• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.53-60
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• 2011

본 연구에서는 지열발전 등과 같은 저온 열원을 에너지원으로 하는 발전에 응용될 수 있는 HFC-134a 유기랭킨사이클의 출력 극대화를 수행하였다. 기존의 연구와는 달리, 본 연구에서는 열교환기해석에 유한체적법을 적용함으로써 작동유체의 열전달 및 압력강하 특성을 고려하였다. 또한, 열원과 냉각수의 입구온도 및 유량, 그리고 사이클을 구성하는 열교환기들의 총 전열면적을 구속 조건으로 함으로써, 기존 연구들에 비해 보다 현실적인 결과를 얻을 수 있도록 하였다. 사이클의 출력은 3 개의 설계인자를 이용하여 최적화 하였다. 시뮬레이션 결과, 출력을 극대화 시킬 수 있는 설계인자들의 최적조합이 존재함을 보였다. 또한, 출력 향상을 위해서는 증발과정의 개선이 우선적으로 필요함을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.65-72
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• 2012

Rankine cycle using ammonia-water mixture as a working fluid has attracted much attention, since it may be a very useful device to extract power from low-temperature heat source. In this work, the thermodynamic performance of regenerative ammonia-water Rankine cycle is thoroughly investigated based on the second law of thermodynamics and exergy analysis, when the energy source is low-temperature heat source in the form of sensible energy. In analyzing the power cycle, several key system parameters such as ammonia mass concentration in the mixture and turbine inlet pressure are studied to examine their effects on the system performance including exergy destructions or anergies of system components, efficiencies based on the first and second laws of thermodynamics. The results show that as the ammonia concentration increases, exergy exhaust increases but exergy destruction at the heat exchanger increases. The second-law efficiency has an optimum value with respect to the ammonia concentration.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.148-154
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• 2018

This paper presents a comparative analysis of thermodynamic performance of ammonia-water Rankine cycles with and without regeneration and Kalina cycle for recovery of low-temperature heat source. Special attention is paid to the effect of system parameters such as ammonia mass fraction and turbine inlet pressure on the characteristics of the system. Results show that maximum net power can be obtained in the regenerative Rankine cycle for high turbine inlet pressures. However, Kalina cycle shows better net power and thermal efficiency for low turbine inlet pressures, and the optimum ammonia mass fractions of Kalina cycle are lower than Rankine cycles.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.109-117
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• 2011

Since the thermal performance of cycles for use of low-temperature source is low if a pure working fluid is used, the cycles using ammonia-water binary mixture as a working fluid has attracted much attention over past two decades. Recently, several commercial power plants using Kalina cycles have been built and being operated successfully. In this work thermodynamic performance of Kalina cycles using ammonia-water mixture as a working fluid is investigated for the purpose of extracting maximum power from low-temperature energy source. Special attention is paid to the effect of system parameters such as concentration of ammonia and turbine inlet pressure on the characteristics of the system. Results show that the system performance is influenced sensitively by the ammonia concentration, and the role of the performance of heat exchangers is crucial.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권1호
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• pp.15-22
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• 2011

It is a great interest to convert more energy in the heat source into the power and to improve the efficiency of power generating processes. Since the efficiency of power generating processes becomes poorer as the temperature of the source decreases, to use an ammonia-water mixture instead of water as working fluid is a possible way to improve the efficiency of the system. In this work performance of ammonia-water regenerative Rankine cycle is investigated for the purpose of extracting maximum power from low-temperature waste heat in the form of sensible energy. Special attention is paid to the effect of system parameters such as mass fraction of ammonia and turbine inlet pressure on the characteristics of system. Results show that the power output increases with the mass fraction of ammonia in the mixture, however workable range of the mass fraction becomes narrower as turbine inlet pressure increases and is able to reach 16.5kW per unit mass flow rate of source air at $180^{\circ}C$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.145-151
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• 2010

본 연구에서는 지열발전 등과 같은 저온 열원을 에너지원으로 하는 발전에 응용될 수 있는 흡수식 동력 사이클의 출력 최적화를 수행하였다. 이를 위해 정상상태 사이클 시뮬레이션을 수행하여 사이클의 성능을 고찰하였다. 시뮬레이션은 열원과 열침의 입구온도 및 유량을 고정한 상태에서 수행하였으며, 일반적인 발전소의 열원-열침 유량비를 고려하였다. 사이클의 성능은 두 개의 독립변수를 이용하여 나타내었는데, 이는 분리기 입구 암모니아 농도와 터빈 입구 압력이다. 시뮬레이션 결과, $100^{\circ}C$의 지열수와 $20^{\circ}C$의 냉각수(지열수 유량의 5배) 조건에서, 흡수식 동력 사이클을 이용하면 지열수 유량 1 kg/s 당 최대 약 14 kW의 출력을 얻을 수 있음을 보였다.

• 공업화학
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• 제31권6호
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• pp.660-667
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• 2020

본 연구의 대상은 에폭시 레진 생산 공정으로 155 ℃ 이상의 고온 스팀을 열원으로 사용하고 있으며 공정에서 생성되는 응축수는 전량 버려지고 있다. 공정의 일부는 70 ℃ 이하의 저온으로 운전되므로 버려지는 응축수를 재활용하여 저온 공정의 열원으로 사용한다면 스팀 사용량 저감이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 응축수 재활용을 통해 폐열을 회수하여 스팀 사용량을 저감할 수 있는 공정을 제시하고 모델을 개발하였다. 최적의 응축수 재활용 공정을 찾기 위한 사례연구를 진행하였고, 각 사례의 연간 자본 비용 및 스팀 저감 비용을 비교하여 경제성 평가를 실시하였다. 제안된 공정에서 응축수 회수를 통해 저온 공정에 사용하는 스팀 사용량을 연간 최대 67.6%까지 저감하여 최대 연 522.1 백만원의 추가 수익의 확보가 가능함을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제31권8호
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• pp.735-744
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• 1991

확산모델과 파모델의 결과에 있어 큰 차이가 일어나는 경우를 요약하면 다음과 같다. 1) 과도기 간이 짧다. 2) 작동온도가 아주 낮다. 3) 온도구배가 상당히 크다. 이때3)의 경우는 서로 다른 물질들이 접촉된 경우 또는 높은 열유속이 있는 경우 또는 얇은 표면층 등을 갖는 문제들의 공 통적인 특징이다. Non-Fourier 열전도 문제를 이용해 온도 분포를 예측해야 하는 실제적인 몇 가지 예를 살펴 보면 레이저 기술 또는 절대온도 영(zero)에 접근하는 온도에서의 액체 헬륨을 다루는 저온공학연구 또는 1/$10^{6}$Inch 정도의 표면조도가 관심사인 정밀공학 등을 들 수 있다. 또한 상당히 높은 강도의 열원이 작용될 때 고체에서의 크랙이나 보이드(void) 같은 국소 결함은 확산거동이 나타나기에 요구되는 시간보다 짧은 시간 구간에서 발생되어질 수 있으며, 크랙발생의 방향과 같은 것들은 hyperbolic 모델에의해 예측되어져야만 한다. 특히 움직이는 열원 또는 propagating crack tip을 갖는 경우에 그들 주위에서의 온도장을 규정짓는 가장 중요한 변 수는 열마하수 M이며, 아음속에서 초음속 영역으로 천이될 때 물리적 양들의 변화에 있어서 일어나는 현상들은 열충격의 형성에 기인하는데 이러한 현상들은 확산 모델로서는 예측될 수 없는 특징들이다. 이상에서 살펴볼 때 non-Fourier 모델에 대해 관심을 기울일 필요가 있다고 사료된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.490-496
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• 2018

Recently, the power and refrigeration cogeneration based on Kalina cycle has attracted much attention for more efficient utilization of low-grade energy. This study presents a thermodynamic performance analysis of a cogeneration cycle of power and absorption refrigeration based on Kalina cycle. The cycle combines Kalina cycle (KCS-11) and absorption cycles by adding a condenser and an evaporator between turbine and absorber. The effects of ammonia mass fraction and separation pressure were investigated on the system performance of the system. Results showed that the energy utilization of the system could be greatly improved compared to the basic Kalina cycle.

• 대한기계학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.477-482
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• 1983

섬광법의 응용범위를 증대하기 위하여 시편 저, 후면에서 복사와 대류 열손실이 있고, 전면에 임 의 열원이 가해지는 3층 복합재료의 열확산 방정식을 Green 함수를 도입하여 해석하였다. 본 해 석결과는 고체 재료를 1층 재료로 표면처리를 실시한 얇은 층 또는 코오팅 재료를 2층재료로, 용 기내에 들어있는 액체나 기체를 3층 재료로 하여 저온으로부터 고온에 이르기까지 광범위한 온 도에 걸쳐 열확산 계수를 구하는데 응용될 수 있다.