• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.413-421
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• 2014

제습 냉방시스템은 증발식 냉각기를 이용하여 공조 공기를 냉각하는 시스템으로 전기구동 냉각기 없이 열에너지만으로 냉방 공급을 수행할 수 있다. 따라서, CFC 계열의 냉매 사용에 의한 오존층 파괴 및 하절기 냉각기 가동에 의한 첨두 전력부하의 증가 등 기존의 냉방시스템이 야기하는 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있다. 본 연구에서는 제습 냉방시스템의 효율을 향상시키기 위해 냉방 성능과 엑서지 해석을 수행하였다. 특히 열역학 제2법칙에 근거한 엑서지 해석을 이용할 경우 전체시스템과 구성요소에서의 엑서지 파괴의 원인을 분석함으로써 시스템의 효율과 관련된 주제에 대하여 더욱 본질적인 측면에서 접근할 수 있다. 본 연구의 목적은 재생온도와 외기조건의 변화에 따른 재생 증발식 냉각기를 이용한 제습 냉방시스템의 성능계수, 냉방용량, 엑서지 성능을 평가하는 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.65-72
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• 2012

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.

• 한국추진공학회지
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• 제13권4호
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• pp.45-54
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• 2009

열효율과 비동력을 대폭 향상시킬 수 있는 잠재성을 가진 증기분사 재생 가스터빈 시스템에 대해 엑서지 해석을 수행하였다. 열역학 제2법칙을 근거로 한 해석 모델을 이용하여 압력비, 증기분사율, 주위 온도, 터빈입구온도 등 주요 설계변수들의 변화에 따라 엑서지 효율, 열교환기의 엑서지 회수율, 엑서지 파괴율 및 손실률 등 시스템의 성능과 최대 엑서지 효율에 미치는 영향을 조사하였다. 계산 결과 재생 증기분사 가스터빈 시스템은 시스템의 엑서지 효율을 대폭 증대시키고 비가역성을 감소시킨다는 사실을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.590-599
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• 2015

In this paper a performance analysis is carried out based on the first and second laws of thermodynamics for heat exchanger in organic Rankine cycle (ORC) for the recovery of low-temperature finite thermal energy source. In the analysis, effects of the selection of working fluid and pinch temperature difference are investigated on the performance of the heat exchanger including the effectiveness of the heat exchanger, exergy destruction, second-law efficiency, number of transfer unit (NTU), and pinch point. The temperature distribution are shown depending on the working fluids and the pinch temperature difference. The results show that the performance of the heat exchanger depends on the pinch temperature difference sensitively. As the pinch temperature increases, the exergy destruction in the evaporator increases but the effectiveness, second law efficiency and NTU decreases.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.515-524
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• 2022

In this study, the on-site hydrogen production process for refueling stations that were not energy-optimized was improved through exergy analysis and heat exchange network synthesis. Furthermore, the process was scaled up from 30 Nm3/h to 150 Nm3/h to improve hydrogen production capacity. Exergy analysis results show that exergy destruction in the SMR reactor and the heat exchanger accounts for 58.1 and 19.8%, respectively. Thus, the process is improved by modifying the heat exchange network to reduce the exergy loss in these units. As a result of the process simulation analysis, thermal and exergy efficiency is improved from 75.7 to 78.6% and 68.1 to 70.4%, respectively. In conclusion, it is expected to improve the process efficiency when installing on-site hydrogen refueling stations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.105-111
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• 2020

The organic Rankine cycle (ORC) and the Kalina cycle system (KCS) are being considered as the most feasible and promising ways to recover the low-grade finite heat sources. This paper presents a comparative exergetical performance analysis for ORC and Kalina cycle using ammonia-water mixture as the working fluid for the recovery of low-grade heat. Effects of the system parameters such as working fluid selection, turbine inlet pressure, and mass fraction of ammonia on the exergetical performance are parametrically investigated. KCS gives lower lower exergy destruction ratio at evaporator and higher second-law efficiency than ORC. The maximum exergy efficiency of ORC is higher than KCS.

• Advances in Energy Research
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• 제4권1호
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• pp.29-45
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• 2016

There has been a growing interest in the recent time for the development of solar power tower plants, which are mainly used for utility scale power generation. Combined heat and power (CHP) is an efficient and clean approach to generate electric power and useful thermal energy from a single heat source. The waste heat from the topping Brayton cycle is utilized in the bottoming HRSG cycle for driving steam turbine and also to produce process steam so that efficiency of the cycle is increased. A thermal storage system is likely to add greater reliability to such plants, providing power even during non-peak sunshine hours. This paper presents a conceptual configuration of a solar power tower combined heat and power plant with a topping air Brayton cycle. A simple downstream Rankine cycle with a heat recovery steam generator (HRSG) and a process heater have been considered for integration with the solar Brayton cycle. The conventional GT combustion chamber is replaced with a solar receiver. The combined cycle has been analyzed using energy as well as exergy methods for a range of pressure ratio across the GT block. From the thermodynamic analysis, it is found that such an integrated system would give a maximum total power (2.37 MW) at a much lower pressure ratio (5) with an overall efficiency exceeding 27%. The solar receiver and heliostats are the main components responsible for exergy destruction. However, exergetic performance of the components is found to improve at higher pressure ratio of the GT block.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.621-628
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• 2019

The use of the ammonia-water zeotropic mixture as a working fluid in the power generating system has been considered as a proven technology for efficient recovery of low-grade heat sources. This paper presents a thermodynamic performance analysis for ammonia-water evaporator using low-grade heat source, based on the exergy and entransy which has been recently introduced as a physical quantity to describe the heat transfer ability of an object. In the analysis, effects of the ammonia mass fraction and source temperature of the binary mixture are investigated on the system performance such as heat transfer, effectiveness, exergy destruction, entransy dissipation, and entransy dissipation based thermal resistance. The results show that the ammonia mass concentration and the source temperature have significant effects on the thermodynamic system performance of the ammonia-water evaporator.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1137-1145
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• 2013

본 연구에서는 열 구동 냉동사이클로서 유기 랭킨사이클 (ORC)과 증기 압축 냉동사이클(VCC)의 복합 사이클에 대한 엑서지 해석을 수행하였다. 시스템의 열원으로는 다양한 재생 에너지 열원이나 산업체에서의 폐열 등 현열 형태의 저온 열원을 고려하였으며 작동유체로서 R143a, R22, R134a, 프로판, 이소부탄, 부탄, R245fa 및 R123 등 여덟가지 작동유체들을 고려하였다. 터빈 입구 압력의 변화나 작동유체의 종류에 따라 시스템의 COP 나 엑서지 효율은 물론 시스템의 각 요소에서의 엑서지 파괴 (아너지)에 미치는 다양한 영향에 대해 분석하고 논의하였다. 해석 결과는 주어진 열원 온도에 대해 시스템에서 가장 엑서지 파괴가 큰 구성 요소는 터빈 입구 압력과 작동유체에 따라 민감하게 변화하는 사실을 보여준다.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-35
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• 2019

지구 온난화 문제 해결과 온실가스 감축을 위해 순산소 연소를 통한 $CO_2$ 포집기술이 개발되었으나, 산소 생산비용이 높아 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 순산소 연소에 필요한 대량의 산소 생산은 초저온 공기분리장치(ASU: Air Separation Unit)가 가장 적합한 방법으로 산소 생산 비용 절감을 위해 ASU의 효율을 높이는 것이 필요하다. ASU의 효율 향상을 위해서는 현재 공정의 효율 평가 및 에너지 소비 형태를 확인해야 하며, 이를 위해 엑서지 분석이 사용될 수 있다. 엑서지 분석은 공정에서 사용된 에너지의 정보, 에너지 손실의 위치, 크기 등을 확인 시켜주며, 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공정 최적화를 가능하게 해준다. 본 연구에서는 초대형 규모의 ASU 공정개발 및 최적화를 위해 엑서지 분석을 이용하였다. ASU의 공정모사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 엑서지 값을 계산하였다. 그 결과 ASU의 cold box에서 엑서지 손실을 줄이기 위해 운전압력을 낮추는 방법을 제안하였고, cold box의 열침입 및 열손실 감소의 필요성을 확인하였다. 또한 ASU의 단위 공정 중 다른 공정과 열통합이 필요한 위치를 확인 하였다.