체적거래제에 의하여 소규모 공동주택에 가스를 공급하기 위하여 적절한 용기설치수의 결정 및 용기교체시기에 대한 검토가 필요하다. 그러나 지금까지 국내에 축적된 자료가 없을 뿐만 아니라 용기 설치수의 결정과 용기수 및 가스사용 형태에 따라 용기교체시 남아 있는 액화석유가스 양에 대한 이론적 검토가 없었다. 따라서 본 연구에서는 자연기화능력, 잔량, 용기의 온도, 용기내부 압력 등을 시뮬레이션으로 살펴보았다. 용기표면으로부터 액화석유가스 용기의 총괄 열전달계수의 변화에 따른 자연기화량 변화는 크지 않으며, 실험으로부터 구한 값은 약 $9{\~}13 kcal/m^2{\cdot}hr{\cdot}^{\circ}C$이었다. 그리고 액화석유가스 용기내부의 압력이 압력조정기의 압력조정 하한계에 도달하였을 때 가스방출 유량은 공기로부터 전달되는 열량과 균형을 이루는 일정한 값으로 급격히 감소하였다. LP가스용기의 자연기화능력은 외기온도 및 프로판의 조성에 따라 증가하였고, 연속사용시간에 따라 초기 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하였다. 한 가구당 용기수는 자동절체기 사용에 의하여 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
체적거래제에 의하여 소규모 공동주택에 가스를 공급하기 위하여 적절한 용기설치수의 결정 및 용기교체시기에 대한 검토가 필요하다. 그러나 지금까지 국내에 축적된 자료가 없을 뿐만 아니라 용기 설치수의 결정과 용기수 및 가스사용 형태에 따라 용기교체시 남아 있는 액화석유가스 양에 대한 이론적 검토가 없었다. 따라서 본 연구에서는 자연기화능력, 잔량, 용기의 온도, 용기내부 압력 등을 시뮬레이션으로 살펴보았다. 용기표면으로부터 액화석유가스 용기의 총괄 열전달계수의 변화에 따른 자연기화량 변화는 크지 않으며, 실험으로부터 구한 값은 약 $9{\~}13 kcal/m^2{\cdot}hr{\cdot}^{\circ}C$이었다. 그리고 액화석유가스 용기내부의 압력이 압력조정기의 압력조정 하한계에 도달하였을 때 가스방출 유량은 공기로부터 전달되는 열량과 균형을 이루는 일정한 값으로 급격히 감소하였다. LP가스용기의 자연기화능력은 외기온도 및 프로판의 조성에 따라 증가하였고, 연속사용시간에 따라 초기 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하였다. 한 가구당 용기수는 자동절체기 사용에 의하여 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
The number of gas containers and the period of exchanging gas containers are vsy important in designing liquefied petroleum gas(LPG) supply system for small capacity domain. And also the evaluation of remaining LPG in containers to be exchanged is very useful information in commerce. However seldon ...
The number of gas containers and the period of exchanging gas containers are vsy important in designing liquefied petroleum gas(LPG) supply system for small capacity domain. And also the evaluation of remaining LPG in containers to be exchanged is very useful information in commerce. However seldon has been studied on calculating method about those with respect to gas consumption pattern. In this study, a simulation method was developed to estimate the evaporation capacity of LPG container, the mass gas flow rate from LPG container, the temperature and vapor pressure of LPG, and the remained LPG at containers to be exchange by using LPG property equations, mass balance equation, and heat balance equation. The simulation results were correlated well with experimental data. The overall heat transfer coefficient from air to LPG is approximately $9{\~}13 kcal/m^2{\cdot}hr{\cdot}^{\circ}C$ and does not strongly affect on the evaporation capacity of LPG container. The mass gas flow rate from LPG container is constant when the vapor pressure of LPG is within pressure regulator's control range. While, out of range, it suddenly reduce to a evaporation rate which is balanced with heat transfer from air. The evaporation capacity of LPG container increased with surrounding temperature and the composition of propane, and decreased drastically with continuous gas consumption. The number of gas containers divided the number of houses using gas supply system was reduced by using automatic gas feeding device.
The number of gas containers and the period of exchanging gas containers are vsy important in designing liquefied petroleum gas(LPG) supply system for small capacity domain. And also the evaluation of remaining LPG in containers to be exchanged is very useful information in commerce. However seldon has been studied on calculating method about those with respect to gas consumption pattern. In this study, a simulation method was developed to estimate the evaporation capacity of LPG container, the mass gas flow rate from LPG container, the temperature and vapor pressure of LPG, and the remained LPG at containers to be exchange by using LPG property equations, mass balance equation, and heat balance equation. The simulation results were correlated well with experimental data. The overall heat transfer coefficient from air to LPG is approximately $9{\~}13 kcal/m^2{\cdot}hr{\cdot}^{\circ}C$ and does not strongly affect on the evaporation capacity of LPG container. The mass gas flow rate from LPG container is constant when the vapor pressure of LPG is within pressure regulator's control range. While, out of range, it suddenly reduce to a evaporation rate which is balanced with heat transfer from air. The evaporation capacity of LPG container increased with surrounding temperature and the composition of propane, and decreased drastically with continuous gas consumption. The number of gas containers divided the number of houses using gas supply system was reduced by using automatic gas feeding device.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 LP가스 용기의 가스발생 능력을 산정하여 체적거래 시설에 따른 용기의 설치수를 결정하고, 용기 교체시 발생하는 LP가스 잔량을 예측하기 위하여 LP가스의 물성, 기화능력에 영향을 주는 여러 가지 인자에 대한 분석과 실험자료에 의한 검정을 통하여 고찰하고자 한다.
제안 방법
본 연구에서는 액화석유가스의 물성 예측식들을 이용하여 자연기화량능력, 용기의 온도, 용기내부 압력 등을 시뮬레이션으로 살펴본 결과는 다음과 같다.
지배방정식의 수치해석에서 시간간격을 가스를 많이 사용하는 피크시는 1분으로 하고, 피크시 이외의 사용에 대하여서는 5분으로 하여 시뮬레이션을 행하였다.
체적거래시설에서 자동절체기를 사용하지 않고, 충전시 프로판의 조성이 95%인 50 kg 용기 4개를 사용측에 설치하고, 외기 온도가 - 5°C일 때 용기내부 압력변화, 액화석유가스 온도 변화, 잔액변화, 프로판조성 변화를 계산하여 유량변화에 대한 시뮬레이션 결과를 Fig. 7, 8에 나타내었다. 용기내부의 압력은 공급 시작일로부터 9일되는 시점에 0.
성능/효과
가스 발생능력은 온도와 프로판 분율이 낮을수록 감소하였고, 자동절체기를 사용할 경우 항상 높으며, 차이는 프로판 조성과 온도가 높을수록 크다.
또한 용기에 가스 충전시 프로판의 농도가 증가할수록 용기 한 개당 가스발생능력은 증가하고 용기 교체시 남아있는 액화석유가스의 양이 감소하였다. 가스를 많이 사용하는 시간(피크사용시간)이 증가할수록 용기한 개당 가스발생능력은 급격히 감소하였고, 4시간 이후 일정한 값으로 수렴하였다.
5kg이었다. 그리고 LP가스 잔액이 감소할수록 피크시 압력과 온도 감소폭은 증가하는 현상이 나타났다.
따라서 본 시뮬레이션은 수증기가 용기 표면에 응축되고 결빙이 일어나는 조건에서는 가스 발생량 및 용기내부 압력은 실측치보다 약간 낮게 계산되고, 수증기가 응축되지 않으면 실험치와 계산치가 잘 일치하였다. 그리고 일반적으로 LP가스 용기의 자연기화능력을 이용한 가스공급 시스템에서 수중기 응축 및 결빙현상은 정상적인 공급상태에서는 일어나지 않는다.
11 에 나타나 있듯이 피크사용시간에 따른 용기의 가스발생능력을 살펴보면, 4시간까지는 시간의 증가에 대하여 급격하게 감소하고 4시간보다 길 때에는 거의 일정한 값을 갖는다. 따라서 연속사용시간이 4시간보다 짧은 영역에서 용기의 설치수는 연속사용시간에 따라 급격하게 증가하지만, 4시간보다 길 때에는 용기설치수는 피크시간에 관계없음을 알 수 있었다.
예비측 용기내부의 압력은 공급 시작일로부터 12 일되는 시점에 Ikg/crrF 이하로 되고, 이때 사용측 용기의 잔액은 3kg 정도 된다. 따라서 자동절체기가 없을 경우 잔량이 21%정도 발생하게 되는 것이 자동절체기를 사용할 경우 약 6%정도 인 것을 보아 자동절체기의 사용으로 잔량을 획기적으로 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. Fig.
액화석유가스 용기내부의 압력이 압력조정기의 압력조정 하한계에 도달하였을 때 가스방출 유량은 공기로부터 전달되는 열량과 균형을 이루는 일정한 값으로 급격하게 감소하였고, 대기온도의 증가에 따라 가스 방출유량이 급격히일정한 값으로 감소하는 시점이 길어지며, 일정한 시간동안 용기 한 개당 가스발생능력이 증가하였다. 또한 용기에 가스 충전시 프로판의 농도가 증가할수록 용기 한 개당 가스발생능력은 증가하고 용기 교체시 남아있는 액화석유가스의 양이 감소하였다. 가스를 많이 사용하는 시간(피크사용시간)이 증가할수록 용기한 개당 가스발생능력은 급격히 감소하였고, 4시간 이후 일정한 값으로 수렴하였다.
5, 6에서 충전시 프로판의 조성이 높을수록 유량이 급격히 감소하는 시간은 길어지고, 정상상태에서 유량은 조성에 따라 약간 증가하고, 용기내 LP가스의 온도는 감소하였다. 또한 프로판의 조성이 낮을수록 최소도달온도는 높고, 최소온도에 도달 후 시간에 따라 서서히 증가하는 온도의 기울기가 큰 것을 알 수 있었다. 시간에 따라 온도가 증가하는 것은 부탄의 농도가 계속 증가하기 때문으로 사료된다.
0임을 알 수 있었다. 액화석유가스 용기내부의 압력이 압력조정기의 압력조정 하한계에 도달하였을 때 가스방출 유량은 공기로부터 전달되는 열량과 균형을 이루는 일정한 값으로 급격하게 감소하였고, 대기온도의 증가에 따라 가스 방출유량이 급격히일정한 값으로 감소하는 시점이 길어지며, 일정한 시간동안 용기 한 개당 가스발생능력이 증가하였다. 또한 용기에 가스 충전시 프로판의 농도가 증가할수록 용기 한 개당 가스발생능력은 증가하고 용기 교체시 남아있는 액화석유가스의 양이 감소하였다.
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