• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제29권6호
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• pp.685-691
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• 2005

In this study, high performance waste heat recovery heat exchanger was developed using the bayonet tube with spiral serrated fins. Especially, heat exchanger of the bayonet tube type was operated well because of double water passes mechanism and characteristics. A cooling water Passes down inner tubes to thimble-form tubes, then flows back up as it boils. The heat exchanger of bayonet tube type was composed of steel tube with 7channels$(I.D_1\;14mm.\;I.D_2\;31.6mm)$ and spiral serrated fins. The performance tests were conducted under the following conditions A cooling water flow rate was 273kg/h and engine l·pm was varied from 750rpm to 3500 rpm. From the experimental result. waste heat recovery was 9.21kW when engine rpm was 3500. and pressure drop was $15\~260mmHg/m^3$ The effectiveness of heat exchanger was about /$0.7\~0.9$. The performance of heat exchanger was evaluated by using the $\varepsilon-NTU$ method. In the study the NTU of the heat exchanger was $1.57\~2.33$.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1022-1026
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• 2013

최근 엔진 효율 향상을 위하여 열전 소자를 이용한 자동차 엔진 폐열 회수 기술이 주목 받고 있다. 열전소자 해석 모델링은 많이 개발 되었으나, 특정한 시스템 해석 모델과 함께 적용된 사례는 찾아보기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 열전소자를 이용하여 디젤 엔진의 배기 폐열 에너지 회수율을 평가할 수 있는 해석 모델을 1-D 상용 프로그램인 AMESim을 이용하여 개발하였다. 개발한 열전소자 해석 모델은 다양한 소자 종류에 따른 열전 발전 효율 및 폐열 회수율 평가가 가능한 모델이며, 디젤 엔진 해석 모델은 현재 상용화된 모든 디젤 엔진을 모사할 수 있는 모델이다. 여러 운전 조건에서 디젤 엔진의 폐열로부터 하나의 열전소자를 사용하여 회수 가능한 에너지는 약 544.75W이고, 전기로 변환될 수 있는 동력은 약 40.4W이었다. 본 연구에서 개발한 해석 모델은 같은 해석 프로그램에서 연동하여 해석을 용이하게 수행할 수 있기에 추후 열전소자를 이용한 디젤 엔진의 배기 폐열 회수 시스템 개발 시 회수율을 예상하고 시스템 최적화를 수행할 수 있는 방법을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한조선학회 특별논문집
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• 대한조선학회 2013년도 특별논문집
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• pp.103-109
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• 2013

The Present work focuses on application of Organic Rankine Cycle - Waste heat Recovery System (ORC-WHRS) for marine diesel engine. ORC and its combined cycle with the engine were simulated and its performance was estimated theoretically under the various engine operation conditions and cooling water conditions. The working fluid, R245fa, was selected for the consideration of the heat source temperature, system efficiency and safety issues. According to the thermodynamic analysis, ~13.1% of system efficiency of the cycle was performed and it is about 4% of the mechanical power output of the considering Marine Diesel Engine. Also, addition of evaporator and pre-heater were studied to maximize output power of Organic Rankine Cycle as a waste heat recovery system of the marine diesel engine.

• 설비공학논문집
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• 제26권7호
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• pp.329-334
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• 2014

This study indicated the possibility of energy regeneration from waste coolant heat, by using thermoelectric generation integrated with heat pipe. The internal combustion engine rejects more than 60% wasteful energy to the atmosphere by heat. The thermoelectric generator has recently been studied, to convert the energy from engine waste heat into electricity. For coolant waste heat recovery, a thermoelectric generator was investigated, to find out the possibility of vehicular application. Performance characteristics were conducted with various test conditions of coolant temperature, coolant mass flow rate, air temperature, and air velocity, with the thermoelectric generator installed either horizontally or vertically. Experimental results show that the electric power and conversion efficiency increases according to the temperature difference between the hot and cold side of the thermoelectric generator, and the coolant flow rate of the hot side heat exchanger. Performance improvement can be expected by optimizing the heat pipe design.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제11권2호
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• pp.23-30
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• 1986

A waste heat recovery system for an internal combustion engine for agriculture was developed. The system is for recovering both of exhaust heat and cooling heat of an engine and is so simple in its structure that can be used in rural area easily. A series of experiment was carried out to the experiment which will be discussed later on, collect data for the performance of the system at various operating conditions of the system and an engine and to determine a range of coolant temperature in which performance of an engine is not affected by the heat recovery system incorporated. The obtained experimental data is not only useful to materialize performance of the system at the experimental conditions but also to construct a mathematical model of the system to predict the system variables beyond the scope of

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4723-4728
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• 2014

본 연구에서는 1-D 해석 프로그램인 AMESim을 활용하여 열전소자와 디젤엔진을 모델링하여 이를 New European Driving Cycle (NEDC) 운전모드에서 구동시킨 자동차에서 나오는 폐열을 이용해 열전소자로 발전을 하고 이에 따른 결과를 분석해보는 연구를 수행하였다. 열전소자 모델링 시 배기폐열 회수율 및 전기 에너지 변환률 뿐만 아니라 재료적 특성을 고려하여 열전달부분에 초점을 맞추었다. 또한, 디젤 산화 촉매(DOC)를 설계하여 열전소자로 인한 폐열회수가 디젤 산화촉매 활성화에 미치는 영향과, 그 결과 배기가스의 성분별 증감을 조사하였다. 열전소자를 이용한 폐열회수는 자동차 연비개선에 도움이 되지만, 배기가스의 온도를 떨어뜨려 촉매 활성화에 영향을 미치게 되면, CO와 HC 배출이 최대 14% 증가하는 것을 관찰하였다. 따라서, 열전소자를 이용한 배기 폐열 회수 시스템 개발 시에 배기에 미치는 영향을 고려해야 한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제12권1호
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• pp.6-13
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• 1987

A mathematical model for the waste heat recovery system for an engine was developed. The model based on the experimental data reported before was validated and was used to predict the waste heat recovery and recoverable heat of the engine at various operating conditions of the engine and the system. The model was also used to determine flow rates of the circulating water in the system for a certain temperature increment of the water at various operating conditions of the engine to give basic data to design the system. Stability of the system performance was tested on subjects of vapor lock problem, thermal characteristics of the thermostatic valve, and temperature variation of the circulating water in the engine and fuel consumption of the engine during each mode of the system operation and its change into the other. The test showed that the system operation was stable enough. Temperature profile in the thermal energy storage (TES) was observed during storing thermal energy, and thermal stratification in the TES was well formed acceptable to be used in the system. Finally a scheme to automatize the system was suggested.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.58-66
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• 2011

A 2-loop waste heat recovery system with Rankine steam cycles for the improvement of fuel efficiency of gasoline vehicles has been investigated. A high temperature loop(HT loop) is a system to recover the waste heat from the exhaust gas, a low temperature loop(LT loop) is for heat recovery from the engine coolant cold relatively. This paper has dealt with a layout of a LT loop system, the review of the working fluids, and the design of the cycle. The design point and the target heat recovery of the LT boiler, a core part of a LT loop, has been presented and analytically investigated. Considering the characteristics of the cycle, the basic concept of the LT boiler has been determined as a shell-and tube type counterflow heat exchanger, the performance characteristics for various design parameters were investigated.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.402-410
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• 2012

본 연구에서는 가솔린 엔진 자동차에서 엔진 폐열 회수를 위한 이중 회로 랭킨 사이클 성능 해석이 수행되었다. 고온(HT)의 엔진 배기가스 열회수를 위해서는 물을 사용하는 스팀사이클이 적용되었고, 엔진 냉각수열과 고온 사이클로부터의 응축열을 활용하는 저온(LT) 사이클은 R-134a를 사용하는 유기랭킨사이클이 적용되었다. 고온 및 저온 열원을 동시에 활용하는 이중 회로 시스템의 특성을 파악하기 위해 에너지 및 엑서지 분석이 수행되었다. 고온 및 저온 사이클에 사용되는 용적형 팽창기의 체적이 차량적용을 위한 시스템 최적화에 매우 중요하며 시스템 최적화를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 목표로 하는 엔진 운전 조건에서 고온(HT) 팽창기와 저온(LT) 팽창기의 체적을 고려하면서 고온(HT) 사이클의 팽창비와 저온(LT) 사이클의 응축온도가 시스템의 성능에 미치는 영향을 파악하였다. 본 연구에서는 이러한 이중 회로 랭킨 사이클 시스템에 의해 목표 엔진 운전조건에서 엔진 폐열로부터 약 21%의 추가 동력을 얻을 수 있는 것으로 예측되었다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.393-397
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• 2012

본 연구에서는 산업용 가스 엔진의 배기 폐열을 회수하여 발전하는 유기랭킨사이클을 구성하고 시스템 성능 분석 실험을 수행하였다. 엔진 배기가스 열을 작동유체(냉매 R134a)에 흡수시키기 위해 Shell & Tube 방식 열교환기를 엔진 배기 매니폴드 후단에 장착하였다. 엔진출력 60 kW인 조건에서 약 63 kW의 배기가스 열을 배출하였으며, 열교환기를 통해 작동유체에 흡수된 열량은 43~46 kW로서 배기가스 열회수율은 68~73%, 최대출력은 4.6 kW로서 배기가스 열량에 대한 최대출력의 비는 7.3%을 나타내었다.