• 제목/요약/키워드: 칼리나 사이클 시스템

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작동유체 및 사이클에 따른 해양온도차발전용 유기랭킨사이클의 성능분석 (Performance analysis of an organic Rankine cycle for ocean thermal energy conversion system according to the working fluid and the cycle)

  • 김준성;김도엽;김유택;강호근
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제39권9호
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    • pp.881-889
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    • 2015
  • 해양온도차발전은 해양의 표층수와 심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 유기랭킨사이클이다. 작동유체와 사이클 구성은 유기랭킨사이클의 열역학적 효율에 큰 영향을 미치는 요소이다. 본 연구에서는 작동유체와 사이클에 따른 해양온도차발전시스템의 성능분석을 수행하였다. 고전적인 단순 랭킨사이클과 단순 랭킨사이클의 대안으로 제시되고 있는 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클 그리고 칼리나 사이클이 본 연구에서 고려되었으며, 작동유체로는 9종의 단일냉매와 3종의 혼합냉매를 본 연구에 적용하였다. 사이클의 성능분석에는 핀치포인트온도차를 일정하게 유지하는 핀치포인트분석이 적용되었다. 성능분석결과를 살펴보면, 단순 랭킨사이클과 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클의 경우 RE245fa2를 작동유체로 사용하며, 칼리나 사이클의 경우 $NH_3/H_2O$의 질량비가 0.9:0.1일 때 열역학적 효율이 가장 높았다. 한편, 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클과 칼리나 사이클을 해양온도차발전시스템에 적용할 경우 단순 랭킨사이클과 비교하여 각각 약 2.0 %, 1.0%, 10.0%의 효율 향상을 기대할 수 있었다.

신재생에너지로 구동되는 칼리나 사이클 기반 삼중 병합 생산 시스템의 열역학적 성능 특성 (Thermodynamic Performance Characterictics of a Tri-Cogeneration System Based on Kalina Cycle Driven by Renewable Energy)

  • 한철호;김경훈;정영관
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권6호
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    • pp.649-655
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    • 2021
  • The recently proposed Kalina based power and cooling cogeneration cycles (KPCCCs) have shown improvement in the energy utilization of the system compared to the basic Kalina cycle. This paper suggests a combined tri-cogeneration system for power, heating and cooling based on the Kalina cycle. And thermodynamic performances of the suggested system based on the first and second thermodynamic laws are parametrically investigated with respect to the ammonia mass fraction and the boiler pressure. Results showed that the thermodynamic performance of the system could be greatly improved compared to the former KPCCCs.

저등급 열원의 변환을 위한 칼리나 사이클과 유기 랭킨 사이클의 엑서지 성능의 비교 해석 (Comparative Exergy Analysis of Kalina and Organic Rankine Cycles for Conversion of Low-Grade Heat Source)

  • 김경훈;정영관;고형종
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권1호
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    • pp.105-111
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    • 2020
  • The organic Rankine cycle (ORC) and the Kalina cycle system (KCS) are being considered as the most feasible and promising ways to recover the low-grade finite heat sources. This paper presents a comparative exergetical performance analysis for ORC and Kalina cycle using ammonia-water mixture as the working fluid for the recovery of low-grade heat. Effects of the system parameters such as working fluid selection, turbine inlet pressure, and mass fraction of ammonia on the exergetical performance are parametrically investigated. KCS gives lower lower exergy destruction ratio at evaporator and higher second-law efficiency than ORC. The maximum exergy efficiency of ORC is higher than KCS.

칼리나 사이클을 이용한 지열발전 시스템의 시뮬레이션 (Simulation of a geothermal power generation system using the Kalina cycle)

  • 장기창;백영진;김민성;이영수;박성룡;나호상
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.626-629
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    • 2008
  • In this study, a geothermal power generation system using the Kalina cycle was investigated by the simulation method. The Kalina cycle system can be used for the utilization of a low-temperature heat sources such as geothermal and industrial waste heat that are not hot enough to produce steam. The sea/river water can be considered as a cooling media. A steady-state simulation model was developed to analyze and optimize its performance. The model contains a turbine, a pump, an expansion valve and heat exchangers. The turbine and pump were modelled by an isentropic efficiency, while a condenser, an evaporator and a regenerative heat exchanger were modeled by UA-LMTD method with a counter-flow assumption. The effect of the ammonia fraction at the separator inlet on the cycle performance is investigated in detail.

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해양 온도차발전 시스템의 열역학 사이클에 대한 연구 (A Study on the Thermodynamic Cycle of OTEC system)

  • 김남진;신상호;천원기
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제26권2호
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    • pp.9-18
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    • 2006
  • In this paper, the thermodynamic performance of OTEC cycle was examined. Computer simulation programs were developed for simple Rankine cycle, regenerative Rankine cycle, Kalina cycle, open cycle and hybrid cycle. For the simple Rankine cycle, the results show that newly developed fluids such as R410A and R32 that do not cause stratospheric ozone layer depletion perform as well as R22 and ammonia. Also, simple Rankine cycle OTEC power plant can practically generate electricity when the difference in warm and cold sea water inlet temperatures are greater than $14^{\circ}C$. The regenerative Rankine cycle showed a 1.5 to 2% increase in energy efficiency compared to the simple Rankine cycle while the Kalina cycle employing ammonia/water mixture showed a 2-to-3% increase in energy efficiency, and the overall cycle efficiencies of hybrid cycle and open cycle were 3.35% and 4.86%, respectively.

Kalina 사이클의 효율 향상 방안 및 성능 비교 (Improvement of Efficiency of Kalina Cycle and Performance Comparison)

  • 윤정인;손창효;최광환;손창민;설성훈;이호생;김현주
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제35권5호
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    • pp.11-19
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    • 2015
  • In this paper, EP-Kalina cycle applying liquid-vapor ejector and motive pump is newly proposed. In this EP-Kalina cycle, the liquid-vapor ejector is used to increase pressure difference between inlet and outlet of the turbine. Also the motive pump enhances the performance of liquid-vapor ejector, resulting in increase of system efficiency of OTEC cycles. The comparison cycles in this study are basic, Kalina, EKalina and EP-Kalina ones. The pump work, net power, APRe, APRc, TPP and system efficiency of each cycle are compared. In case of net power, EP-Kalina cycle is lowest among the cycles due to the application of the motive pump. But, the net power difference of cycles seems to be minor since the pump work of cycles is merely about 1kW, compared to turbine gross power of 20kW. The system efficiency of EP-Kalina cycle shows 3.22%, relatively 44% higher than that of basic OTEC cycle. Therefore, the system efficiency is increased by applying the liquid-vapor ejector and the motive pump. Additional performance analysis is necessary to optimize the proposed EP-Kalina cycle.

칼리나 사이클의 발전효율에 영향을 미치는 요소에 관한 이론적 해석 (Theoretical Analysis on the Factors Affecting the Power Efficiency of the Kalina Cycle)

  • 이기우;전원표;신현승;박병덕
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권9호
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    • pp.5425-5433
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    • 2014
  • 본 연구에서는 발전용량이 20kW인 폐열회수용 칼리나 발전시스템의 설계 자료를 확보하기 위하여 EES프로그램을 사용하여 해석하였으며, 암모니아농도, 증기압력, 열원온도 및 냉각수온도가 발전효율에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과에서, 암모니아 농도는 낮을수록, 증기압력은 높을수록 발전효율은 증가하였다. 하지만 암모니아 농도가 너무 낮으면 발전효율이 감소하는 영역이 있었다. 터빈입구의 증기압력이 높아지면 발전효율도 높아지며, 암모니아 농도가 높을수록 증기압력의 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 최대의 발전효율을 얻기 위한 암모니아 농도, 증기압력, 열원온도 및 냉각수온도 조건이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 20kW의 발전시스템에서는 증기압력은 25bar, 열원온도는 $160^{\circ}C$, 냉각수온도가 $10^{\circ}C$일때 암모니아 농도가 0.4에서 발전효율은 최고로 15%까지 가능하였다.