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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 신승원
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 홍익대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
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온실 가스의 배출량이 급증함에 따라 이를 줄이기 위한 다양한 규제 법안들이 각국에서 통과되는 반면, 에너지를 재활용하여 효율성을 높이려는 다양한 연구들이 동시에 진행되고 있다. 발전기로부터 나온 배기의 폐열을 이용하여 고온의 증기를 만들어 내는 열 회수 증기 발생장치(HRSG) 시스템은 폐열을 재활용함으로써 종합적인 에너지 사용 효율을 극대화시킬 수 있는 효율적인 장치이다. 이 장치에서의 열전달은 여러 개의 관으로 이루어진 모듈 내부에서 이루어지므로 관군 열전달 시스템으로 가정할 수 있으며 열전달 성능은 관 사이 피치에 크게 영향을 받는다. 따라서 이러한 시스템의 경제적이고 효율적인 구동을 위해 관군의 종 피치를 자유롭게 변화시켜 각 관에서의 열전달 성능을 예측하고 모든 관에서 균일한 열전달량을 얻을 수 있도록 제어할 수 있는 설계 도구가 필요하다. 본 연구에서는 정렬 배열 관군에서 수치 해석을 통한 parametric search를 수행하고 이를 fitting하여 균일하지 않은 관군의 각 관에서 열전달 성능을 예측할 수 있는 상관 관계식을 도출하고자 하였다. 이를 위해 상용 CFD 프로그램인 FLUENT를 사용하여 난류 모델, 경계 조건 및 물성치 적용법에 대한 검증과 benchmarking test를 수행하여 결과의 신뢰성을 확보하였다. 각 방향 피치가 열전달에 미치는 영향을 확인하기 위해 균일한 간격으로 배열된 관군의 각 ReD,max 영역에서 횡 피치(ST) 및 종 피치(SL)를 다양하게 변화시켜 가며 평균 누셀 수(NuD)를 확인하는 parametric search를 수행하였다. 또한 종 방향으로 불균일하게 배열된 관군에 대해서도 다양한 종 방향 길이비(SL,1/SL,2)에 따라 각 관에서의 누셀 수(NuD,i)를 확인하여 이에 대한 효과를 확인하였다. 횡 피치(ST)의 길이가 증가함에 따라 열전달 성능은 같이 증가하며 이 효과는 기존 관계식들과 마찬가지로 ReD,max의 효과로도 충분히 반영되어진다. 전체적인 평균 종 피치()는 그 길이가 증가함에 따라 누셀 수(NuD)가 증가하면서 일정한 값에 수렴하는 것을 알 수 있었다. 종 방향 길이비(SL,1/SL,2)의 효과는 첫 번째 관과 그 이후 관에서의 경향이 매우 다르게 나타나며 첫 번째 관의 열전달 성능이 이후의 다른 관들에 비해 매우 크게 계산되고 이로 인해 전체적인 열전달 성능은 크게 변하게 된다. 첫 번째 관을 제외한 다른 관들의 열전달 성능은 종 방향 길이비(SL,1/SL,2)가 증가함에 따라 증가하며 평균 종 피치()의 경향과 비슷하게 일정한 값에 수렴한다. Parametric search를 통해 얻은 결과들을 fitting하여 각 관에서의 누셀 수(NuD,i)를 직접 계산할 수 있는 상관 관계식을 도출하였으며 이 관계식을 사용하여 실제 구동되는 HRSG 시스템에서 각 관의 열전달 계수와 관을 지난 후 배기의 온도 분포를 계산하여 실험 결과와 비교해 봄으로써 제안한 관계식이 충분히 잘 예측할 수 있음을 확인하였다.
목차
제 1 장 서론 1제 2 장 수치 해석 62.1 수치 해석 모델 검증 및 benchmarking test 62.2 각 방향 피치에 대한 parametric search 142.2.1 균일 간격 횡 피치(ST)의 영향 조사 142.2.2 균일 간격 종 피치(SL)의 영향 조사 162.2.3 불균일 간격 종 피치(SL)의 영향 조사 17제 3 장 상관 관계식 개발 및 검증 213.1 각 방향 피치에 대한 관계식 개발 213.1.1 평균 종 피치() 관계식 도출 213.1.2 종 방향 길이비(SL,1/SL,2) 관계식 도출 233.2 개발 관계식의 유효성 확인 25제 4장 결론 및 향후 연구과제 30참고문헌 32영문요약 34
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