• 한국가스학회지
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• 제11권4호
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• pp.35-40
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• 2007

본 연구는 마이크로핀관에서 이소부탄과 프로판의 증발 열전달 특성에 대해 실험적으로 조사하였다. 시험부는 외경 12.70 mm이고, 높이가 0.25 mm인 75개 핀이 원주방향으로 삽입되어 있다. 실험결과, 탄화수소계 냉매의 평균 열전달계수는 프레온계 냉매인 HCFC22보다 높을 것으로 나타났고, 높은 질랑유속에서는 이소부탄 > 프로판 순으로 나타났다. 마이크로핀관에서 증발 열전달 계수는 평활관에 비해 약 $80{\sim}100%$ 정도가 향상되었다. 이러한 본 연구 결과로부터 탄화수소계 냉매를 냉동 공조 시스템의 냉매로 사용하여 열교환장치를 설계할 경우에는 유리하리라 생각된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.781-787
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• 2011

본 연구에서는 4단으로 구성된 LNG 플랜트용 프로판 냉매 원심 압축기 각 단의 설계점에 대해 상용 코드를 이용하여 공력설계를 하였다. 1차원 공력 설계 결과와 3차원 유로 형상의 타당성은 유동해석을 통해 확인하였다. 특히 입구전압이 높고 회전수가 큰 4단 압축기 임펠러의 유로와 베인리스 디퓨저 내부 유동에 대한 속도장, 압력장 및 엔트로피 등의 유동특성에 대해 고찰하였고, 아울러 익단 간극이 유동장에 미치는 영향에 대해서도 알아보았다. 본 연구 결과는 프로판 냉매 압축기의 시스템 제작에 활용될 것이며 추후 실제 실험결과와 비교하고자 한다. 향후 설계된 프로판 냉매압축기에 대한 LNG 플랜트에서의 실증시험을 통해 구체적인 설계결과에 대한 평가 및 설계 개선이 이루어지리라 생각한다.

• 한국가스학회지
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• 제10권1호
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• pp.38-42
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• 2006

본 연구에서는 순수한 프로판 냉매를 사용하여 액화석유가스(LPG)를 액화 및 냉동 저장할 수 있는 냉동 사이클에 대한 모사기법을 소개하였다. 프로판을 액화시키기 위한 2차 냉매로써는 물을 사용하였다. 전체 냉동 사이클의 모사를 위한 열역학 모델로서는 Peng-Robinson 상태방정식을 사용하였다. 프로판 성분과 LPG구성성분의 증기압의 좀 더 정확한 추산을 위하여 Twu 등이 제안한 새로운 alpha function을 사용하였다. 또한 액상의 밀도를 정확하게 추산하기 위해서는 Peng-Robinson상태방정식 대신에 API모델식을 사용하였다. 모사를 위하여 Simulation Science사의 PRO/II with PROVISION version 7.1 범용성 화학공정 모사기를 사용하였다 본 연구를 통하여 국내에서 실제로 가동되고 있는 LPG 저장을 위한 냉동 사이클을 성공적으로 모사할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3327-3335
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• 2014

본 연구에서는 천연가스의 냉각을 위한 프로판을 냉매로 사용한 단일 및 다단 냉동 사이클에 대한 소요 에너지를 비교하였다. 이를 위해서 천연가스의 온도를$ -37.00^{\circ}C$까지 냉각시키기 위해서 프로판을 냉매로 사용하여 1단 압축 및 2단, 3단, 4단 압축을 이용한 냉동 사이클에 대한 비교 연구를 수행하였다. 전산모사를 위해 한국가스공사로부터 제공받은 천연가스 조성을 적용하였으며, 열역학 모델식으로는 Peng-Robinson 상태방정식을 적용하였다. 냉동기 압축 단수가 증가할수록 응축기의 heatduty는 점점 줄어드는 것을 알 수 있었다. 4단 압축공정의 경우 1단 압축공정에 비해 응축기의 heatduty는 약 20.36% 정도 감소하였으며 냉매의 총 순환 유량은 약 14.53% 감소하였다. 또한 4단 압축공정의 경우 1단 압축공정에 비해 압축기의 총 소요 동력은 약 41.61% 감소함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.552-558
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• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 캐스케이드 냉동 사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 년간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통해서 천연가스의 액화율은 몰비로 91.64%임을 알 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제14권4호
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• pp.11-16
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• 2010

The evaporation heat transfer characteristics of propane(R-290) in horizontal small diameter tubes were investigated experimentally. The test tubes have inner diameters of 1 mm and 4 mm. Local heat transfer coefficients were measured at heat fluxes of 12, $24\;kW/m^2$, mass fluxes of 150, $300\;kg/m^2s$, and evaporation temperature of $15^{\circ}C$. The experimental results showed that the evaporation heat transfer coefficient of R-290 has an effect on heat flux, mass flux, tube diameter, and vapor quality. The evaporation heat transfer of R-290 has an influenced on nucleate boiling at low quality and convective boiling at high quality. The evaporation heat transfer coefficient of R-290 increases with decreasing inner tube diameter. And the evaporation heat transfer coefficient of R-290 is about 1~3 times higher than that of R-134a.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1945-1950
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• 2004

In this paper, The performance of Kim-Chi refrigerator with three evaporator and one compressor was investigated in employing 55% propane and 45% isobutane (R290/R600a) refrigerant mixture as an alternative refrigerant of R134a. The drop in test was performed by varying both refrigerant charge amount and capillary tube length in order to find both the performance and reliability of a small multi-refrigeration system. As a result, Both the power consumption and COP is increased by about 15% and 10%, respectively as compared to the baseline R134a system. In addition, the propane/isobutene refrigerant mixture system took advantage of the minimization of modification and redesigning of system components because of similar thermodynamic properties with R134a such as saturation pressure, temperature, normal boiling point(NBP) characteristics

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.241-246
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• 2003

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.1013-1019
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• 2011

본 논문에서는 천연가스를 액화시키기 위해서 프로판, 에틸렌 및 메탄 냉매를 이용한 다단 캐스케이드 냉동사이클에 대한 전산모사를 PRO/II with PROVISION 8.3에 내장되어 있는 Peng-Robinson 상태방정식을 활용하여 수행하였다. 천연가스의 조성은 한국가스공사로부터 제공받은 것을 적용하였으며, 유량은 연간 500만톤으로 가정하였다. 프로판 냉매의 공급온도는 $-40^{\circ}C$로, 에틸렌 냉매의 공급온도는 $-95^{\circ}C$로 메탄 냉매의 공급온도는 $-155^{\circ}C$로 각각 정하였으며, 천연가스와 각각의 냉매의 최소 접근온도는 $3^{\circ}C$로 정하였다. 다단 냉동을 위한 프로판 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였으며, 에틸렌 냉동 사이클은 2단 냉동을 그리고 메탄 냉동 사이클은 3단 냉동을 가정하였다. 메탄 냉매에 의해서 $-152^{\circ}C$까지 냉각된 천연가스는 줄-톰슨 팽창에 의해서 $-162^{\circ}C$까지 냉각되어 액화가 일어나도록 하였다. 결론적으로 캐스케이드 냉동 사이클과 줄-톰슨 팽창을 통한 천연가스의 액화율은 몰 비로 91.71%이며, 액화천연가스 1.0 kg/hr당 0.433 kW의 압축 일이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-43
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• 2011

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며 에너지 소비가 매우 크기 때문에 압축기의 에너지 소모를 최소화하는 것이 공정의 효율 측면에서 중요하다. 여러 가지 천연가스 액화공정 중 C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정의 경우 순수냉매인 프로판과 혼합냉매를 사용하는 두 개의 냉각 사이클로 구성되어있다. 본 연구에서는 C3-MR 공정에서 최적의 프로판 압력 레벨을 찾기 위해 프로판 사이클을 별개로 구성하여 모사하였다. 또한, 압력 레벨에 따른 조건을 변화시켜가며 사례 연구를 수행하고 이를 통해 압축기에서 소모되는 에너지양을 비교하였다. 그 결과 압력 레벨이 높을수록 총 에너지 소모량이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 압력 레벨이 3일때 보다 압력 레벨이 5일 때 에너지 소모는 약 23.7% 감소하는 값을 얻을 수 있었다.