• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제30권3호
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• pp.33-38
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• 2010

The evaporative desalination system using solar thermal energy would be the efficient and attractive method to get fresh water from brine due to low carbon dioxide generation. In this research the solar desalination system as a heating source of refrigerant R123 in the evaporator was considered. The circulation of refrigerant in the evaporator can reduce the energy consumption of the system, because of using the latent heat of the refrigerant 123 instead of the sensible heat of present hot water. The system was comprised of the single-stage fresh water production unit on the capacity of 1ton/day with shell and tube type evaporator, heaters instead of solar collector to supply the proper heat to refrigerant, and refrigerant and brine circulation systems. Various operating flowrate and temperature ranges were varied in the experiments to get the optimum design data. The results showed that the optimum flow rate of brine feed rate to evaporator was 1.2Liter/min, and the yield of fresh water was increased as higher temperature of feed brine. It was confirmed that the circulation flowrate of heating source of refrigerant was decrease of one fifth of the present warm water system, and very efficient system for solar desalination.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.182-190
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• 2017

모든 액체는 소량의 기체성분들이 녹아있으며, 액체에 용해되는 기체의 양은 액체에 작용하는 주위압력에 기여하는 각 기체성분의 분압에 비례한다는 헨리의 법칙을 따른다. 따라서 다단증발식 해수담수화설비의 경우, 각 증발단의 운전온도와 압력은 다르며, 이 운전조건에 비례하여 해수에 용해되어 있던 기체들이 증발과정에서 방출되는데 주성분은 불응축기체인 이산화탄소, 질소, 산소 및 아르곤이다. 대류열전달의 입장에서는 불응축기체는 증발증기를 응축시키는 냉각기의 성능을 저하시키는 주요한 원인이기 때문에 증발과정에서 방출되는 불응축기체의 평가는 증발식 해수담수화설비에서 중요한 설계인자 중의 한가지이다. 증발식 해수담수화공정의 경우, 대부분의 증발기는 진공압력으로 유지되기 때문에 진공유지장치의 설계를 위해서는 증발과정에서 해수로부터 방출되는 불응축기체의 방출량을 평가하는 것이 매우 중요다. 본 연구는 불응축기체의 방출량을 정량적으로 계산하기 위해 수행하였으며, 연구결과에 따르면 불응축가스의 방출량은 후단으로 갈수록 감소하며, 담수생산량에 비례함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.513-522
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• 2013

본 연구에서는 다중효용 증발식 담수기에 쓰이는 강하막식 증발기의 수치해석을 수행하였다. 증발기에 사용되는 다관군을 다공성 매질로 묘사하고 공간평균 개념을 적용하였다. 증발기 내부의 유동계산 및 열 전달로 인한 상변화를 계산하기 위해서 FLUENT 와 UDF 가 사용되었다. 작동조건에 대한 증발기의 성능변화를 살펴보기 위해 수평관 내 증기 질량 유속을 $0.5{\sim}2.5kg/m^2s$, 관내입구 측 비 응축성 기체의 질량분율을 0~1%, 그리고 수평관 외 뿌려지는 강하막의 액막 레이놀즈 수를 100~1000 으로 바꾸어가며 해석을 수행하였다. 관내 증기유속 및 관외 강하막 레이놀즈 수가 증가할수록 증발량은 증가하였으며, 관내 비 응축성 기체의 질량분율이 1%증가함에 따라 증발량이 0.87%줄어들었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.201-201
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• 2010

The evaporative desalination system with solar energy would be the efficient and attractive method to get fresh water. This study was described the development of Multi Effect Distillation(MED) with solar energy desalination system. The system was designed and manufactured Multi effect distillation on the capacity of $3m^3$/day. The experimental apparatus consists mainly of ejector pump, Hot water pump, flow meter, demister, cooler, evaporator and condenser. Evaporator and condenser were made Shell&Tube Heat Exchanger type with corrugated tube. The experimental variables were chosen $75^{\circ}C$ for hot water inlet temperature, 40, 60 and $80{\ell}$/min for hot water inlet volume flow rate, 6.0 and $8.0{\ell}$/min for evaporator feed seawater flow rate, $18^{\circ}C$ for sea water inlet temperature to cover the average sea water temperature and the salinity of sea water is measured about 33,000 PPM (parts per million). for a year in Korea. This study was analyzed the results of thermal performance of Multi Effect Distillation. The results are as follows, The experimental Multi effect distillation is required about 40 kW heat source for production of $3m^3$/day fresh water. Various operating flow rate was confirm in the experiments to get the optimum design data and the results showed that the optimum total flow was $8.0{\ell}$/min. Comparison of Single Effect Distillation with Multi Effect Distillation showed MED is at least more than double of SED.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.74-79
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• 2011

This study was accomplished to evaluate the performance of Multi Effect Distillation(MED) for solar thermal desalination system. It was designed Multi effect distillation with $3m^3/day$ capacity and Shell&Tube type heat exchanger. Also, The effective heat transfer of Shell&Tube heat exchanger was used Cu(90%)-Ni(10%) corrugated tube. The parameters relating to the performance of Multi Effect Distillation are known as hot water flow rate. The experimental conditions for each parameters were $18^{\circ}C$ for sea water inlet temperature, $6m^3/hour$ sea water inlet volume flow rate, $75^{\circ}C$ for hot water inlet temperature, 2.4, 3.6, and $4.8m^3/hour$ for hot water inlet volume flow rate, respectively. The results are as follows, Development for Multi effect distillation was required about 40kW heat and 35kW cooling source to produce $3m^3/day$ of fresh water. And, Performance ratio of Development Multi effect distillation was about 2.0191.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1670-1675
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• 2004

A thermal vapor compressor in which the subsonic/supersonic flow appears simultaneously, has been accurately designed through the CFD analysis for the various shape parameters such as the primary nozzle shape, converging duct shape. mixing tube diameter, and so on. The performance of the developed thermal vapor compressor has been experimentally verified to be installed in a Multi Effect Desalination(MED) plant as an important element, In this paper, the experimental results for Various boundary conditions(motive pressure, suction pressure, and discharge pressure) are presented in comparing with CFD results. The two results show a good agreement with each other within 3.5 % accuracy with regard to the entrainment ratio.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권11호
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• pp.939-949
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• 2020

현재 농업환경 및 식생활 변화 등으로 인하여 농지 수요는 꾸준히 감소하고 있다. 이러한 현상과 맞물려 정부에서는 2019년 6월에 물관리기본법을 제정함으로써 지속가능한 통합 물 관리시대를 본격화 하고 있다. 따라서 효율적인 통합 물 관리를 실현하기 위해서는 61%라는 가장 많은 용수를 사용하고 있는 농업용수에 대한 면밀한 검토가 이루어져야 할 시점이다. 금회 연구에서는 현재 농업용수 사용량 현황을 분석함과 동시에 농업용수 중 67% ~ 87%의 비율을 차지하고 있는 논 용수 산정법을 검토한 후 문제점을 분석하였다. 논 용수 산정방법의 가장 큰 문제점은 잠재증발산량 산정식 선정에 있다. 현재 사용하고 있는 잠재증발산량 방법은 식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nationns: FAO)에서 권장하고 있는 Penman-Monteith 식이 아닌 과거부터 사용되고 있는 수정 Penman 식이다. 또한 실제 증발산량 산정의 주요 인자인 작물계수는 23년 전의 작물계수를 이용함으로써 현재 기후 및 작물품종 변화를 반영할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 전주기상청의 자료를 이용하여 Penman 및 Penman-Monteith 식을 비교한 결과 수정 Penman 식이 Penma-Monteith 식에 비하여 2배 이상의 큰 값을 보였다. 작물계수를 적용할 경우 증발산량이 높게 발생되는 5월 하순에서 8월 하순까지 두 산정방식에 의한 결과 차이가 크게 나타났다. 또한 전북 김제지역 4개 농업용 저수지 용수공급량 자료를 이용하여 실제 사용량과 산정된 농업용수 수요량을 비교 검토하였다. 잠재증발산량 뿐 아니라 담수심법에 따라 최적 수요량 산정방법에는 차이를 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권5호
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• pp.255-268
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• 2016

기후변화는 현재 사용되고 있는 지표수 및 지하수 등의 담수자원 외에도 새로운 수자원을 확보해야할 필요성을 증가시켰다. 해수담수화 시장은 이러한 변화에 따라서 매년 급증하고 있는 상황이며, 이에 발맞추어 2007년 해수담수화 플랜트 사업단이 국내에서 출범하였다. 2014년에 종료된 해수담수화플랜트 사업단은 증발식 해수담수화 기술에 치우친 국내 기술을 역삼투방식 해수담수화 기술로 선회할 수 있도록 이끌었다. 현재 세계 최고의 역삼투방식 해수담수화 기술 에너지 효율성은 약 $3.5kWh/m^3$ 전후로 조사된다. 기장 플랜트의 수준은 $3.8{\sim}4.0kWh/m^3$ 수준으로 비록 세계 최고 수준에는 미치지 못하나, 선두권이라 하기에는 부족함이 없는 것으로 사료된다. 한편, 세계 역삼투방식 해수담수화 기술은 평준화 수준에 이른 것으로 사료되며, 에너지 저감을 위해 새로운 기술을 개발하고자 경쟁중이다. 미래 해수담수 시장에서 경쟁할 것으로 예상되는 기술로 정삼투공정, 막증발법 등이 있으며, 이를 위해 국내에서도 정역삼투 융합공정 개발, 막증발법 및 얍력지연삼투등의 기술개발을 진행중에 있다. 이를 통하여 국내 기술수준을 $2.5kWh/m^3$까지 낮출 것으로 기대된다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.68-73
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• 2011

This study was performed numerical analysis in order to analyze liquid film flow of heat exchanger tube arrangement and configuration of evaporative multi effect distillation system using medium-temperature. Simulation was accomplished the two-dimensional calculations using commercial analyses program FLUENT based on the FVM(finite volume method). Fresh water generator of this study used Shell & Tubes heat exchanger with Cu_Ni tube, configuration of tube used bare tube and corrugated tube, and arrangement of tube used in-line array and staggered array. Performance of heat exchanger through the formation of liquid film was compared and analyzed. Liquid film flow occurred that falling on heat exchanger tube wall. Result of simulation showed that liquid film thickness of in-line arrangement was found 0.57mm with bare tube and 0.67mm with corrugated tube, respectively. And liquid film thickness of staggered arrangement was found 0.39mm with bare tubes and 0.62mm with corrugated tubes, respectively. Liquid film thickness of corrugated tube showed thicker than bare tube, but heat transfer rates of corrugated tube showed higher than bare tube. The reason was considered that surface area of corrugated tube was wider than bare tube. And liquid film thickness of staggered arrangement showed thinner than in-line arrangement, so thermal performance of staggered arrangement showed higher than in-line arrangement.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권3호
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• pp.91-98
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• 2013

In this study, we have carried out development and performance evaluation of optimized MEMS(Multi-Effect-Multi-Stage) fresh water generator with $7m^2/day$ for solar thermal desalination system. The developed MEMS was composed of high temperature part and low temperature part. This arrangement has the advantage of increasing the availability of solar thermal energy. The MEMS consists of 2 steam generators, 5 evaporators, and 1 condenser. Tubes of heat exchanger used for steam generators, evaporators and condenser were manufactured by corrugated tubes. The performance of the MEMS was tested through in-door experiments, using an electric heater as heat source. The experimental conditions for each parameters were $20^{\circ}C$ for sea water inlet temperature to condenser, $8.16m^2$ /hour sea water inlet volume flow rate, $70^{\circ}C$ for hot water inlet temperature to generator of high temperature part, 3.6 4.8, 6.0 $m^2/hour$ for hot water inlet volume flow rate. As a result, The developed MEMS was required about 85 kW heating source to produce $7m^2/day$ of fresh water. It was analyzed that the performance ratio of MEMS was about 2.6.