• 한국전산유체공학회지
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• 제19권1호
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• pp.47-56
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• 2014

Since a typical plate heat exchanger is made up of a huge number of unitary cells, it may be impossible to predict the aero-thermal performance of the full scale heat exchanger through three-dimensional numerical simulation due to the enormous amount of computing resources and time required. In the present study, a simple flow-network model using the friction factor correlation and a thermal-network model based on the effectiveness-number of transfer units (${\varepsilon}$-NTU) method has been developed. The complicated flow pattern inside the cross-corrugated heat exchanger has been modeled into flow and thermal networks. Using this model, the heat transfer between neighboring streams can be considered, and the pressure drop and the heat transfer rate of full-scale heat exchanger matrix are calculated. In the calculation, the aero-thermal performance of each unitary cell of the heat exchanger matrix was evaluated using correlations of the Fanning friction factor f and the Nusselt number Nu, which were calculated by unitary-cell CFD model.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.720-726
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• 2014

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 차량은 미래 청정수송기관으로 각광받고 있지만 수소스테이션의 인프라부족으로 현재는 수소를 공급해주는 연료개질기를 함께 장착하여 구동하여야 한다. 탄화수소연료로부터 수소를 생산하는 연료개질기를 대상으로 다양한 연구가 진행되어왔는데 기존연구에서는 열적중립 조건의 ATR(Auto-Thermal Reformer) 반응기에 대해 집중적으로 분석하거나 공정최적화부문에서 최대수소생산을 목표로 주로 열효율을 목적함수로 설정하여 평가해 왔다. 본 연구에서는 100 kW PEMFC용 연료개질기를 대상으로 간단한 소형시스템을 얻기 위해 외부 유틸리티가 필요없는 단열열교환망으로 구성된 조건에서 기존 열효율이 아닌 수소효율을 새로이 정의하여 가솔린, LPG, 디젤 각 연료에 대해 최적운전조건을 도출하였다. 가솔린의 경우 기존 비교문헌보다 9.43% 연료절감효과를 얻음으로써 제안한 목적함수의 타당성을 입증하였고, 추가적으로 수소효율 및 열교환량, 열교환면적에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 마지막으로 제안한 시스템을 한국시장에 적용할 경우 LPG 연료를 사용하는 연료개질기가 가장 경제적임을 알 수 있었다.