Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권3호
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pp.174-179
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2016
해양의 환경오염을 줄이기 위하여 LNG 운송선박, 벙커링 선박 및 LNG를 연료로 추진되는 선박의 건조가 증가하고 있다. 이러한 LNG 선박의 저장탱크들은 외부로부터의 열유입으로 증발가스가 지속적으로 발생하고 있으며, 최근 국내 조선사들은 이 BOG를 재액화하여 회수하는 장치를 개발하여 보급하고 있다. 본 연구에서는 부분재액화 처리장치들의 이론적 최대 재액화 수율을 분석하고 재액화 수율에 미치는 영향 인자들을 비교하였다. 해석결과, BOG와 플래시 가스가 보유한 냉열을 열교환으로 간접 이용하는 부분재액화 처리장치는 최대 48.7%가 되었으며, BOG와 플래시 가스가 혼합 합체되어 냉열이 직접 이용되는 부분재액화 처리장치는 최대 41%로 해석되었다. 또한 액체 수율에 크게 영향을 미치는 인자로는 열교환기의 효율로 열교환기의 성능과 단열이 매우 중요한 것임을 알 수 있다.
이 연구에서는 최근의 액체수소안전관련 연구현황을 간략히 살펴보고자 한다. 액체수소 저장용기가 파손되어 액체수소가 누출될 수 있다. 누출된 액체수소는 풀을 형성하고 증발하여 수소증기 운을 형성한 뒤 증기운 폭발이 일어날 수 있다. 액체수소를 저장하고 있는 용기가 외부로부터 유입되는 열에 의하여 증발하는 가스를 처리하지 못할 경우에는 BLEVE가 발생할 수 있다. 압축된 수소가스가 있는 시설에서는 수소누출에 의한 제트화제가 발생하고 지연점화에 의하여 개방공간에서 플래시 화재 및 폭발이 발생할 수 있다. 이러한 여러 가지 사건에 대하여 최근의 기술개발과 향후연구개발 방향에 대하여 간략히 살펴보았다.
The breakup characteristics of liquid sheets formed by the impinging and swirl type injectors were studied as increasing the Weber number (or injection condition) and the ambient gas pressure to 4.0.MPa. In the case of impinging type injector. we compared the changes of breakup lengths between laminar and turbulent sheets. which are formed by the impingement of laminar and turbulent jets. respectively. The results showed that both sheets expand as increasing the injection velocity irrespective of the ambient gas density when the gas based Weber number is low. When the Weber number is high, however, the breakup of turbulent sheet depends on the hydraulic force of jets as well as the aerodynamic force of ambient gas which determines the breakup of laminar sheet. Using the experimental results. we could suggest empirical models on the breakup lengths of laminar and turbulent sheets. In the case of swirl type injector. as $We_l$, and ambient gas density increased, the disturbances on the annular liquid sheet surface were amplified by the increase of the aerodynamic forces. and thus the liquid sheet disintegrated near from the injector exit. Finally, the measured breakup length of swirl type injector according to the ambient gas density and $We_l$, was compared with the result by the linear instability theory. We found that the corrected breakup length relation derived from linear instability theory considering the attenuation of sheet thickness agrees well with our experimental results.
In this study, we tested the absorption of $CO_2$ in combustion gas into an alkaline wastewater to simultaneously control $CO_2$ and wastewater. During the experiment, we investigated the effects of operating parameters on neutralization characteristics of the wastewater by using $CO_2$ in a bench-scale semi-batch jet loop reactor (0.1 m diameter and 1.0 m in height). The operating parameters investigated in the study are gas flow rate of 1.0-2.0 L/min, liquid recirculation flow rate of 4-32 L/min, and liquid temperature of $20-25^{\circ}C$. It was shown that the initial pH of wastewater rapidly decreased with increased gas flow rate for a given liquid recirculation flow rate. This was due to the increase in the gas holdup and the interfacial area at higher gas flow rate in the reactor. At constant gas flow rate, the time required to neutralize the wastewater initial pH of 10.1 decreased with liquid recirculation flow rate ($Q_L$), reached a minimum value in the range of $Q_L$ = 16-24 L/min, and then increased with further increase in $Q_L$. Further, the time required to neutralize the wastewater was shortened at higher temperatures.
In this study, we tested the absorption of $CO_2$ in combustion gas into an alkaline wastewater to simultaneously control $CO_2$ and wastewater. During the experiment, we investigated the effects of operating parameters on neutralization characteristics of the wastewater by using $CO_2$ in a bench-scale semi-batch jet loop reactor (0.1 m diameter and 1.0 m in height). The operating parameters investigated in the study are gas flow rate of 1.0-2.0 L/min, liquid recirculation flow rate of 4-32 L/min, and liquid temperature of $20-25^{\circ}C$. It was shown that the initial pH of wastewater rapidly decreased with increased gas flow rate for a given liquid recirculation flow rate. This was due to the increase in the gas holdup and the interfacial area at higher gas flow rate in the reactor. At constant gas flow rate, the time required to neutralize the wastewater initial pH of 10.1 decreased with liquid recirculation flow rate ($Q_L$), reached a minimum value in the range of $Q_L$ = 16-24 L/min, and then increased with further increase in $Q_L$. Further, the time required to neutralize the wastewater was shortened at higher temperatures.
Gas-liquid bubble column reactors are extensively used in industrial processes. A detailed knowledge of bubble size distribution is needed for determining the mass transfer in gas-liquid film. Experimental data on bubble size distribution and liquid-side mass transfer coefficient($k_L$) were used to calculate the estimated time to saturation in bubble column reactor. Also, the gas flux was evaluated to the liquid-side mass transfer coefficient($k_L$) and solubility data for hydrogen sulfide($H_2S$) and chlorine($Cl_2$) absorption into water. Simulation results show that $H_2S$ absorption time to 50 % of saturation concentrations are 611 sec and 1,329 sec when bubble diameters are 0.5 mm and 4.5 mm, while absorbing 1 % $H_2S$ gas. In case of $Cl_2$, absorption time range 657 to 1,400 sec when bubble size range 0.5 mm to 4.5 mm, while absorbing 1 % $Cl_2$ gas. Calculated simulation results can be used in the design of emergency relief bubble reactors.
In this paper the experiments of insulation characteristics by temperature change of $SF_6$ gas and liquid $SF_6$ in model GIS(Gas Insulated Switchgear) were described. From this results, the breakdown voltage was increased with a drop of temperature and an increase of the inner pressure in model GIS. The ability of insulation in liquid $SF_6$ was higher than that of the highly pressurized $SF_6$ gas. A liquid $SF_6$ discharge characteristics was caused by bubble formed evaporation of liquid $SF_6$ and bubble caused by high electric emission. It is considered that these result are fundamental data for electric insulation design of superconductor and cryogenic application machinery which will be studied and developed in the future.
비정상 난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동 해석에 오일러리안 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 라그랑지안 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액주의 1차 및 2차 분열이 관찰되었다. 일정한 속도로 유입되는 공기유동 중에 액체 분사 속도를 달리하여, 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화를 고려하여 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 제트 후류에서 입자 평균직경에 대한 분석을 수행하였다.
It is important to study on the combustion instability to develop liquid rocket engines for preventing lower combustion efficiency and destruction of combustion chamber. There are many researches on simplex injector with liquid pulsation to solve this problem. In real rocket engine system, however, they use coaxial injectors. Therefore, research on coaxial injector with liquid pulsation is essential. In this study, we investigate dynamic characteristics of gas centered swirl coaxial injector varying tangential inlet diameter. A mechanical pulsator was used to generate an excitation in the liquid flow, and the response characteristics of the injector were confirmed. As tangential inlet diameter increased, mass flow rates increased and spray angle decreased. As tangential inlet diamter decreased, gain decreased because the pressure fluctuation in the injector manifold rarely passed through the inlet. Additionally, it was confirmed that a sufficiently small tangential inlet served as a damper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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