본 연구는 폐 바이오매스로부터 발효에 의한 폐열을 회수하기 위한 발효열 교환기를 제작하여 에너지 회수 장치로서의 가능성을 평가 분석하였다. 개발된 발효열 교환기는 궁극적으로 폐 바이오매스를 이용한 발효열을 회수하여 가정용 온수 공급을 위한 열교환 장치를 개발하기 위함이다. 실험을 위하여 다양한 폐 바이오매스를 이용하였으며, 실험을 통하여 개발된 열교환기는 가정용 온수공급을 위한 충분한 열을 회수 할 수 있는 것으로 확인할 수 있었다. 바이오매스 열교환기는 실험을 위해 하루 20분씩 운용을 했으며, 1시간 정도 지나면 다시 바이오매스의 온도가 상승하여 지속적으로 운용가능하다는 장점이 있으며, 일일 3회 운용 시 62,400kcal/day의 에너지를 공급할 수 있음을 알 수 있다.
A 2-loop waste heat recovery system with Rankine steam cycles for the improvement of fuel efficiency of gasoline vehicles has been investigated. A high temperature loop(HT loop) is a system to recover the waste heat from the exhaust gas, a low temperature loop(LT loop) is for heat recovery from the engine coolant cold relatively. This paper has dealt with a layout of a LT loop system, the review of the working fluids, and the design of the cycle. The design point and the target heat recovery of the LT boiler, a core part of a LT loop, has been presented and analytically investigated. Considering the characteristics of the cycle, the basic concept of the LT boiler has been determined as a shell-and tube type counterflow heat exchanger, the performance characteristics for various design parameters were investigated.
The objectives of this paper are to study the performance improvement of waste heat recovery from a boiler, by the Cured-In-Place-Pipe(CIPP) process. The conventional apparatus does not utilize the waste heat from the boiler during the process. However, the present apparatus recovers the waste heat from the boiler. When the new apparatus is used, the bending strength and modulus of the CIPP becomes double, and is over 45% stronger, than the required conditions, respectively. It is found that the energy consumption reduces to 50%, by recovering the waste heat from the boiler, and the oil consumption amount reduces to 1/3, compared to the conventional apparatus.
이산화탄소 배출량 및 에너지 사용이 많은 시멘트 산업은 탄소중립 실현 및 지속적인 발전을 위한 전략이 필요하다. 에너지 효율 향상을 위해 국내 대부분의 시멘트 업체에서 폐열 회수 시스템을 구축하여 전력을 생산하고 있으나, 이와 관련된 에너지 재활용 연구는 거의 없는 실정이다. 시멘트 생산이 많은 국가에서는 기존의 폐열 회수 시스템을 보완하기 위해 온도에 따라 적용하는 랭킨사이클 변경, 작동유체 비교, 2단 이상의 랭킨 사이클 적용 및 타 산업과의 연계 등을 통해 폐열 회수를 극대화하기 위한 연구를 수행하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 국내외 시멘트 산업에서의 폐열 회수 및 활용에 대해 정리하여 에너지 효율 향상을 위해 필요한 연구 방향을 도출하고자 하였다.
Performance of heat exchanger was evaluated to heat exchanger using oscillating heat pipe for waste heat recovery of low temperature. Oscillating heat pipe used in this study was formed to the closed loop of serpentine shapes using copper tubes. Heat exchanger was formed to shell and tube type and composed of low finned tube. R-22 and R-141b were used to the working fluids of tube side and their charging ratio was 40%. And, water was used to the working fluid of shell side. As the experimental parameters, the inlet temperature difference of heating and cooling part of secondary fluid and the mass velocity of secondary fluid were used. The mass velocity of secondary fluid was changed from 90 kg/$m^2s\; to\;190 kg/m^2$s from the experimental results, heat recovery rate was linearly increased to the increment of the mass velocity of secondary fluid and the inlet temperature difference of secondary fluid. Finally, the performance of heat exchanger was evaluated by using $\varepsilon$-NTU method. It was found that NTU was about 1.5 when effectiveness was decided to 80%.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제11권2호
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pp.73-81
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2003
The performance of heat exchanger using oscillating heat pipe (OHP) for low temperature waste heat recovery was evaluated. OHP used in this study was made from low finned copper tubes connected by many turns to become the closed loop of serpentine structure. The OHP heat exchanger was formed into shell and tube type. R-22 and R-141b were used as the working fluids of OHP with a fill ratio of 40 vol.%. Water was used as the working fluid of shell side. As the experimental parameters, the inlet temperature difference between heating and cooling water and the mass velocity of water were changed. The mass velocity of water was changed from 30 kg/$m^2$s to 92 kg/$m^2$s. The experimental results showed that the heat recovery rate linearly increased as the mass velocity and the inlet temperature difference of water increased. Finally, the performance of OHP heat exchanger was evaluated by $\varepsilon$-NTU method. It was found that the effectiveness would be 80% if NTU were about 1.5.
본 연구는 폐용제를 가열, 증발 및 음축과정을 거쳐 용제를 회수하는 시스템의 열교환기 해석에 관한 것으로, 고온 열매체유로 가열되는 이중관형 열교환기를 사용하여 용제 증발과정의 열전달 특성을 분석하고 용제유량과 가열온도에 따라 물, 벤젠 및 알칼벤젠의 증발을 위해 요구되는 전열면적을 분석하였다. 폐용제 회수장치는 용제 공급펌프 이중관형 열교환기, 진공 스프레이 챕버 및 응축기동으로 구성되며, 이중관형 열교환기는 용제액을 열적 포화온도를 가열시키는 구간과 포화된 용제액을 증발시키는 구간으로 구성된다. 관 내 용제의 증발을 위한 전열면적을 열평형 모델링에 의해 예측하였고, 이중관형 열교화기의 관 내 온도분포 측정을 통해 이론값과 비교 분석하였다. 용제유량 0.1~0.51l/mm 및 가열온도 130~$260^{\circ}C$의 범위에서 용제유향 증가 및 가열온도 감속에 따라 단위전열면적당 열전달양이 감소하기 때문에 용제 증발을 위한 전열면적은 증가하였다. 관 내 용제 증발을 위한 전열면적의 이론적 분석결과는 측정값과 일치하였으며, 이중관형 열교환기를 사용한 폐용제의 증발과정을 통해 용제를 회수하는 기술에 적용이 가능하다.
This study is collects design data through the process design of the organic Rankine cycle, which can produce 20kW of electric power through the recovery of waste heat. In this study, the simulation was conducted by using APSEN HYSYS in order to make the model for the process design of the 20kW class waste heat recovery system. For the thermodynamic model, the test was conducted with hot water as the heat source, with the water steam used as the cooling water for the cooler and the refrigerant R245fa in the cycle. In Case 1 and Case 2, it was expected and found that the cycle efficiency was 10.6% and that 36.86kw was produced, considering the margin of 84% of 20kW. In Case 3 and Case 4, it was expected and found from the simulation that the cycle efficiency was 12% and that 30.0kw was produced, considering the margin of 84% of 20kW.
This study aims to gain the design data through the process design of the organic Rankine cycle, which can produce 250kW of electric power through waste heat recovery. In this study, a simulation was conducted using APSEN HYSYS to make the model for the process design of the 250kW-class waste heat recovery system. For the thermodynamic model, the test was conducted with hot water as the heat source, the water steam as the cooling water for the cooler, and the refrigerant R245FA in the cycle. In the final design, it was expected and found from the simulation that the cycle efficiency was 12.62% and that 250kW of power was produced considering the margin of 80%.
Exploitation of renewable energies is on the increase to mitigate the reliance on fossil fuels and other natural gases with rocketing prices currently due to the depletion of their reserves not to mention their diverse consequences on the environment. Divergently, there are lots of industries "throwing" heat at higher temperatures as by products into the environment. This waste heat can be recovered through organic Rankine systems and converted to electrical energy with a waste heat recovery organic Rankine cycle system (WHR-ORC). This study uses the annual average condenser effluent from Namhae power plant as heat source and surface seawater as cooling source to analyze a waste heat recovery organic Rankine cycle using the Aspen HYSYS simulation software package. Hydrocarbon mixtures are employed as working fluid and varied in a ratio of 9:1. Results indicate that Pentane/Isobutane (90/10) mixture is the favorable working fluid for optimizing the waste heat recovery organic Rankine cycle at the set simulation conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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