A hydrogen liquefaction equipment by direct cooling has been designed and built at KIST. Cool-down characteristics and liquefaction performance of the equipment have been investigated. The hydrogen liquefaction equipment consists of a GM refrigerator, a liquefaction velssel, a radiation shield and a cryostat. It is found that the hydrogen starts to be liquefied in the liquefaction vessel after 40~50 minutes of cool-down from the gas state of 270K. The effect of natural convection phenomena of charged gas in liquefaction vessel on the cool-down characteristics is evaluated by comparing with those in vacuum of liquefaction vessel. It is seen that the cool-down time of a liquefaction vessel is substantially increased in vacuum environment of liquefaction vessel. The experiments have been performed for 1~5 atm of hydrogen pressure to investigate the influence of hydrogen pressure on the liquefaction rate and figure of merit(FOM). It is found that both liquefaction rate and FOM are increased as the charged hydrogen pressure is increased.
The liquefaction process system is regarded as primary among all topside systems in LNG FPSO. This liquefaction process system is composed of many types of equipment. LNG equipment on offshore plants has quite different demands on the equipment compared to traditional onshore LNG plants, so the reliability analysis of this process system needs to be performed. This study investigates how DEVS formalism for discrete event simulation can be used to reliability analysis of the liquefaction cycle for LNG FPSO. The reliability analysis method based on DEVS formalism could be better model for reflecting the system configuration than the conventional reliability analysis methods, such as fault tree analysis and event tree analysis.
수소액화를 위한 직접냉각장치를 개발하고, 이의 성능특성을 시험하였다. 직접냉각장치는 액화용기, 복사쉴드, 저온조와 GM냉동기 등으로 구성하였다. 개발된 액화장치의 cool-down 및 warm-up특성이 상세하게 규명되었다. 본 냉각장치에서 냉각이 시작된지 약 45분 후, 액화용기내의 수소가 액화되기 시작함을 확인하였다. 또한 동일한 실험을 기체헬륨에 대하여 수행하였으며, 기체헬륨은 주어진 작동조건에서 액화되지 않으므로 수소의 경우와는 다른 cool-down 및 warm-up 특성을 보였다. 충전된 기체의 자연대류현상의 영향을 고찰하기 위하여 액화용기내에 진공상태를 유지하면서 시험하였다. 이때 진공상태에서의 액화용기의 냉각시간은 현저히 증가함을 보였다.
A direct hydrogen liquefaction equipment has been developed and tested, which consists of a GM refrigerator, a liquefaction vessel, a radiation shield, a cryostat, and an ortho-para converter with catalyst. The effect of ortho-para hydrogen conversion on the performance of hydrogen liquefaction has been investigated. The time needed for the hydrogen liquefaction process with hydrogen pressure charge of 4 atm was delayed to around 75 minutes, and the liquefied mass flow rate of the hydrogen was about 0.0150∼ 0.0205 g/s when the hydrogen was liquefied with the direct hydrogen liquefaction system considering ortho-para conversion. With ortho-para conversion, the liquefied mass flow rate decreased up to 20%. Considering ortho-para conversion, there were up to 30% increase in the work input per unit liquefied mass flow rate. When the ortho-para conversion was considered, FOM decreased to be about 0.031∼0.045.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권3호
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pp.598-625
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2014
To support the procedure for determining an optimal liquefaction cycle for FLNG FEED, an ontological modeling method which can automatically generate various alternative liquefaction cycles were carried out in this paper. General rules in combining equipment are extracted from existing onshore liquefaction cycles like C3MR and DMR cycle. A generic relational model which represents whole relations of the plant elements has all these rules, and it is expressed by using the system entity structure (SES), an ontological framework that hierarchically represents the elements of a system and their relationships. By using a process called pruning which reduces the SES to a candidate, various alternative relational models of the liquefaction cycles can be automatically generated. These alternatives were provided by XML-based formats, and they can be used for choosing an optimal liquefaction cycle on the basis of the assessments such as process simulation and reliability analysis.
Liquefaction phenomenon refers to a phenomenon in which excess pore water pressure occurs when a dynamic load such as an earthquake is rapidly applied to a loose sandy soil ground where the ground is saturated, and the ground loses effective stress and becomes liquid. The laboratory repetition test for liquefaction evaluation can be performed through a repeated triaxial compression test and a repeated shear test. In this regard, this study attempted to evaluate the effects of the relative density of sand on the liquefaction resistance strength according to particle size distribution using repeated triaxial compression tests, and additional experimental verification using numerical analysis was conducted to overcome the limitations of experimental equipment. As a result of the experiment, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the relative density increased regardless of the classification of soil, and the liquefaction resistance strength of the SP sample close to SW was quite high. As a result of numerical analysis, it was confirmed that the liquefaction resistance strength increased as the confining pressure increased under the same relative density, and the liquefaction resistance strength did not decrease below a certain limit even though the confining pressure was significantly reduced at a relatively low relative density. This is judged to be due to a change in confining pressure according to the depth of the ground. As a result of analyzing the liquefaction resistance strength according to the frequency range, it was confirmed that there was no significant difference from the laboratory experiment results in the basic range of 0.1 to 1.0 Hz.
This paper shows the reduction effect of tile earthquake-induced liquefaction potential of soils that improved by Vibro-Replacement Stone Columns. The Vibro-Replacement Stone Columns method transforms soft cohesive soils into a composite mass of compacted granular or crushed stone columns by using vibrating equipment and water jets. This study investigated and analyzed the behavior of the stone columns and composite ground using the results of in situ test and measurement at the job-site. This paper shows the evaluation of the earthquake-induced liquefaction potential of soils using in situ test. There are different types of in situ test used in the evaluation the liquefaction potential. In the particular study the Standard penetration test, and Cone penetration test were used. The N value of Standard Penetration test has been used all over for a very long time. The evaluation of the liquefaction of soil was performed using the worldwide renewed Cone penetration test
VOCs(Volatile Organic Compounds)의 대부분은 유해물질로 대기 오염뿐만 아니라 지구 온난화의 원인물질로 작용하고 있다. 이로 인해 VOCs는 국가마다 배출을 줄이기 위해 정책적으로 관리되고 있다. 특히, 주유소에서 발생하는 유증기는 발암물질인 벤젠 등 인체에 유해하며 환경부에서 연료 주유 시 발생하는 휘발성 유기화합물을 회수할 수 있도록 유증기 회수장치 설치를 의무화하고 있다. 최근에는 기존의 유증기 처리 방식을 발전시켜 폭발이나 화재 등을 방지하기 위하여 유증기를 냉각시켜 현장에서 바로 회수하도록 하고 있다. 본 논문에서는 이러한 위험성이 존재하는 액화기의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 유증기 액화장치에 센서를 부착하여 액화기 측정 정보를 모니터링 할 수 있는 모니터링 서버 및 안드로이드 기반의 모니터링 앱 어플리케이션을 개발하여 원격관리 서비스 모델을 제시하고자 한다.
An FLNG (floating liquefied natural gas) or LNG FPSO (floating production, storage and offloading) unit is a notable offshore unit with the increasing demand for LNG. The liquefaction process on an FLNG unit is the most important process because it determines the economic feasibility, but would be a hazard source because of the large quantity of hydrocarbons. While a high efficiency process such as C3MR has been preferred for onshore liquefaction processes, a relatively simple process such as the SMR (single mixed refrigerant) or DMR (dual mixed refrigerant) liquefaction process has been selected for offshore units because they require a more compact size, lighter weight, and higher safety due to their space limitation for facilities and long distance from shore. It is known that an SMR has the advantages of a simple configuration, small footprint, and lower risk. However, with an increased production rate, the inherent safety of SMR needs to be evaluated because of its small train capacity. In this study, the potential explosion risks of the SMR and DMR liquefaction processes were evaluated at the conceptual design stage. The results showed that an SMR has a lower overpressure than a DMR at the same frequency, only with a small production capacity of 0.9 MTPA. With increased capacity, the overpressure of the SMR was higher than that of the DMR. The increased number of trains increased the frequency in spite of the small amount of equipment per train. This showed that the inherent risk of an SMR is not always lower than that of a DMR, and an additional risk management strategy is recommended when an SMR is selected as the concept for an FLNG liquefaction process compared to the DMR liquefaction process.
Byeongchang Byeon;Hwalong You;Dongmin Kim;Keun Tae Lee;Mo Se Kim;Gi Dock Kim;Jung Hun Kim;Sang Yoon Lee;Deuk Yong Koh
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제25권3호
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pp.49-55
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2023
This paper presents the design of a re-liquefaction system as a BOG (boil-off gas) handling process in liquid hydrogen transport vessels. The total capacity of the re-liquefaction system was assumed to be 3 ton/day, with a BOR (boil-off rate) of 0.2 %/day inside the cargo. The re-liquefaction cycle was devised using the He-Brayton Cycle, incorporating considerations of BOG capacity and operational stability. The primary components of the system, such as compressors, expanders, and heat exchangers, were selected to meet domestically available specifications. Case studies were conducted based on the specifications of the components to determine the optimal design parameters for the re-liquefaction system. This encompassed variables such as helium mass flow rate, the number of compressors, compressor inlet pressure and compression ratio, as well as the quantity and composition of expanders. Additionally, an analysis of exergy destruction and exergy efficiency was carried out for the components within the system. Remarkably, while previous design studies of BOG re-liquefaction systems for liquid hydrogen vessels were confined to theoretical and analytical realms, this research distinguishes itself by accounting for practical implementation through equipment and system design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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