• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.76-81
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• 2012

In recent, there are tremendous efforts to apply co-generation concept in automobile to improve its thermal efficiency. The co-generation is basically a simple Rankine Cycle that uses the waste heat from the engine exhaust and coolant for heat source. In spite of developed nano technology and advance material science, the bulky co-generation system is still a big concern in automotive application. Therefore, the system should be effectively designed not to add much weight on the vehicle, but the capacity of the waste heat recovery should be still large. With such a goal in mind, the system thermal efficiency was investigated in terms of the system operation condition and working fluid. This paper provides a direction for the optimal design of the automotive co-generation system.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.64-69
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• 2007

This study is to develop heat recovery system using high performance heat pipe heat exchanger for Middle-high temperature range industrial exhaust gas. The naphthalene is used as working fluid of heat pipe in this study. Single naphthalene heat pipe could transport over 2,000 watts with $0.05^{\circ}C/W$. The heat pipe heat exchanger consist of 50 naphthalene heat pipes recovered 62 kW when over $400^{\circ}C$ gas exhausted and the maximum recovered heat rate was 173 kW in this study.

• 설비공학논문집
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• 제16권8호
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• pp.770-777
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• 2004

Fouling and cleaning tests are performed for a uniquely designed 7,000 ㎉/hr fluidized bed heat exchanger for exhaust gas heat recovery. Fuel rich condition is maintained in the combustor for a limited time period to generate soot that is to be deposited on the heat transfer surfaces (fouling) and 600 Um glass beads are circulated inside the heat exchanger system for cleaning and enhancing the heat transfer performance. According to the present experimental study, performance degradation mode could be monitored and the effect of particle circulation on the heat transfer improvement could be identified. Through the present study, it is demonstrated that circulating particles contribute not only to the fouling reduction in gas side, but also to the heat transfer enhancement of the unit, while other possible aging factors including water side corrosion seemed to contribute to the accumulated performance deterioration.

• 한국분무공학회지
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• 제28권1호
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• pp.43-48
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• 2023

The waste-heat-recovery boiler with water spray (HR-B/WS) applies the heat exchange between the inlet air and exhaust gas with the water spray into the inlet air. The evaporation of water in the inlet air promotes heat recovery from the exhaust gas so that thermal efficiency can be improved by the enhanced condensing effect. The NOx emission can also be reduced by lowering the flame temperature due to the dilution effect of the water. In this study, the validity of this concept is examined by the practical boiler test performed with a 24 kW condensing boiler under the full load condition according to the water injection amount. The theoretical amount of water injection is calculated under the assumption of full evaporation of the sprayed water, which is calculated as 50 g/min. Since the injected water cannot evaporate fully in the actual system, the maximum water spray amount is set as 100 g/min. The results showed that the water injection can increase the thermal efficiency up to 95.59% and reduce NOx and CO emissions simultaneously to 8.9 ppm and 35 ppm at 0% of O₂. Although the heat energy loss increased due to the unevaporated water, the increase in water injection amount caused higher thermal efficiency due to the increased amount of the evaporated water.

• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.27-35
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• 2017

폐기물 소각시설 굴뚝의 배기가스를 측정하여 활용 가능한 폐열의 양과 질을 확인한 바 그 양과 온도는 13.8kg/s, $176.6^{\circ}C$ 정도였다. 본 연구에서는 R-245fa를 작동유체로 하는 소각폐열회수 유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템을 설계하고 다음과 같이 3가지 사례조건들을 시뮬레이션을 하였다. 기본 ORC 시스템에 따른 시뮬레이션에서는 출력과 총효율이 각각 96.56kW, 14.13% 임을 확인하였다. 과열기 추가에 따른 시뮬레이션에서는 작동유체 과열에 따른 엔탈피 증가로 0.09%의 출력상승을 얻을 수 있었으나, 작동유체의 감소로 16.58kW 만큼 적은 출력을 보였다. 그리고 공정열교환기 추가에 따른 시뮬레이션에서는 남은 배기가스의 열을 공정열수를 생산하여 총효율 38.51%까지 향상시켰다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.3053-3058
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• 2008

We develop a heat exchanger modules for a multi-burner boiler. The heat exchanger module is kind of a heat recovery steam generator (HRSG). This heat recovery system has 4 heat exchanger modules. The 1st module consists of 27 bare tubes due to high temperature exhaust gas and the others consist of 27 finned tubes. The maximum steam pressure of each module is 1 MPa and tested steam pressure is 0.7 MPa. In order to test these heat exchanger modules, we make a 0.5t/h flue tube boiler (LNG, $40\;Nm^3/h$). We tested the heat exchanger module with changing the position of each heat exchanger module. We measured the inlet and outlet temperature of each heat exchanger module and calculated the heat exchange rate. The results show that if module C is placed at second stage (the 1st stage is always module O, bare tube module), there is no need to attach an additional heat exchanger module. In this case the exit temperature of module C is low enough to enter an economizer which is more effective in heat recovery than a heat exchanger module.

• 생물환경조절학회지
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• 제11권3호
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• pp.101-107
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• 2002

본 연구에서는 온실의 온풍식 난방시스템 연통에 장착할 수 있는 폐열 회수기의 성능을 개선하기 위하여 각각 상이하게 설계된 3개의 열교환 장치에 대해 열회수 성능을 실험적으로 비교 분석하였다. A형 열회수시스템의 경우, 초기 투자비용과 현재의 농용 전력요금 하에서 대체로 1년을 전후하여 투자에 대한 보상이 충분한 것으로 판단된다. B형 및 C형 열회수시스템의 경우, 열 회수용 공기 흐름방향이 180$^{\circ}$굴절로 저항이 크게 발생되어 송풍팬의 전압 증가에 따른 유속 증가가 미미하며 동일한 열 교환면적에서는 송풍팬의 공기저항 증대로 열 회수 성능이 현저히 개선되지는 못했지만, 직선형보다 B형의 경우 약 5%. C형의 경우 약 13%정도 높은 열 회수효율을 보였다. 송풍팬의 용량은 A형에 사용된 용량인 25m$^3$/min전후가 적절할 것으로 판단되며, 적정 송풍팬 용량 하에서 열회수성능은 헤어핀형이 직선형보다 효과적인 것으로 나타났다. 다만, 헤어핀형은 물론 직선형에서도 열교환 파이프의 배치밀도, 파이프 길이 및 두께 등의 변화에 따른 최적화 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권5호
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• pp.349-355
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• 2012

본 논문에서는 선박에서 배출되는 $CO_2$ 배출을 최소화하기 위한 노력의 일환으로 선박에서 배출되는 열에너지를 회수하고 재활용하여 극대화 시킬 수 있는 방안들을 조사하고 버려지는 열에너지를 이용하여 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전장치를 구동함으로써 선박의 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 최소화할 수 있는 방안들을 연구하였다. 선박에서 배출되는 배기가스의 폐열을 열원으로 하는 유기냉매 랭킨사이클을 구성하는 방안과 열에너지 비중은 높지만 상대적으로 낮은 온도인 해수냉각 시스템으로 배출되는 열에너지를 재활용하여 터빈 발전기를 구동하는 ORC 발전시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다. 시스템 해석 결과 배기가스에서는 1,000kW급, 해수 냉각 시스템에서는 650kW급 발전 출력을 얻을 수 있었고, 다양한 친환경 유기냉매를 이용하여 온도와 유량 조건에 따른 열 해석을 실시하여 시스템의 효율과 출력을 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권9호
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• pp.1085-1097
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• 1999

A separate heat pipe system capacity of 3,700kW has been developed and applied to preheating the blast furnace gas for recovery of the waste heat from boiler. The system is designed to preheat the blast furnace gas up to $126^{\circ}C$ by using tho boiler exhaust gas of which temperature is $180^{\circ}C{\sim}220^{\circ}C$. The arrangement of the fin tubes as well as the shape of the fin has been carefully determined to minimize the fouling problems. The heat pipe system was found to be stable in circulation of the working fluid and the range of the temperature variation of the preheated blast furnace gas was within $10^{\circ}C$. It was proved through a long-term test that the selected tube arrangement and the shape of the fins are proper to prevent the fouling problems and that the pay-back period of the system Is within one year.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1252-1258
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• 2022

선박용 엔진에서 배출되는 배기가스에는 다량의 수분과 미세먼지를 포함하고 있다. 미세먼지에는 여과성 미세먼지와 배기 배출 후 액상으로 변화하는 응축성 미세먼지가 포함되어 있으며 배출 전에 걸러지는 고체상 미세먼지보다 응축성 미세먼지가 더 많은 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 배기가스의 배기열과 수분을 회수하고 응축성 미세먼지를 제거하기 위한 실험장치를 실험실 내의 가스보일러 배기가스를 이용하여 테스트 하였다. 배기가스는 1차적으로 냉각방식으로 수분과 응축성 미세먼지가 제거되고 2차적으로 흡수제 방식에 의해 추가적으로 수분이 제거되었다. 상대습도 측정에 의한 배기가스 수분 제거율을 계산하면 1단계 배기냉각 방식으로 73%, 2단계 흡수제 방식으로 90% 제거되는 것으로 측정되었다. 이 과정에서 응축성 미세먼지는 80~90% 제거되는 것으로 측정되었다. 개발 시스템에 의해 회수된 열은 공정열로 활용할 수 있으며, 회수된 물은 수처리 과정을 통해 공정수로 활용할 수 있다. 또한 현재 관리 규제가 되고 있지 않지만 미세먼지의 주요 원인인 응축성 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 기대된다.