• 설비공학논문집
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• 제3권2호
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• pp.142-151
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• 1991

In the present investigation, it has been proposed to utilize a direct contact heat exchanger as an evaporator to solve the difficulties such as scaling, corrosion and law thermal efficiencies, associated with the conventional evaporator. Liquified nitrozen was utilized as a working fluid to investigate basic natures of bubble dynamics in the evaporator, and spray nozzles were adopted to inject liquified nitrozen into the spray column with varying flow rates of dispersed phase fluids. Experimentations were carried out in the range of $6.54{\times}10^{-4}kg/s$ - 0.030 kg/s for dispersed phase flow rates with one, three and five nozzle holes. Observing the bubble dynamics for the evaporator the feasibility of utilizing a direct contact heat exchanger as a LNG evaporator has been evaluated. The results show that no eruption phenomena was observed in the present investigation with $LN_2$ and the interface between $N_2$ bubbles and water was fully turbulent. It is believed that the high injection velocity of $LN_2$ through the spray nozzles provide good mixing effects for both heat and mass transfers between water and $N_2$ bubbles. Ice was formed on the surface of the spray nozzle for higher $LN_2$ flow rates. However, even in this case, it is observed that the ice was detached as soon as it was formed. Under the present experimental conditions, the shapes of $LN_2$ bubbles were in the spherical-cap region according to the Clift, Grace and Weber Graphs. The height of foam region caused by the breakup of larger bubbles keeps increasing with high injection velocities until it reaches it's maximum height.

• 한국가스학회지
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• 제8권1호
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• pp.1-6
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• 2004

선박용 열교환기의 냉각수로 사용되고 있는 해수의 입구온도는 스팀터빈콘덴서의 경우 약 $25^{\circ}C$이고 출구온도는 약 $60^{\circ}C$이며, 오일쿨러의 경우 출구온도는 약 $40^{\circ}C$이다. 이러한 해수의 온도 변화는 열교환기 세관재의 부식특성에 크게 영향을 미친다. 그러므로 부식손상을 최소화하면서 열교환 효율을 최대로 유지할 수 있는 냉각용액의 온도설정은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 $3.5\%$ NaCl + $0.1\%\;NH_4OH$ 수용액의 유동하에서 선박용 열교환기 세관재로 사용되고 있는 Al-황동의 분극 및 응력부식균열 실험을 실시하여 분극특성, 응력부식균열거동 및 탈아연특성에 미치는 용액의 온도의 영향에 대하여 고찰하였다.

• International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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• 제15권1호
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• pp.34-45
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• 2007

In order to reduce the compression power and to use the overall energy contained in LNG effectively, a combined cycle is devised and simulated. The combined cycle is composed of two cycles; one is an open cycle of liquid/solid carbon dioxide production cycle utilizing LNG cold energy in $CO_2$ condenser and the other is a closed cycle gas turbine which supplies power to the $CO_2$ cycle, utilizes LNG cold energy for lowering the compressor inlet temperature, and uses the heating value of LNG at the burner. The power consumed for the $CO_2$ cycle is investigated in terms of a solid $CO_2$ production ratio. The present study shows that much reduction in both $CO_2$ compression power (only 35% of the power used in conventional dry ice production cycle) and $CO_2$ condenser pressure could be achieved by utilizing LNG cold energy and that high cycle efficiency (55.3% at maximum power condition) in the gas turbine could be accomplished with the adoption of compressor inlet cooling and regenerator. Exergy analysis shows that irreversibility in the combined cycle increases linearly as a solid $CO_2$ production ratio increases and most of the irreversibility occurs in the condenser and the heat exchanger for compressor inlet cooling. Hence, incoming LNG cold energy to the above components should be used more effectively.

• 동력기계공학회지
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• 제9권2호
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• pp.81-87
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• 2005

This study is numerical analysis on the increasing temperature characteristics of vaporizer fin for liquefied natural gas with super low temperature. Existing LNG vaporizers use the direct contact heat transfer mode where the extreme super low temperature LNG of $-162^{\circ}C$ flows inside of the tubes and about $20^{\circ}C$air flows on outside of the fin. Recently, the vaporizers with great enhanced performance compared to conventional type have been developed to fulfill these requirements. The vaporizing characteristic of LNG vaporizer with air as heat source has a fixed iced. These characteristic cause a low efficiency in vaporizer, total plant cost and installing space can be increased. The vaporizing characteristics of LNG via heat exchanger with air are analytically studied for an air heating type vaporizer. This study is intended to supply the design data for the domestic fabrication of the thickness and angle vaporizer fin. Governing conservation equations for mass, momentum and energy are solved by STAR-CD based on an finite volume method and SIMPLE algorithm. Calculation parameter is fin thickness, setup angle and LNG temperature. If the vaporization performance of the early stage and late stage of operating is considered, the case of ${\phi}=90^{\circ}$ was very suitable. In this paper was estimated that the heat transfer was most promoted in case of THF=2mm.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.96-103
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• 2014

극저온 액체 상태의 LNG는 주거용과 산업용으로 공급되기 전에 가스 상태로 변환된다. 이러한 재가스화 과정 중에 LNG는 $83.7{\times}10^4$ kJ/kg 정도의 많은 냉열에너지를 제공한다. 이 냉열에너지를 일부 선진국들에서는 질소, 수소, 헬륨과 같은 극저온 유체들의 액화, 제빙 및 냉방시스템에 이용하고 있다. 따라서 우리나라에서도 인천, 평택 및 통영 LNG 인수기지 주변에 LNG의 냉열에너지를 이용한 냉열에너지 회수시스템을 설립할 필요가 있다. 여기서는 저열유속상태에서 상변화를 동반하는 LNG의 유동거동 특성을 파악하기 위해 LNG의 85 %를 차지하는 메탄을 작동유체로 사용하였다. 또한 본 논문은 극저온 열교환기 내부를 흐르는 메탄과 질소, 프로판, R11 및 R134a의 유동경계에 영향을 주는 관 직경, 관의 경사각도 및 포화압력의 효과를 보여준다. 또한 여기서 얻어진 이론적 연구결과와 기존의 실험 데이터와도 비교 되었다. 그리고 메탄의 유동경계에 주는 파이프의 경사각도의 영향은 매우 큼을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제5권1호
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• pp.34-41
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• 1996

LNG의 기화열(냉열)은 NG액화시 소모된 동력으로서 생산된 NG의 약 14%에 달한다. 평택 인수기지의 경우 '93도입물량 기준으로 냉열량은 96MW에 달한다. 냉열을 이용하여 전력을 생산하는 방안으로, 저온 엑서지를 활용하는 Rankine 사이클, 압력 엑서지를 이용한 부분직접 팽창 사이클 및 이 두 사이클의 혼합 사이클인 Linde공정 냉열발전시스템의 성능을 비교연구하였다. 시뮤레이션은 ASPEN Plus를 이용하여 수행하였으며 현재 인수기지에서 운영되고 있는 각종 설비들의 설계데이타를 이용하였다. 시스템별 출력은 약 3∼6MW였으며 최적운전조건의 엑서지 효율은 37%로 계산되었다. 또한 부분직접팽창방식의 최적 시스템을 제시하였고 열교환기의 총 면적이 동일 할 경우 부분직접팽창과 랭킨사이클의 성능은 비슷한 것으로 확인되었다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.19-26
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• 2019

본 연구에서는 친환경적 냉매로 주목받고 있는 이산화탄소 자연 냉매를 이용하여 1톤 크기의 냉동 탑차에 들어가는 냉방 시스템을 개발하고, COP를 올리기 위해 열교환기 및 Unit cooler를 설계하였다. 또한 LNG의 기존 CNG 5톤 냉동탑차를 LNG 차량으로 개조하여 냉방시스템의 효율을 높임과 동시에 CNG 대비 안전성을 확보하였다. 결과적으로 1톤 및 5톤 크기에서 자연 냉매를 사용한 친환경적인 냉동탑차를 개발하였다.

• 설비공학논문집
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• 제17권4호
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• pp.285-296
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• 2005

In order to reduce the compression power and to use the overall energy contained in LNG effectively, a combined cycle is devised and simulated. The combined cycle is composed of two cycles; one is an open cycle of liquid/solid carbon dioxide production cycle utilizing LNG cold energy in $CO_2$ condenser and the other is a closed cycle gas turbine which supplies power to the $CO_2$ cycle, utilizes LNG cold energy for lowering the compressor inlet temperature, and uses the heating value of LNG at the burner. The power consumed for the $CO_2$ cycle is investigated in terms of a production ratio of solid $CO_2$. The present study shows that much reduction in both $CO_2$ compression power (only $35\%$ of power used in conventional dry ice production cycle) and $CO_2$ condenser pressure could be achieved by utilizing LNG cold energy and that high cycle efficiency ($55.3\%$ at maximum power condition) in the gas turbine could be accomplished with the adoption of compressor inlet cooling and regenerator. Exergy analysis shows that irreversibility in the combined cycle increases linearly as a production ratio of solid $CO_2$ increases and most of the irreversibility occurs in the condenser and the heat exchanger for compressor inlet cooling. Hence, incoming LNG cold energy to the above components should be used more effectively.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.99-105
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• 2013

LNG 극저온기계기술 시험인증센터에 구축되는 LNG 선박용 펌프 및 압축기 성능시험에서 발생하는 증발가스는 안전을 위하여 전량 회수가 요구된다. 본 논문에서는 36 MTD 용량의 천연가스 재액화 시스템에 대한 기본 설계 연구를 수행하였다. 대기압, $-60^{\circ}C$, 일반적인 도시가스 조성비, 1,500 kg/hr 유량의 공급 가스를 기본 설계 조건으로 하여 공정 설계가 이루어졌고, 입구 온도 조건 및 가스 조성비에 따른 LNG 생산량 또한 계산하여 다양한 입구 설계 조건에 따른 시스템의 성능 변화를 비교, 분석하였다. 공정 설계 외에도 재액화 시스템의 핵심 기기인 송풍기, 압축기, 극저온 열교환기, 컴팬더의 제작 사양이 도출되었으며, 전력 및 냉각수의 유틸리티 요구조건 또한 기본 설계를 통해 도출되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.19-22
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• 2007

In this study, we investigated operating characteristics of natural gas fuel processor for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). The fuel processor consists of a natural gas reformer, a water-gas shift reactor, a heat-exchanger and a burner, in which the overall integrated volume is exactly(exceptionally) small, namely, about 10L except outer insulation. The producted hydrogen is $1Nm^3/hr$ and the maximum thermal efficiency is ${\sim}76%$(low heating value) at full operating load. A compact and highly efficient $1Nm^3/hr$ class natural gas fuel processor was developed at UNISON is an advantage for application in residential PEMFCs co-generation systems.