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문제 정의
- 현열 형태의 저온 열원을 이용하여 동력을 생산하는 경우에는 공급되는 에너지로부터 최대의 동력을 생산하는 것이 중요하다.따라서 본 연구에서는 주어진 공급 열원에서 최대 동력 생산을 위한 최대 작동유체 유량으로 운전하는 것으로 해석한다.시스템의 온도나 압력 조건 등이 주어졌을 때 작동유체의 유량이 증가할수록 열원 공기의 온도는 내려가다가 열교환기 내에서 열원 공기와 작동유체와의 온도차의 최소값이 열교환기 최소온도차(pinchpoint,ΔTpp)에도달했을 때 작동유체의 유량이 최대가 된다.
- 본 연구에서는 그림 2에서 보는 바와 같이 현열 형태의 저온 폐열이 공급될 때 암모니아-물 혼합물을 작동유체로 사용하는 재생 랭킨사이클에 대하여 해석하고자 한다.본 연구에서 공급 열원은 온도 THi의 표준 공기라 가정 한다.
- 본 연구에서는 재생기에서 최대 열교환을 하는 경우를 해석하며,따라서 고온과 저온 유체 중 온도가 많이 변하는 쪽 출구에서 온도차가 열교환기의 최소온도차 ΔTpp에 도달한다고 설정한다.
- 본 연구에서는 저온의 폐열을 활용하기 위하여 암모니아-물 혼합물을 작동유체로 사용 하는 재생 랭킨사이클에서 열원의 온도와 유량,냉각수의 온도 등이 주어졌을 때 암모니아 질량분률과 운전 압력의 변화가 시스템 효율과 생산동력 등 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다.또한 열원으로부터 최대의 동력을 생산할 수 있는 조건에서 작동유체의 유량과 시스템 효율 및 열전달에 대해서도 분석한다.
- 이러한 문제들의 중요한 대책의 하나로 지금까지 활용되지 않고 버려지는 에너지를 활용하는 것이다.저온의 폐열을 활용하여 동력을 생산하는 경우 기존의 시스템으로는 시스템의 효율이 매우 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
가설 설정
- 또 펌프와 터빈의 등엔트로피 효율은 각각 ηp와 ηt로 일정하다고 가정한다.
- 본 연구에서는 그림 2에서 보는 바와 같이 현열 형태의 저온 폐열이 공급될 때 암모니아-물 혼합물을 작동유체로 사용하는 재생 랭킨사이클에 대하여 해석하고자 한다.본 연구에서 공급 열원은 온도 THi의 표준 공기라 가정 한다.시스템에서 포화액 상태(기포점)의 작동 유체는 펌프에 의해 상태 1에서 상태 2로 가압 된다.
- 본 연구에서 해석할 재생 랭킨사이클에서 고온부 열원은 입구온도 THi로 유입되는 표준 공기이며,응축기 냉각은 입구온도 TLi로 공급되는 냉각수에 의한다고 가정한다.시스템에서 열교환기 이외에서의 열손실은 무시하며,터빈과 펌프 이외에서의 압력변화도 무시한다.
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