Korea government is trying to supply liquid hydrogen from another country to domestic The research for liquid hydrogen transportation and liquefaction plant of hydrogen underway for several years, and empirical research is also planned in the future. Along with the development of liquid hydrogen transport ship/liquefaction plant technology, the development of liquid hydrogen reception base technology must be carried out. In this study, a concept level liquid hydrogen receiving terminal is constructed based on the process of the LNG receiving terminal. Based on this, a study is conducted on the development of analysis technology for the amount of BOG (pipe, tank) generated during cooldown and unloading in the liquid hydrogen unloading line (loading arm to storage tank). The research results are intended to be used as basic data for the design and liquid hydrogen receiving terminal in the future.
본 연구는 공급계 관에서 극저온 연료의 일부가 기화될 경우에 로켓엔진이 지속적으로 작동될 수 있는지의 여부를 묻는 문제와 관련되어 있다. 유동장 내에 증기가 발생하는 것을 모사하는 실험의 결과분석으로 관내의 압력조건에서 극저온 유체의 온도가 포화온도보다 낮을 경우 발생된 증기가 완전히 응축될 수 있다는 것을 확인하였다. 극저온 유체의 정상유동에서 비평형 응축영역을 계산하기 위한 경험관계식을 무차원형태로 구하였고, 이 경험관계식이 실제적으로 활용 될 수 있는 분야를 제시하였다.
가스물성의 계산방법으로 상태방정식이 널리 사용되고 있으나 상태방정식의 종류에 따라서 물성예측에 서로 다른 차이를 보이고 있다. 본 연구는 가스의 액화온도에서 상온에 이르는 온도범위와 1bar에서 30bar에 이르는 압력범위에서 질소, 산소, 아르곤에 대한 상태방정식의 물성계산 신뢰도를 검토하고자 하였다. 이를 위하여 Aspen plus에서 제공하는 Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson, BWR-Lee Staring 상태방정식을 비교대상으로 하였고 계산결과는 문헌치 및 virial식과 비교하였다. 또한 물성계산식이 공정에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 초저온 공기분리장치의 증류탑 및 팽창터어빈 계산을 수행하여 상태방정식 차이에 의한 공정계산 차이를 비교, 분석하였다.
Cryogenic technology is one of the key technologies for fusion reactor equipped with superconducting coil for plasma confinement. The KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)Project is in progress since 1996. Major parameters of the KSTAR tokamak are : major radius 1.8m, minor radius 0.5m, toroidal field 3.5 Tesla and plasma current 2MA with a strongly shaped plasma cross-section and double -null diverter. Considering practical engineering constraints, the KSTAR device is designed for a pulse length of 300 sec in up-graded operation mode but in the initial configuration would provide a pulse length of 20 sec provided by the poloidal coil system in base-line operation mode. The cryogenic system is composed as follows : cold box, helium compressor system, distribution box, helium gas buffer tank, helium gas purifying system, gas recovery system, liquid helium storage dewar, current lead box, current bus line and liquid nitrogen storage tank.
The high pressure cryogenic ball valve is used to transfer the liquefied natural gas which temperature is $-196^{\circ}C$, supplied pressure is $168kgf/cm^2$. In the present work, the temperature distribution and thermal deformation is calculated numerically. The CAR and CFD methods are useful to predict the thermal matter and the inner flow field of high pressure cryogenic ball valve. For this reason, to optimum design of the cryogenic ball valve, the theological behavior of the supplied LNG in a cryogenic valve has been studied. The governing equations are discredited and solved numerically by the finite-volume method and finite-element method. In this study, we designed the high pressure cryogenic ball valve that accomplishes zero leakage by elastic seal at normal temperature and metal seal at high temperature.
본 연구에서는 테들러백에 포집한 가스 시료 중의 NMHCs 성분의 분석을 위한 저온농축장치 시스템을 개발하였다. 개발한 저온농축장치는 냉동고를 이용하여 $-67^{\circ}C$에서 시료를 농축한 후 $180^{\circ}C$의 고온으로 탈착하는 시스템을 제작하였고, 많은 양의 시료가 GC/FID로 주입되게 함으로써 대기 중에 nmol/mol 농도(ppb)의 미량으로 존재하는 가스의 정량을 가능하게 하였다. 저온농축장치의 신뢰성을 위해 수행한 실험에서 농축시간과 피이크 면적이 비례함을 확인하였고, 10% 이내의 재현성과 0.1 nmol/mol의 검출한계를 확인하였다. 본 실험 방법을 실제 시료에 적용하기 위하여 대전, 서산, 고흥의 대기시료와 토양시료에서 채취한 가스 중의 NMHCs를 분석하였다.
본 연구는 LNG냉열활용을 위해 초저온 열교환시스템을 제작하고 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액을 작동유체로 사용하여 증발 열전달 특성실험을 수행하였다. 초저온 열교환기는 2중관식 열교환기이며, 내부관 지름이 8, 15 mm이며 길이는 6m이다. wire-coil inserts를 사용하여 열전달촉진 성능평가를 수행하였다. 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액의 출입구 온도, 벽면온도, 유량, 압력을 측정하였고, 이를 증발 열전달계수와 누셀트수를 계산하는데 사용하였다. 열전달상관식을 누셀트수, 프란틀수와 등가레이놀즈수의 멱법칙관계로 제안하였고, 그 결과 열전달촉진관이 평활관보다 2.5 ${\~}$ 5.5배정도 열전달이 증가되었다. 이 상관식을 이용하여 LNG냉열이용을 위한 초저온 2중관 열교환기를 설계하였고, 그 결과로 제시하였다.
In conventional machining, the use of cutting fluid is essential to reduce cutting heat and to improve machining quality. However, to increase the performance of cutting fluids, various chemical components have been added. However, these chemical components during machining have a negative impact on the health of workers and cutting environment. In current machining, environment-friendly machining is conducted using MQL (minimum quantity lubrication) or cryogenic air spraying to minimize the harmful effects. In this study, the injection nozzle that can combined injecting minimum quantity lubrication(MQL) and cryogenic gas was designed and the shape optimization was performed by using computational fluid dynamics(CFD) and design of experiment(DOE). Performance verification was performed for the designed nozzle. The diameter of the sprayed fluid at a distance of 30 mm from the nozzle was analyzed to be 21 mm. It was also analyzed to lower the aerosol temperature to about 260~270K.
Superconducting equipment has been actively investigated for securing the environment and energy technology (ET) in various parts of the world. Despite these movements, a high voltage cryogenic bushing, which plays an important role of interconnection between the electric power systems and superconducting devices, has not been fully developed due to severe insulation requirements. A gas insulated cryogenic bushing has been investigated as one of our projects since 2010. As a basic step to obtain the design parameters for cryogenic bushing, we focused on the surface flashover characteristics of glass fiber reinforced plastic (FRP) in several insulation gases. For the surface flashover tests, several insulation gases including $SF_6$, $CF_4$ and $N_2$ gas were prepared. Various length of FRP specimens were fabricated in order to obtain the fundamental data for creepage distance of FRP. The first specimen group was from 2 mm to 10 mm with 2 mm intervals and the second specimen group was from 20 mm to 100 mm with 20 mm intervals. And the gas pressure was varied from 1 bar to 4 bar. An AC overvoltage test and a lightning impulse test were performed. Then the experimental results of surface flashover were obtained and analyzed. Based on these results, it would be possible to design the optimum creepage distance of FRP in a cryogenic bushing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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