• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.36 no.6
• /
• pp.593-600
• /
• 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.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.11 no.1
• /
• pp.10-17
• /
• 2002

The objective of performing this study is to develop low emission condensing gas boiler. To reduce NOx and CO, three reasonable distances between burner and heat exchanger were decided through the experiments of model plane burner. Three burners with different diameter were made and then emission characteristics were examined. The optimum burner geometry was determined from flame stability, pollutant emission characteristics and applicability to the practical boiler system. In the domain of equivalence ratio 0.68~0.85, turn-down ratio of the burner designed by this research was extended to a wider range of 5 : 1. Thermal efficiency of the boiler developed by this study reached to 97% (LHV basis) of heating water efficiency at heating load of 20,000 kcal/hr when fueled by both of LNG or LPG. Emission ($O_2$=0%, wet basis) of NOx and CO concentration was 26 ppm and 85 ppm when fueled by LNG, 41 ppm and 113 ppm when fueled by LPG respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.06a
• /
• pp.264-267
• /
• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.179.2-179.2
• /
• 2011

바이오매스 가스화 프로세스 개발에 있어서 가장 기본적인 해결과제는 고발열량의 합성가스 제조, 냉가스 효율의 향상, 타르 발생량 저감 및 제거이다. 가스화 효율 향상에 대한 연구는 국내외 적으로 많이 이루어지고 있으나, 타르 발생량 저감에 대한 연구는 많이 이루어져 있지 않다. 타르는 분자량이 큰 방향적 탄화수소로 응축되면 점성이 높아 배관폐쇄, 정제설비의 압력손실 증가로 인해 운전정지 및 가스화율 저하의 원인이 된다. 가스화로에서 타르 발생량을 저감시키는 방법 중에는 Ni계 촉매를 이용하는 방법이 있으나, 카본 누적에 의한 활성저하, 알칼리금속에 의한 응집 등의 문제가 발생할 수 있다. 한편 철산화물은 합성가스 중의 C2-C3계의 타르를 분해하는데 효과가 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 적벽돌, 염색슬러지 회재 등에는 철산화물이 다량 함유되어 있는 것에 착안하여 폐기물중의 폐금속을 이용한 바이오매스 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 점토광물계 폐기물인 적벽돌 파쇄물($SiO_2$ 67.2%, $Al_2O_3$ 19.7%, $Fe_2O_3$ 8.7%, $K_2O$ 2.0%, $TiO_2$ 1.2%, MgO 0.7%)을 전처리 한 후 유동매체로하여 우드펠렛을 가스화한 결과, 가스 생성량이 증가하고, 타르 및 탄화수소류가 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 타르는 후단의 타르 트랩에서 타르가 거의 검출이 되지 않았다. 전처리를 하지 않은 적벽돌 파쇄물은 반응시간이 경과한 후에 가스화율이 증가함에 따라 철화합이 가스화로내에서 환원되어 타르를 분해하는데에는 어느 정도의 반응시간이 필요한 것을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.19 no.2
• /
• pp.21-27
• /
• 2018

FRN (Full range Naphtha) is distilled from crude oil in a Naphtha Splitter Unit and is separated into the Light Straight Naphtha, Heavy Naphtha, and kerosene according to the boiling point in sequence. This separation is conducted using a series of binary-like columns. In this separation method, the energy consumed in the reboiler is used to separate the heaviest components and most of this energy is discarded as vapor condensation in the overhead cooler. In this study, the first two columns of the separation process are replaced with the Petlyuk column. A structural design was exercised by a stage to stage computation with an ideal tray efficiency in the equilibrium condition. Compared to the performance of a conventional system of 3-column model, the design outcome indicates that the procedure is simple and efficient because the composition of the liquid component in the column tray was designed to be similar to the equilibrium distillation curve. An analysis of the performance of the new process indicated an energy saving of 12.3% under same total number of trays and with a saving of the initial investment cost.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.14 no.1
• /
• pp.69-73
• /
• 2013

Internal heat exchanger (IHX) apparatus using the temperature difference between high and low pressure lines in vehicle air conditioning system is a good method to enhance the cooling performance. In this study, we designed various double-pipe internal heat exchangers which have inner fins between the internal pipe and external pipe. We also measured the performance characteristic (pressure drop, cooling capacity, compressor work and coefficient of performance (COP)) of the modified internal heat exchangers that had the change of the fin height and the inside shape of the internal pipe. This experimental results indicated that the liner and serration type internal heat exchanger was the best cooling performance. In addition, the air conditioning system with the liner and serration type internal heat exchanger showed the improved performances of about 6.4% and 9.2%, respectively, for the cooling capacity and COP.

• Clean Technology
• /
• v.25 no.3
• /
• pp.245-255
• /
• 2019

Pressurized oxy-fuel combustion is a promising technology for $CO_2$ capture with a benefit of improving power plant efficiency compared with atmospheric oxy-fuel combustion. Prior to $CO_2$ compression in this process, a flue gas condenser (FGC) is used to remove $H_2O$ while recovering the latent heat. At the same time, the FGC has a potential for high-efficiency removal of $SO_x$ and $NO_x$ by exploiting their good solubility in water. In this study, experiments were carried out in a lab-scale, direct contact FGC under different pressures varying between 1 and 20 bar to evaluate the removal efficiency of $SO_2$ and $NO_x$ for individual gases and their mixture. In the tests for individual gases, 20% and 76% of $NO_x$ was removed at 1 bar and 10 bar, respectively. Even higher removal efficiencies were achieved for $SO_2$, and also these were maintained for longer as the pressure increased. In the tests for $SO_2$ and $NO_x$ mixture, the removal efficiency of $NO_x$ increased from 13% at 1 bar to 56% at 20 bar because of higher solubility at elevated pressures. $SO_2$ in the mixture was initially dissolved almost completely and then increased by 1,219 ppm at 1 bar and by 165 ppm at 20 bar. Overall, the removal efficiency of $SO_2$ and $NO_x$ was increased at elevated pressures, but it was lower in the mixture compared with individual gases at identical conditions because of a lower pH and associated chemical reactions in water.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.19 no.3 s.73
• /
• pp.303-312
• /
• 2006

This paper presents the equivalent nodal load for the element stiffness which represents the influence of the stiffness change such as the addition of elements, the deletion of elements, and/or the partial change of element stiffness. The reanalysis of structure using the equivalent load improves the efficiency very much because the inverse of the structural stiffness matrix, which needs a large amount of computation to calculate, is reused in the reanalysis. In this paper, the concept of the equivalent load for the element stiffness is described and some numerical examples are provided to verify it.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.18 no.9
• /
• pp.738-744
• /
• 2006

In order to utilize the condensation heat of refrigerants in condenser on the absorption chiller system, the solution cooled condenser (SCC) was proposed using the weak solution of absorber as a cooling medium. The increase of COP with the increase of UA of the solution cooled condenser was approximately 0.009 in maximum with single effect one, and is about maximum 0.008 in occasion of double effect one with series flow compared to that without. In the case of heat exchanger, effectiveness is about 0.85, it's increments are 0.008 and 0.0072, respectively. And solution cooled condenser is more effective device in the single effect absorption system than double effect system for the principle of operation. On the other hand, as the solution split ratio increases when the value of UA is fixed, COP is increased and as the solution split ratio increases when the value of UA is fixed, COP is increased. If the flow rate of cooling water or the value of UA is reduced in order to increases the heat recovery of solution cooled condenser, heat recovery of solution cooled condenser is increased a little but COP is decreased as the system pressure is increased.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.4 no.3
• /
• pp.420-428
• /
• 1995

현재 사용하고 있는 액화천연가스 기화기는 관내부로 -162$^{\circ}C$의 액화가스가 흐르고, 관외부로 발전소 증기응축기 출구에서 배출된 20~3$0^{\circ}C$의 해수를 흐르도록 하여, 두 유체사이의 온도차로 기화시키는 간접접촉방식 열교환기가 사용되고 있다. 그러나 간접접촉방식 열교환기는 두 유체사이의 큰 온도차로 인한 금속재료의 피로현상과 해수의 염분에 의한 재질의 부식 및 미생물 부착 등의 원인으로 열전달효율이 저하되고 있다. 따라서 본 연구는 관을 중간매체로 하는 간접접촉식 열교환기대신 액화천연가스와 기화용수인 물을 직접접촉시키는 방법으로 이용하여, 위와 같은 문제점들을 근본적으로 해결하려 한다. 본 실험에서는 기화기내의 수위 500 mm와 물의 유량 10 l/min을 일정하게 고정시키고, 액화천연가스의 유량 0.12 ㅣ/min, 0.36 l/min, 0.6 l/min, 기화기내의 압력을 100 kPa, 300 kPa, 500kPa로 변화시키면서 기화기내의 기포, 온도분포, 급팽창현상, 동결현상 및 기화후 수분함유량등의 비등특성을 규명하였다. 실험결과 기화기내의 압력이 증가할수록 기포는 작고 균일한 분포를 이루고, 폭발적인 급팽창현상은 일어나지 않았다. 또한 동결현상은 액화천연가스의 기화를 방지하지 못하였으며, 기화된 천연가스내의 수분함유량 몰%는 압력과 유량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보이고 있다.