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[국내논문] 저온 열원의 활용을 위한 흡수 발전/냉각 복합 사이클의 열적 해석
Thermal Analysis of a Combined Absorption Cycle of Cogeneration of Power and Cooling for Use of Low Temperature Source 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.23 no.6, 2011년, pp.413 - 420  

김경훈 (금오공과대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermodynamic cycles using binary mixtures as working fluids offer a high potential for utilization of low-temperature heat sources. This paper presents a thermodynamic performance analysis of Goswami cycle which was recently suggested to produce power and cooling simultaneously and combines the Ran...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 저온 열원을 활용하고 암모니아-물 혼합물을 작동유체로 하는 흡수발전 및 냉동 복합 사이클의 열역학적 특성을 해석한다. 특히 암모니아 농도나 터빈입구압력 등 시스템 변수의 변화가 각 요소에서의 질량유량, 열유입량이나 냉각량, 터빈생산일 및 열효율 등 시스템의 열적 성능에 미치는 영향에 대해서 분석하며, 운전 가능한 암모니아의 농도의 범위를 해석하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 터빈입구압력 PH, 터빈입구온도 Tsh, 정류기 온도 Tr, 보일러 온도 Tb, 흡수기 온도 Ta, 그리고 흡수기 출구에서 기준 암모니아 질량농도 xb를 시스템 설계 변수들로서 설정하며, 사용한 주요 가정은 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비공비 혼합물을 동력 사이클에 사용하면 무엇 때문에 열교환기 내에서 고온유체와 저온유체 사이의 온도 불균형과 유용성의 손실을 줄여 주는가? 비공비 혼합물을 동력 사이클에 사용하면 일정한 압력 하에서 온도가 변화하면서 상변화가 진행되기 때문에 열교환기 내에서 고온유체와 저온유체 사이의 온도 불균형과 유용성의 손실을 줄여 준다.(5) 특히 암모니아-물 혼합물은 열역학적 성질이 우수하며, 순수 물과 분자량이 비슷하여 증기터빈을 그대로 사용할 수 있는 등 많은 장점이 있기 때문에 저온 열원을 활용하는 동력 생산 분야에서 최근 활발히 연구되고 있다.
대표적인 저온 열원은 무엇인가? 최근 들어 미활용 저온 열원을 효율적으로 활용할수 있는 혁신적인 열역학적 사이클의 개발의 중요성이 크게 주목받고 있다. 대표적인 저온 열원은 공장 폐열, 태양열, 지열, 해양에너지 등인데 예를 들어 캐나다의 알루미늄 제련산업의 경우 연간 80 PJ(petajoule = 1015J)의 폐열을 버리고 있으며 이중 10%만 유용한 일을 만드는데 재활용해도 연간 9,600만 $의 경비를 절약할 수 있을 것으로 추산되고 있다. 게다가 이는 연간 0.
암모니아-물 혼합물을 작동유체로 하는 동력과 흡수 냉동의 병합 사이클은 현재 무엇으로 불리는가? 이 시스템은 기존의 랭킨사이클이나 흡수냉동 사이클에 비해 별로 복잡하지 않으면서 열효율을 향상시킬 수 있음을 보였으며 열원 온도가 주어졌을 때 열효율이 최고가 되는 터빈입구압력이 존재한다는 사실도 보였다. 현재 이 사이클은 Goswami 사이클로 부른다. 최근에 Padilla et al.
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참고문헌 (17)

  1. Roy, P., Desilets, M., Galanis, N., Nesreddine, H., and Cayer, E., 2010, Thermodynamic analysis of a power cycle using a low-temperature source and a binary $NH_{3}-H_{2}O$ mixture as working fluid, Int. J. Thermal Sci., Vol. 49, pp. 48-58. 

  2. Ogriseck, S., 2009, Integration of Kalina cycle in a combined heat and power plant, a case study, Applied Ther. Eng., Vol. 29, pp. 2843-2848. 

  3. Bombarda, P., Invernizzi, C. M. and Pietra, C., 2010, Heat recovery from Diesel engine:A thermodynamic comparision between Kalina and ORC cycle, App. Therm. Eng., Vol. 30, pp. 212-219. 

  4. Kim, K. H., Ko, H. J. and Kim, S. W., 2011, Performance Analysis of Kalina Cycle using Ammonia-Water Mixture as Working Fluid for Use of Low-Temperature Energy Source, Trans. Korean Hydrogen New Energy Society, Vol. 22, pp. 109-117. 

  5. Prisyazhniuk, V. A., 2008, Alternative trends in development of thermal power plant, Applied Thermal Engineering, Vol. 28, pp. 190-194. 

  6. Zamfirescu, C. and Dincer, I., 2008, Thermodynamic analysis of a novel ammonia-water trilateral Rankine cycle, Thermo-chimica Acta, Vol. 477, pp. 7-15. 

  7. Kiani, B., Akisawa, A. and Kashiwagi, T., 2008, Thermodynamic analysis of load-leveling hyper energy converting and utilization system, Energy, Vol. 33, pp. 400-409. 

  8. Nowak, W., Stachel, A. A. and Borsukiewicz- Gozdur, A., 2008, Possibilities of implemen tation of a absorption heat pump in realization of the Clausius-Rankine cycle in geothermal power station, Applied Ther. Eng., Vol. 28, pp. 335-340. 

  9. Lolos, P. A. and Rogdakis, E. D., 2009, A Kalina power cycle driven by renewable energy sources, Energy, Vol. 34, pp. 457-464. 

  10. Arslan, O., 2010, Exergoeconomic evaluation of electricity generation by the medium temperature geothermal resources, using Kalina cycle:Simav case study, Int. J. Therm. Sci., Vol. 49, pp. 1866-1873. 

  11. Kim, K. H., Kim, S. W. and Ko, H. J., 2011, Study on the Rankine Cycle using Ammonia-Water Mixture as Working Fluid for Low-Temperature Waste Heat, Trans. Korean Hydrogen New Energy Society, Vol. 21, pp. 570-579. 

  12. Kim, K. H., 2011, Study on Regenerative Rankine Cycle with Partial-Boiling Flow Using Ammonia-Water Mixture as Working Fluid, SAREK, Vol. 23, pp. 224-231. 

  13. Wagner, W. R., Zamfirescu, C., and Dincer, I., 2010, Thermodynamic performance assessment of an ammonia-water Rankine cycle for power and heat production, Energy Convertsion Management, Vol. 51, pp. 2501-2509. 

  14. Wang, J., Dai, Y., Zhang, T., and Ma, S., 2009, Parametric analysis for a new power and ejector-absorption refrigeration cycle, Energy, Vol. 34, pp. 1587-1593. 

  15. Xu, F., Goswami, D. Y., and Bhagwat, S. S., 2000, A combined power/cooling cycle, Energy, Vol. 25, pp. 233-246. 

  16. Padilla, R. V., Demirkaya, G. and Goswami, D. Y., 2010, Stefanakos, Analysis of power and cooling using ammonia-water mixture, Energy, Vol. 35, pp. 4649-4657. 

  17. Xu, F. and Goswami, D. Y., 1999, Thermodynamic properties of ammonia-water mixtures for power-cycle application, Energy, Vol. 24, pp. 525-536. 

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