• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.872-877
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• 2001

This study analyzed the design performance of the bottoming system of combined cycle power plants adopting a single-pressure once-through heat recovery steam generator with reheat. A computer program was constructed and parametric analyses were carried out to present the criteria for determining the reheat pressure and the location of the starring point of the reheater in the HRSG. The performance of the bottoming system was presented for the range from high subcritical to supercritical pressures. It was founded that the power of the bottoming system can be as high as that of the present triple-pressure bottoming system even with a higher exhaust gas temperature. A requirement for this high performance is a proper arrangement of the reheater.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1427-1433
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• 2019

본 연구에서는 합성가스의 에너지화를 위한 가스엔진 성능 평가를 수행하였다. 회전수 1800 rpm 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 증가에 따른 엔진출력(kW_m)과 열효율(%)을 평가한 결과, 공기과잉률 λ 1.4에서 엔진출력 34 kW_m를 나타냈으며, 공기과잉률이 증가할수록 엔진 열효율은 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 엔진출력 34 kW_m 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 증가시 열효율이 34.2%, 36.9%, 37.2%, 37.4%, 38.1%로 증가하였고, 발전출력을 통한 종합효율은 발전출력 30 kWe 부하조건에서 38.7 kg/h의 연료를 소모하여 32.1%의 발전효율과 냉각수와 배기가스에서의 열회수를 통해 57.3 kW의 폐열을 회수하여 53.8%의 열을 회수하여 총 85.8%의 종합효율을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권11호
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• pp.1410-1417
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• 1999

A thorough understanding of the transient behavior during start-up is essential in the design and operation of the heat recovery steam generator(HRSG). During this period of time, material that is exposed to high temperature and experiences a large temperature variation is subject to high thermal stress. In this work, a transient formulation of the HRSG is constructed including the estimation of the thermal stress and fatigue of the drum wall. Start-up behavior of a single-pressure HRSG is analyzed and the effect of bypassing part of the gas turbine exhaust flow on the thermal stress evolution is examined. It is found that the modulation of the gas flow rate using a bypass damper is very useful in view of reducing the thermal stress of the drum and ensuring the fatigue lifetime.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.210-222
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• 2020

Hydrogen is evaluated as one of new energy sources that can overcome the limitations and pollution problems of conventional fossil fuels. Although hydrogen is free from CO₂, attention is required in NOx emission and flame stability in order to use hydrogen in existing gas fuel system. This study investigates the differences in operating characteristics and its problems to be modified when the hydrogen is used as fuel for existing domestic boilers and new heat recover boilers with water spray. When the hydrogen is used in domestic boilers, the efficiency is about 6-7% lower than methane due to higher partial vapor pressure in the exhaust gas at usual operating conditions above 60℃ in combustion chamber outlet temperature. On the other hand, the heat recovery boiler with water spray (HR-B/WS-X) is expected to achieve up to 95% efficiency, which is 12% more efficient than conventional boilers. It can also significantly reduce NOx emission by lowering the flame temperature.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.171-176
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• 2004

열처리로에 적용되는 소형 축열식 복사관 버너시스템에 사용될 축열기를 설계하고 그 성능을 평가하였다. 좁은 튜브간 간격을 갖는 U형 복사관에 축열기를 적용하기 위하여 상하단 단면적이 다른 축열기를 설계, 적용하였다. 구형축열체를 사용하는 2만kcal/hr급 축열기 설계에는 기존에 개발된 축열기 해석코드를 이용하였다. 실제 시스템에 적용하여 축열기 전후단의 온도 및 압력을 실시간으로 측정하였다. 그 결과를 축열기 해석코드로부터 얻은 배가스의 배출온도와 공기의 예열온도를 비교하였다. 이론적으로 예상된 성능은 80%의 온도효율과 70%의 배열회수율이 얻어졌으나, 실험적 결과로부터는 온도효율이 80%, 배열회수율이69％가 얻어졌다. 가장 큰 성능 차이는 배가스의 배출온도였는데, 이는 실제 시스템에서 열손실에 의한 축열기로의 배가스 유입온도 하락과 실제 운전에서의 공기/배가스 유량의 증가에 의해 기인된다고 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권1호
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• pp.67-72
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• 2011

HRSG (Heat Recovery Steam Generator) is a boiler to recover heat from the exhaust gas of an engine and to generate steam for more power generation or process. For the HRSG, water-tube type boiler is commonly adopted to accommodate the working pressure or capacity requirement of the system. The water-tube type boiler has a steam drum to separate steam from the water-steam mixture supplied from the evaporator tube (riser). The drum should be sized properly to separate the steam by the gravity and auxiliary internals, such as a demister, which are installed to filter the steam. To size the steam drum and to estimate the filter efficiency of drum internals, the velocity distribution inside the drum needs to be identified. In the present study, a series of CFD has been conducted to find the velocity distributions inside steam drums for conventional HRSGs and water-tube type industrial boilers. The velocity distributions obtained from the simulation have been normalized and a correlation to predict them has been found. The correlation is applied to the steam drum design by determining a proper position of a demister to show proper separation performance.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.23-29
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 단일 휜튜브에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 단일 휜튜브에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 단일 휜튜브 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제17권3호
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• pp.161-166
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• 2008

본 논문은 배열회수보일러에서 부분부하 운전이 과열기 열성능에 미치는 영향을 조사하였다. 첫 단계로 가스터빈 최대부하와 부분부하 운전시 배열회수보일러 형태에 따른 가스터빈 배가스의 유동 특성을 전산유체해석을 통해 조사하였다. 다음으로는 수직형 배열회수보일러 과열기 튜브관군의 가스터빈 최대부하와 부분부하 운전 시 온도분포를 전산유동해석 결과를 이용해 계산하였으며, 이 결과와 실제 발전소 측정을 통해 획득한 온도분포 결과를 비교하였다. 마지막으로 부분부하 운전이 과열기 열성능에 미치는 영향을 살펴보았으며, 또한 부분부하 운전시에 유동의 불균일 현상을 제거할 수 있는 장치를 고안하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권5호
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• pp.52-57
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• 2018

Most current ships have adopted on-board diesel generators to produce electricity, but the overall efficiency of equipment is down to about 50% due to thermal losses from operations such as exhaust gas, jacket water cooler, scavenge air cooler, etc. Recently, fuel cells have been highlighted as a promising technology to reduce the effect on the environment and have a higher efficiency. Therefore, this paper suggested a solid oxide fuel cell (SOFC)-gas turbine (GT) using waste heat from a SOFC and SOFC-GT-steam turbine (ST) with Rankine cycle. To compare both configurations, the fuel flow rate, current density, cell voltage, electrical power, and overall efficiency were evaluated at different operating loads. The overall efficiency of both SOFC hybrid systems was higher than the conventional system.