• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권6호
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• pp.756-761
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• 2012

천연가스는 $-160^{\circ}C$까지 냉각 및 액화되어 액화천연가스(LNG)가 되고, 이때 LNG의 체적은 천연 가스의 1/600로 줄어든다. 이로 인해 LNG는 수송시에 이점이 있다. 본 연구에서는 천연가스 액화용 초저온 캐스케이드 냉동사이클의 LNG 열교환기내 냉매와 천연가스의 압력강하가 액화사이클에 미치는 영향을 파악한 후, LNG 열교환기 설계시 압력강하에 대한 기준안을 제시하고자 한다. 이를 위해 HYSYS를 이용하여 초저온 캐스케이드 액화사이클 내 LNG 열교환기의 압력강하에 대해서 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 초저온 액화사이클의 압축일량과 성능계수(COP)의 증가로부터, LNG 열교환기 내의 압력강하는 50 kPa정도를 기준 설계 압력강하로 설정할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제38권3호
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• pp.28-34
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• 2009

LNG플랜트용 열교환기를 설계하는데 필요한 극저온 열전달의 기본 이론과 열교환기의 기본설계 기술에 대하여 소개하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제15권1호
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• pp.45-51
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• 2006

본 연구에서는 LFG와 LNG의 혼합연료의 연소가스측 열전달 특성을 LFG, LNG 단독 연료와 비교함으로써 실험적으로 연구하였다. 실험을 위하여 파일럿 연소시스템을 제작하였으며, 연소시스템의 열교환부에는 수직 수평 배플을 가지는 다관형 열교환기를 설치하였다. 실험은 연료 주입 방식, 저위발열량, 메탄의 조성(44.5%, 54.5%)의 서로 다른 조건에서 수행되었다. 본 연구를 통하여 동일한 레이놀즈 수에서 LNG의 연소가스측누셀트 수는 LFG보다 큼을 알 수 있었으며, LFG의 경우에 LFG와 LNG 혼합 연료가 LFC 단독 연료보다 큼을 확인하였다. 따라서, LFG를 사용하는 경우 LFG 단독 연료를 사용하기보다는 LFG에 LNG를 적절히 첨가시켜 사용하는 것이 열전달이 향상되며, 발생 LFG의 공급 불안정성을 완화하는데 기여할 수 있다고 판단된다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.376-381
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• 2012

Natural gas is converted in to LNG by chilling and liquefying the gas to the temperature of $-162^{\circ}C$, when liquefied, the volume of natural gas is reduced to 1/600th of its standard volume. This gives LNG the advantage in transportation. The pressure dorp of the cascade liquefaction cycle was investigated and simulated using HYSYS software. The simulation results showed that the pressure drop in the LNG heat exchanger is set to 50 kPa considering the increase in the compressor work of cryogenic cascade liquefaction cycle.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권6호
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• pp.798-805
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• 2010

LNG FPSO 액화 플랜트와 같은 초저온 분야에서 플레이트 핀 열교환기의 국내 연구 실적은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 플레이트 핀 열교환기의 독자적 기술을 확보하기 위해 응축 열전달 특성을 이론 및 실험적으로 검증하였다. 시뮬레이션 결과 Plain fin을 제외한 Serrated, Wavy fin은 압력 69bar, 온도 $-140^{\circ}C$에서 응축되었고, 국소열전달계수는 Serrated, Wavy, Plain fin 순으로 높게 나타났다. 실험결과는 정상상태에서 10분간 데이터를 획득하였고 시뮬레이션 데이터값과 12% 미만의 오차범위를 만족하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.115-118
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• 2010

공기 가열 장치는 크게 연소식과 열교환식 2가지가 있으며, 본 논문은 공기를 오염시키지 않은 열교환 방식인 청정 공기 가열 장치의 설계 방법을 기술하였다. 가열 장치는 크게 연소기 (Burner), 가열로 (Furnace), 열교환기 (Heat Exchanger), 배기구로 구성되어 되며, 가열되는 공기 유량과 입/출구 온도값으로부터 가열원인 연소기의 열용량과 연소기 연료인 LNG의 소요량을 구한다. 열교환기 내부에서 연소기의 뜨거운 연소가스와 가열되는 차가운 공기간의 열매체를 통한 간접 열교환이 이루어지므로, 가열되는 공기의 입/출구 온도에서 열교환기의 용량, 크기, 작동 최대 온도를 얻을 수 있게 된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.77-80
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• 1996

우리나라에서 피크부하용으로 사용하는 복합발전이 하계시에서 외기온도가 상승함에 따라 실제로는 정격출력을 내지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연료(LNG)의 냉열을 이용하여 가스터빈의 연소용공기를 냉각시킬 경우, 복합발전 시스템의 성능변화를 분석하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 LNG의 냉열을 이용하여 연소용공기를 원하는 온도까지 냉각시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 연소기로 연료를 투입하기전에 설계온도까지 예열시키는 열교환기를 통해 배기가스에 함유된 현열을 더욱 많이 회수하면서, 가스터빈 투입연료의 온도를 상승시킬 수 있어, 시스템효율이 더욱 상승함을 알 수 있었다. 결론적으로 외기온도가 변하는 경우에, 본 시스템의 도입을 위해서는 경제성분석과 더불어 열교환기 시스템의 최적합성이 추후 진행되어야 할 것이며, 이를 통해 최적의 발전시스템을 구성할 수 있으리라 생각된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제38권3호
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• pp.24-27
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• 2009

열교환 효율이 높고 소형화에 유리하여 차세대 열교환기 기술로 떠오르고 있는 마이크로 채널기반의 열교환기를 극저온 LNG 플랜트에 적용하기 위한 연구에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제2권4호
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• pp.25-33
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• 1998

본 연구는 LNG냉열활용을 위해 초저온 열교환시스템을 제작하고 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액을 작동유체로 사용하여 증발 열전달 특성실험을 수행하였다. 초저온 열교환기는 2중관식 열교환기이며, 내부관 지름이 8, 15 mm이며 길이는 6m이다. wire-coil inserts를 사용하여 열전달촉진 성능평가를 수행하였다. 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액의 출입구 온도, 벽면온도, 유량, 압력을 측정하였고, 이를 증발 열전달계수와 누셀트수를 계산하는데 사용하였다. 열전달상관식을 누셀트수, 프란틀수와 등가레이놀즈수의 멱법칙관계로 제안하였고, 그 결과 열전달촉진관이 평활관보다 2.5 ${\~}$ 5.5배정도 열전달이 증가되었다. 이 상관식을 이용하여 LNG냉열이용을 위한 초저온 2중관 열교환기를 설계하였고, 그 결과로 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제11권1호
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• pp.10-17
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• 2002

본 연구에서는 콘덴싱 가스보일러의 NOx와 CO 배출농도를 줄이기 위한 방안으로 원통형 버너와 열교환기를 평면으로 모사한 평면 버너와 열교환기를 제작하여 버너와 열교환기 거리에 따른 배기 특성을 검토하였다. 그리고 평면 버너 실험에서 도출한 거리에 따라 직경이 다른 3종류의 원통형 버너를 제작하여 각각의 화염 안정성과 배기 특성, 효율 등을 검토하였다. 위와 같은 연구결과에 의해 최적화된 버너를 응축 가스 보일러에 장착히여 LNG와 LPG를 연료로 사용하여 보일러에 대한 종합성능, 즉 화염 안정성, 난방효율 및 배기 특성 등을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 난방부하 20,000kca/hr에 적합한 다공 예혼합 원통형 버너의 최적 제원을 결정하였으며, 이 버너는 당량비 0.68~0.85부근에서 turn-down ratio가 약 5 : 1 정도로 비례제어에 적합하였다. 그리고 보일러의 종합성능을 검토한 결과 난방부하 20,000 kcal/hr로 운전할 경우 LNG, LPG 모두 난방효율 97%(저위 발열량 기준)를 달성할 수 있었고 NOx와 CO 배출농도(O$_2$=0%, wet basis)는 LNG의 경우 각각 26 ppm과 85 ppm, LPG의 경우 각각 41 ppm과 113 ppm 정도로 매우 양호하였다.