Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.9
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pp.743-749
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2015
The purpose of this study is to predict the performance of an indirect evaporative cooling system, and to evaluate its energy saving effect when applied to the exhaust heat recovery system of an air-handling unit. We derive the performance correlation of the indirect evaporative cooling system using a plastic heat exchanger based on experimental data obtained in various conditions. We predict the variations in the performance of the system for various return and outdoor air conditioning systems using the obtained correlation. We also analyze the energy saving of the system realized by the exhaust heat recovery using the typical meteorological data for several cities in Korea. The average utilization rate of the sensible cooling system for the exhaust heat recovery is 44.3% during summer, while that of the evaporative cooling system is 96.7%. The energy saving of the evaporative cooling system is much higher compared to the sensible cooling system, and was about 3.89 times the value obtained in Seoul.
This paper presents thermodynamic performance analysis of organic Rankine cycle (ORC) using low temperature heat source in the form of sensible energy and using liquefied natural gas (LNG) as heat sink to recover the cryogenic energy of LNG. LNG is able to condense the working fluid at a very low condensing temperature in a heat exchanger, which leads to an increased power output. Based on the mathematical model, a parametric analysis is conducted to examine the effects of eight different working fluids, the turbine inlet pressure and the condensation temperature on the system performance. The results indicate that the thermodynamic performance of ORC such as net work production or thermal efficiency can be significantly improved by the LNG cold energy.
Rankine cycle using ammonia-water mixture as a working fluid has attracted much attention, since it may be a very useful device to extract power from low-temperature heat source. In this work, the thermodynamic performance of regenerative ammonia-water Rankine cycle is thoroughly investigated based on the second law of thermodynamics and exergy analysis, when the energy source is low-temperature heat source in the form of sensible energy. In analyzing the power cycle, several key system parameters such as ammonia mass concentration in the mixture and turbine inlet pressure are studied to examine their effects on the system performance including exergy destructions or anergies of system components, efficiencies based on the first and second laws of thermodynamics. The results show that as the ammonia concentration increases, exergy exhaust increases but exergy destruction at the heat exchanger increases. The second-law efficiency has an optimum value with respect to the ammonia concentration.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.16
no.5
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pp.397-407
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2004
It is well known that some key parameters, such as evaporating temperature, refrigerant mass flow rate, face velocity and inlet air temperature, have significant influence on the evaporator performance. However performance studies related to a humid environment have been very scarce. It is demonstrated that the refrigerant mass flow rate, heat flux, water condensing rate and air outlet temperature of the evaporator significantly increase with air inlet relative humidity. As the air inlet relative humidity increases, the latent and total heat transfer rates increase, but the sensible heat transfer rate decreases. The purpose of this study is to provide experimental data on the effect of air inlet relative humidity on the air and refrigerant side pressure drop characteristics for a slit fin-tube heat exchanger. Experiments were carried out under the conditions of inlet refrigerant saturation temperature of 7 $^{\circ}C$ and mass flux varied from 150 to 250 kg/$m^2$s. The condition of air was dry bulb temperature of 27$^{\circ}C$, air Velocity Varied from 0.38 to 1.6 m/s. Experiments Showed that air Velocity decreased 8.7% on 50% of relative humidity 40% of that at degree of superheat of 5$^{\circ}C$, which resulted that pressure drop of air and refrigerant was decreased 20.8 and 8.3% for 50% of relative humidity as compared to 40%, respectively.
The ammonia-water based power generation cycle utilizing liquefied natural gas (LNG) as its heat sink has attracted much attention, since the ammonia-water cycle has many thermodynamic advantages in conversion of low-grade heat source in the form of sensible energy and LNG has a great cold energy. In this paper, we carry out thermodynamic performance analysis of a combined power generation cycle which is consisted of an ammonia-water regenerative Rankine cycle and LNG power generation cycle. LNG is able to condense the ammonia-water mixture at a very low condensing temperature in a heat exchanger, which leads to an increased power output. Based on the thermodynamic models, the effects of the key parameters such as source temperature, ammonia concentration and turbine inlet pressure on the characteristics of system are throughly investigated. The results show that the thermodynamic performance of the ammonia-water power generation cycle can be improved by the LNG cold energy and there exist an optimum ammonia concentration to reach the maximum system net work production.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.5
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pp.259-268
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2017
This paper proposes a hydrogen-based social economy derived from fuel cells capable of replacing fossil fuels and resolving global warming, It thus provides an entry for developing economically feasible social configurations to make use of bio-hydrogen production systems. Bio-hydrogen production works from the principle that microorganisms decompose water in the process of converting CO to $CO_2$, thereby producing hydrogen. This study parts from an analysis of an existing 157-ton class NA1 bio-hydrogen reactor that identifies the state of feedstock and reactor conditions. Based on this analysis, we designed a 1-ton class bio-hydrogen reactor process simulator. We carried out thermal analyses of biological heat reactions, sensible heat, and heat radiation in order to calculate the thermal load of each system element. The reactor temperature changes were determined by modeling the feed mixing tank capacity, heat exchange, and heat storage tank. An analysis was carried out to confirm the condition of the feed mixing tank, heat exchanger, heat storage tank capacity as well as the operating conditions of the system so as to maintain the target reactor temperature.
Keum, Dong Hyuk;Lee, Yong Kook;Lee, Kyou Seung;Han, Jong Ho
Journal of Biosystems Engineering
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v.9
no.2
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pp.65-73
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1984
While most of researches on the performance of high temperature grain dryer have dealt mainly with improving dryer capacity and drying speed during the last twenty years, energy efficiency, in fact, has not been emphasized. Current fuel supplies and energy cost have shifted the emphasis to reducing the energy consumption for grain drying while maintaining dryer capacity and grain quality. Since the energy input for drying is relatively large, the recovery and reuse of at least part of the exhaust energy can significantly reduce the total energy consumption in existing drying systems. Unilization of exhaust heat in grain dryer either through direct recycling or by a thermal coupling in heat exchanger have been subject of a number of investigators. However, very seldom research in Korea has been done in this area. Three drying tests(non-recycling, 0.22 recycle ratio, and 0.76 recycle ratio)were performed to investigate the thermal efficiency and heat loss factors of continuous flow type dryer, and to analyze the effect of recycle ratio (weight of exhaust air recycled/total weight of input air) on the energy requriements for rough rice drying. The test results showed that when the exhaust air was not recycled, the energy lost from furnace was 15.3 percent of input fuel energy, and latent and sensible heat of exhaust air were 61.4 percent and 11.2 percent respectively. The heat which was required in raising grain temperature and stored in dryer was relatively small. As the recycle ratio of exhaust air was increased, the drying rate was suddenly decreased, and thermal efficiency of the kerosene burner was also decreased. Drying test with 0.76 recycle ratio resulted in 12.4% increase in fuel consumption, and 38.4% increase in electric power consumption as compared to the non-recycled drying test. Drying test of 0.22 recycle ratio resulted in 6.8% saving in total energy consumption, 8.0% reduction in fuel consumption, and 2.5% increase in electric power consumption as compared to the non-recycled drying test.
When Liquified Natural Gas (LNG) is vaporized into NG for industrial and household usage, tremendous cold energy was transferred from LNG to seawater during phase-changing process. This heat exchanger loop is not only a waste of huge cold energy, but will cause thermal pollution to the coastal fishery area also when cold water was re-injected into the sea. In this study, an innovation design has been performed to reclaim the cold energy for -35 to $62^{\circ}C$ refrigerated warehouse. Conventionally, this was done by installing mechanical refrigeration systems, necessitating tremendous electrical power to drive temperature. A closed loop LNG heat exchangers in series was designed to replace the mechanical or vapor-compression refrigeration cycle by process simulator. The process simulation software of PRO II with provision has been used to simulate this process for various conditions, what to effect on cold energy and used energy for re-liquefaction and evaporation process. In addition, through analysis the effect of the change of LNG supply pressure on sensible and latent heat, optimum operational conditions was suggested for LNG cold energy warehouse.
The standardized Korea Next Generation Reactor (KNGR) NSSS has developed in the basis of the ABB-CE System 80+ design concept. In this study, several regulatory requirements for the KNGR shutdown cooling system (SCS) operation are investigated. The purpose of this study is to establish the technical self-reliance for SCS design by supporting fundamental data such as SDCHX effective area and reactor CCW flow rate. Thermal power of KNGR would be increased to about 4,000 $MW_{th}$ in comparison with thermal power 2.825 $MW_{th}$ of UCN 3&4, therefore, SCS design data shall b recalculated by using the KDESCENT Code, which could evaluate cooling capability of SCS. It is found that SCS minimum flow rate is able to remove the primary sensible heat. Reviewing the major components such as heat exchanger, pump, value, and operating procedure, it is concluded as follows.
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