• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.34-42
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• 2016

The organic Rankine cycle (ORC) has been used to convert thermal energy to mechanical energy or electricity. The available thermal energy could be waste heat, solar energy, geothermal energy, and so on. However, these kinds of thermal energies cannot be provided continuously. Hence, the ORC can be operated at the off-design point. In this case, the performance of the ORC could be worse because the components of the ORC system designed based on a design point can be mismatched with the output power obtained at the off-design point. In order to improve the performance at the off-design point, a few components were replaced including generator, bearing, load bank, shaft, pump and so on. Experiments were performed on the same facility without including other losses in the experiment. The experimental results were compared with the results obtained with the previous model, and they showed that the system efficiency of the ORC was greatly affected by the losses occurred on the components.

• 설비공학논문집
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• 제25권7호
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• pp.413-417
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• 2013

The organic Rankine Cycle (ORC) uses a kind of refrigerant as a working fluid that evaporates at relatively low temperature, as the Rankine Cycle uses superheated steam as the working fluid. A small scale ORC test bench was installed, and two different working fluids (R245fa and R134a) were injected into the test bench. The test bench was in operation with the two different working fluids under the same conditions. The effects against the system performance from the different working fluids were analysed, and root causes were identified. Other factors reflecting the power generation efficiency were also found. A conclusion was drawn, that R245fa makes the system perform better, than R134a.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.919-926
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• 2013

본 연구에서는 소형 저온 유기랭킨사이클 시스템의 작동특성을 파악하기 위하여 R-245fa를 작동유체로 사용한 소형 ORC 발전 시스템을 설계 및 제작하였고, 다양한 저온의 열원온도에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 저온 열원을 모사하기 위하여 최고 $150^{\circ}C$의 물을 공급할 수 있는 110 kW급의 전기저항 히터를 제작하였으며, 컨트롤러를 통해서 다양한 열원 온도 및 유량조건에 대한 실험이 가능하도록 구성하였다. 또한, 상용 공기용 스크롤 압축기를 이용하여 팽창기로 개조하고 동력계 및 동기식 모터와 직접 연결하였다. 로드뱅크 및 PI 제어방식을 사용하여 팽창기의 회전속도에 따른 동일 열원온도 조건에 대한 실험을 각각 수행하였으며, 소형 ORC 시스템의 성능에 영향을 미치는 다양한 인자들에 대하여 분석하고 논의하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.278-286
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• 2015

This paper presents the analytical results of the thermodynamic performance characteristics for a cogeneration system using regenerative organic Rankine cycle (ORC) driven by low-grade heat source. The combined heat and power cogeneration system consists of a regenerative superheated ORC and an additional process heater in a series circuit. Eight working fluids of R134a, R152a, propane, isobutane, butane, R245fa, R123, and isopentane are considered for the analysis. Special attention is paid to the effect of turbine inlet pressure on the system performance such as thermal input, net power and useful heat productions, electrical, thermal, and system efficiencies. The results show a significant effect of the turbine inlet pressure and selection of working fluid on the thermodynamic performance of the system.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.45-52
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• 2023

고가의 발전기를 사용하는 발전 방법은 일부 도서의 경우 전력수요 증가로 인한 예비전력 부족과 고비용의 디젤 발전기 운영과 같은 문제점들을 안고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 폐열을 열원으로 이용하는 ORC시스템 적용을 통하여 발전 설비의 효율을 증가시킬 필요가 있다. 따라서 가격 경쟁력과 고신뢰성의 ORC 발전시스템의 현장 기술이 요구되며 발전기의 최적화 기술의 효과가 크기 때문에 본 연구에서는 2개의 발전기 설계를 수행하여 최적화된 30kW 출력을 갖는 고효율의 발전기를 얻었다. 2개의 설계된 모델들에 대한 모의 데이터 비교 결과 발전기의 12,000rpm 기준에서 SPM factor 46.2%의 경우 약 23.2kW의 출력과 92.1%의 효율을 보였고, SPM factor 44.46%의 경우 발전기의 출력은 27.9kw와 93.6%의 효율을 확인하였다. SPM factor 44.46%를 갖는 개선된 설계모델의 시제품 검증을 위하여 110kW 모터 동력계를 갖는 시제품 시험시스템을 설치하였으며 2,000rpm 기준 정격용량 25kW의 조건에서 92.08% 효율을 얻었으며, 시제품 발전기의 시험결과 발전기 설계의 유효성을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제25권4호
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• pp.208-215
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• 2013

An experimental study of an ORC (Organic Rankine Cycle) system has been performed for small-scale applications in the range of a few kW for low-grade-recovery heat sources. The ORC system was equipped with a scroll expander. Experimental tests were carried out using this system, and showed good performance and reliability for the small-scale system. The effects of various operating conditions were selected as the main parameters for the performance of ORC system, such as the expander speeds and mass flow rates of R-134a for expander inlet temperatures ranging from $100^{\circ}C$ to $190^{\circ}C$, as well as the thermal power, thermal efficiency, expansion efficiency, and volumetric efficiency.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.64-70
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• 2015

Organic Rankine cycle (ORC) is an useful cycle for power generation system with low temperature heat sources ($80{\sim}400^{\circ}C$). Since the boiling point of operating fluid is low, the system is used to recover the low temperature heat source of waste heat energy. In this study, a ORC with R134a is applied to recover the waste energy of condenser of coal fired power plant. A system model is developed via Thermolib$^{(R)}$ under Simulink/MATLAB environment. The model is composed of a refrigerant heat exchanger for heat recovery from coal fired condenser, a drum, turbine, heat exchanger for ORC heat rejection, storage tank, water recirculation pump and water drip pump. System analysis parameters were heat recovery capacity, type of refrigerants, and types of turbines. The simulation model is used to analyze the heat recovery capacity of ORC power system. As a result, increasing the overall heat transfer coefficient to become the largest of turbine power is the most economical.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.41-48
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• 2015

스크롤 팽창기의 성능특성은 유기랭킨사이클 (ORC) 시스템의 성능에 가장 중요한 변수이다. 본 연구에서는 1kW급 ORC 시스템을 구성하여 다양한 작동 조건에서 스크롤 팽창기의 성능특성을 파악하였다. ORC 시스템은 증발기, 스크롤 팽창기, 응축기, 작동유체펌프로 구성되어 있으며, 작동유체로 R245fa를 사용하였다. 고온수 온도는 50kW급 전기히터에 의해 $80^{\circ}C$에서 $115^{\circ}C$까지 제어되었다. 스크롤 팽창기의 최대 등엔트로피 효율은 77%로 측정되었고, ORC 시스템의 축동력은 열원의 온도 조건 및 팽창기의 회전속도에 따라 0.5kW에서 1.8kW까지 측정되었다.

• 플랜트 저널
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• 제18권1호
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• pp.43-49
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• 2022

본 연구에서는 "D"사의 440 kW 인산형 연료전지 17대로 구성된 7.48 MW급 연료전지 발전소를 대상으로 운전 특성에 대하여 알아보고, 유기랭킨사이클을 이용한 연료전지 발전소 열 회수 공정을 모델링하였다. 온도 105℃, 유량 40.8 t/h의 온수 조건에서 상용화된 125 kW급 유기랭킨사이클을 적용 시 회수 가능한 전기출력을 산출하여 설치 전·후의 연료전지 시스템 성능과 사업경제성에 대하여 비교 분석하였다. 연구결과 유기랭킨사이클을 연계 시 연간 851,472 kWh의 전력을 연료전지 소내 전원으로 사용함으로써 유기랭킨사이클의 미사용 공정대비 발전효율이 약 0.6% 향상되는 것으로 검토되었으며, 내부수익률은 0.35%, 순현재가치는 약 1,249백만원이 각각 더 높게 산출되었다.