• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.476-483
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• 2016

해양온도차발전용 유기랭킨사이클은 해양의 표층수와 심층수사이의 온도차를 이용하여 발전하는 사이클이다. 작동유체는 유기랭킨사이클의 열역학적 성능에 있어 중요한 요소이다. 유기랭킨사이클의 열역학적 분석방법으로 핀치포인트분석이 있다. 본 연구는 열교환기내 핀치포인트온도차의 변화와 열원 및 열침의 출구온도의 변화에 따른 열역학적 성능분석을 수행하였다. 핀치포인트분석법에 따라 설계한 해양온도차발전용 단순랭킨사이클에 7종의 단일 작동유체를 적용하여 열역학적 성능을 분석하였다. 성능분석결과 열교환기에서 핀치포인트온도차와 열원 및 열침의 온도변화가 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하였으며, 제2법칙 효율은 상승하였다. 또한 비가역성은 열역학적 변화가 발생한 곳에서 크게 변화하였다. RE245fa2는 선정한 작동유체 중에서 가장 우수한 열역학적 성능을 보여주었으며, 모든 작동유체의 성능은 유사하였다. 열교환기 및 작동유체 선정에 있어 열역학적 성능과 함께 다양한 요소들에 대해서도 엄밀한 이론적 근거가 필요하다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.590-599
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• 2015

In this paper a performance analysis is carried out based on the first and second laws of thermodynamics for heat exchanger in organic Rankine cycle (ORC) for the recovery of low-temperature finite thermal energy source. In the analysis, effects of the selection of working fluid and pinch temperature difference are investigated on the performance of the heat exchanger including the effectiveness of the heat exchanger, exergy destruction, second-law efficiency, number of transfer unit (NTU), and pinch point. The temperature distribution are shown depending on the working fluids and the pinch temperature difference. The results show that the performance of the heat exchanger depends on the pinch temperature difference sensitively. As the pinch temperature increases, the exergy destruction in the evaporator increases but the effectiveness, second law efficiency and NTU decreases.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.98-103
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• 1996

석탄가스화복합발전소내 공기분리장치와 연계된 가스터빈 공기압축기의 성능병화를 예측할 수 있는 해석방법을 제안하였다. 공기분리장치와 연계된 가스터빈용 공기압축기의 성능변화는 유선곡률방법과 압력손실모델을 결합한 해석방법을 사용하였으며, 예측결과들을 실제 압축기성능 시험 결과와 비교하여 예측정확도를 검증하였다. 제안된 압축기성능 해석방법을 근간으로, 압축기와 공기분리장치의 연계조건인 열교환기의 핀치포인트 온도차, 추출공기량 및 추출 공기압력이 압축기 성능변화에 미치는 영향을 정량적으로 예측하였다. 공기추출량이 늘어나거나 핀치포인트 온도차가 커질수록, 압축기의 압축비 및 소요동력은 증가하나, 압축기 효율은 공기추출량의 증가에 따라 고압공기추출시에는 저하되고, 저압공기추출시에는 향상되었다. 더 나아가, 압축기의 일반화된 성능특성곡선의 제시를 통해, 압축기 효율을 극대화 할 수 있는 압축기/공기분리장치 간 연계조건의 최적화를 시도하였다.

• 태양에너지
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• 제10권3호
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• pp.35-45
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• 1990

주어진 열원에서 유기 랭킨 사이클 시스템을 통해 얻을 수 있는 최대 출력 조건에서의 최적 효율을 구하기 위한 이론식을 유도하였으며, 이것이 작동 유체의 열물성치에 의한 엔탈피를 기초로 하여 계산된 열효율과 비교하여 잘 일치되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 유도된 결과식에 의해 최대 출력은 열원의 열용량과 초기 온도 그리고 핀치점 온도차만의 함수임을 알 수 있었으며, 이 때의 효율은 열원의 열용량과 관계없이 입열원과 방출열원 초기 온도와 핀치점 온도차의 함수임을 알 수 있었다. 여기서 구한 최대 출력시의 효율식은 실제 랭킨 사이클 시스템의 설계를 위한 최적 설계지표로 사용될 수 있으며 실제 발전소의 성능 예측을 위한 최적 효율로도 사용될 수 있을 것이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.136-143
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• 1996

본 연구에서는 정유공정의 한 부부인 demethanizer의 core exchanger 주위 열교환기들에 대해 핀치설계법(pinch desgin method)을 이용하여 새로운 열교환망 합성을 수행하였다. 이로부터 초기에 설정했던 최소접근온도차가 총비용, 즉, 장치비와 에너지 비용에 결정적인 역할을 하는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구에서는 이 총비용의 목표값이 최소가 되는 최적 최소접근온도차가 존재하고, 이로부터 열교환망 합성이 수행되어져야 최적의 열교환망 합성이 이루어져야 한다는 결론을 얻었다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.160-169
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• 1996

석탄가스화복합발전소의 가스터빈 공기압축기와 공기분리장치 간의 최적 연계설계를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 복수형 증류탑공정의 공기분리장치를 사용하였으며, 증류탑공정의 특성으로부터 압축기와의 연계조건인 공기추출량, 공기추출압력 및 공기/질소 열교환 조건들을 정의, 수식화하였다. 공기분리장치와 연계된 가스터빈용 공기압축기의 성능변화는 유선곡률방법과 압력손실모델을 결합한 해석방법을 사용하였으며, 예측결과들을 실제 압축기성능 시험결과와 비교하여 예측정확도를 검증하였다. 본 압축기성능 해석방법을 이용하여, 압축기와 공기분리장치의 연계조건인 열교환기의 핀치포인트 온도차, 추출공기량 및 추출 공기압력이 압축기성능에 미치는 영향을 정량적으로 검토하였다. 공기추출량이 늘어나거나 핀치포인트 온도차가 커질수록, 압축기의 압축비 및 소요동력은 증가하였다. 반면에, 압축기 효율은 공기추출량의 증가에 따라 고압공기추출시에는 저하되고, 저압공기추출시에는 향상되었다. 더나아가, 압축기의 일반화된 입구조건과 효율간의 특성곡선을 통해, 압축기 효율을 극대화 할 수 있는 압축기/공기분리장치간의 최적연계조건을 제시하였다.