IoT 기술이 접목된 폐열 리사이클 발전용 선박 열교환기의 성능실험

Waste Heat Recycling Power Generation with IoT Technology Performance Test of Marine Heat Exchangers

기존의 선박용 열교환기는 선박 엔진 연료의 유동경로가 단조롭기 때문에 가열 매체의 열교환 튜브와의 접촉시간이 매우 짧아 가열 효율이 낮은 구조이다. 관형으로 제작되어 있기 때문에 가열 효율과 무관하게 부피가 매우 크게 제작되므로 가열장치의 설치공간을 확보해야 하는 것은 물론 이를 설치하거나 탈거할 때도 어려움이 있다. 본 연구에서 개발하고자 하는 선박용 판형 열교환기는 선박연료를 직접 가열하기 때문에, 과도한 온도상승을 막기 위해 전기 히터블록의 온도 감지 센서를 구성하였다. 감지된 온도가 설정온도 값보다 높을 경우 히터블록으로의 인가 전원을 차단할 수 있는 전원 차단 시스템을 구성하였다. 더불어 판형 열교환기의 가열기를 통해 시간당 10ton의 선박 엔진 연료를 가열할 수 있고, 최대온도를 150℃까지 설정할 수 있도록 하여, 부하변동에 따른 안정성(ORC)이 목표이다. 본 연구에서는 선박용 열교환기에 대한 유동해석에 의한 설계와 제작을 수행하여, 용량, 온도, 압력 등에 대한 성능실험을 수행하였고, 실시간 정보를 제어 패널 및 스마트 폰과 연계되는 IoT기술을 접목하였다.

Conventional marine heat exchangers have a monotonous flow path of marine engine fuel, so the contact time of the heating medium with the heat exchange tube is very short, resulting in low heating efficiency. Since it is made in a tubular shape, it is made in a very large volume regardless of the heating efficiency, so it is necessary to secure the installation space of the heating device, as well as it is difficult to install or remove it. Since the plate heat exchanger for ships to be developed in this study directly heats the marine fuel, the temperature detection sensor of the electric heater block was configured to prevent excessive temperature rise. If the detected temperature is higher than the set temperature value, a power cut-off system is configured to cut off the authorized power to the heater block. In addition, 10 tons of marine engine fuel can be heated per hour through the heater of the plate heat exchanger, and the maximum temperature can be set to 150℃. In this study, we designed and manufactured a heat exchanger for ships, and conducted basic performance experiments on the performance factors such as capacity, temperature, and pressure, and real-time information