨러에서는 63% 증가하였다. 한편 COP는 외기 온도의 증가에 따라 감소하였다. 인터쿨러가 작동하지 않는 사이클 대비 인터쿨러 사이클이 COP 측면에서 우위를 보였다. 또한 상부 응축기의 크기를 당초 설계치의 2배 증가시키면 하부 증발기 열량은 변함이 없는 반면 상부 증발기 열량은 4% 증가하였다. 한편 상부 응축기의 크기 증가에 따라 상부 사이클의 COP는 증가하는 반면 하부 사이클의 COP는 큰 변화가 없다. 또한 하부 응축기 크기를 2.8배 증가시키면 상하부 증발기의 열량 변화는 거의 없고 인터쿨러의 열량만이 8% 감소하였다. 아울러 하부 사이클의 COP는 응축기의 크기가 증가함에 따라 다소 증가하였으나 상부 사이클의 경우는 그 변화가 미미하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1100-1106
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• 2009

최근, 디젤기관의 고효율달성을 위한 방법으로 밀러방식의 고팽창사이클에 대한 연구가 관심이 높다. 본 연구에서는 고팽창 디젤사이클을 구성하여 열역학적으로 해석하고, 몇몇 인자에 의한 사이클 특성을 분석하였다. 이론해석 결과 흡기밸브 닫힘시기가 지각될수록 유효압축비의 감소로 상대적인 팽창비의 효과는 커져 팽창-압축비의 비는 기대할 수 있었으나, 압축압력 및 흡입공기의 역류로 인해 평균유효 압력과 출력의 감고를 수반하였다. 따라서 이에 대한 대책이 있어야 진정한 의미의 고팽창 디젤사이클이 실현되고 열효율향상 가능성이 있음이 확인되었다. 위와 같은 사이클을 실제기관으로부터 구현하기 위해 흡기밸브 닫힘시기를 늦게 하는 제어시스템을 구축하고, 시험을 위해서 S/B가 약 3인 저속 단기통 디젤기관에 가변밸브타이밍(VVT)시스템을 적용하여 성능을 평가하였다. 그 결과 시험기관의 밸브제어에는 큰 문제없는 것으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.171-179
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• 2013

선박의 주 추진용 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스의 열을 회수하는 폐열회수 발전시스템에 대하여, 상대적으로 고온에 상부의 3 변 사이클과 상대적으로 저온부에 하부의 유기 랭킨 사이클이 적용되는 복합 사이클에 대한 열역학적 특성을 조사하였다. 그 결과, 상부와 하부 사이클 사이에 경계온도의 증가에 따라, 총 파괴된 엑서지율(${\sum}\dot{E}_d$) 및 엑서지 손실율($\dot{E}_{out2}$)이 각각 감소되었기 때문에, 시스템의 에너지 및 엑서지 효율이 모두 최대화되었다. 그리고 상부의 체적 팽창비가 크게 감소되었다. 그 경우에 대하여, 부가적인 추진동력으로써 활용되는 폐열회수 발전시스템이 적용된 선박용 디젤엔진의 경우에, 추진 효율은 엔진부하 변동에 따라 기본 엔진에 대비하여 평균적으로 9.17 %가 향상되었다. 이에 대하여, 디젤엔진의 연료 소비율과 이산화탄소 배출률은 각각 평균 8.4 및 8.37 %가 저감되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.204-213
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• 2002

In this work, hydrogen production by a 2-step water-spritting thermochemical cycle based on metal oxides redox pairs was investigated on the bases of the thermodynamics and technical feasibility. Also, a 2nd-law analysis performed on the closed cyclic process indicates a maximum exergy conversion efficiency of 7.1% when using a solar cavity-receiver operated at 2300K and air/Fe3O4 molar ratio = 10.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.118-122
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• 2006

액체 로켓 엔진용 가스발생기 개발을 위해서는 추진제 혼합비에 따른 연소 가스의 열역학적 물성치 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 Lox/Jet A-1 조합의 연료 과농 가스발생기의 실 추진제 연소 시험을 통해 전체 혼합비에 따른 연소 가스의 생성 온도를 계측하였다. 연소실 내 동압 섭동 측정 및 정압 측정 결과를 이용하여 비열비, 가스 상수, 정압 비열과 같은 물성치를 간접적으로 산출해내었다. 본 실험값은 보간 계수를 이용한 예측 결과와 비교해보았을 때 동일한 대표 값을 가지는 것으로 나타나, 보간 계수 예측 방법이 설계 도구로 충분히 적용 가능하다는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.596-604
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• 2010

이중램제트(이중연소 및 이중모드) 추진기관의 작동특성 및 주요 설계인자를 파악하기 위하여 램제트/스크램제트 추진기관에 대한 공기 및 열역학적 관점에서 이론적인 분석을 수행하였다. 엔진의 효율계수를 적용한 열역학 사이클 해석을 수행하여 각 추진기관의 성능특성을 파악하고, 흡입구 성능 특성, 연소기 입구 마하수, 연소기 형상 및 당량비(연료분사량)에 따른 성능민감도를 분석하였다. 이를 바탕으로 이중램제트 추진기관의 성능설계방향을 제안한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2003년도 하계 학술대회 논문집
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• pp.384-389
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• 2003

전기가 공급되지 않는 농경지에 물을 공급하기 위해 태양열을 동력원으로 하고 저온에서 비등하는 물질을 작동물질로 하는 물펌프가 연구되어 왔다. 이와 관련하여 김 등(2002, 2003)은 펜탄을 작동물질로 한 태양열 물펌프 연구에서 에너지변환실험, 작동사이클의 열역학적인 해석, 장치의 설계를 수행한 바 있다. 본 연구에서는 펜탄을 작동물질로 한 태양열 물펌프를 실현하기 위하여 기존의 설계를 바탕으로 실험장치를 제작, 실험, 분석하였다. (중략)