[논문]고성능 상용튜브를 사용한 태양열 가열 해양온도차발전용 열교환기 설계 최적화

주천준; 웬반합; 이근식

doi:10.3795/ksme-b.2016.40.9.557

고성능 상용튜브를 사용한 태양열 가열 해양온도차발전용 열교환기 설계 최적화
Design Optimization of Heat Exchangers for Solar-Heating Ocean Thermal Energy Conversion (SH-OTEC) Using High-Performance Commercial Tubes 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.40 no.9 = no.372, 2016년, pp.557 - 567

주천준 (울산대학교 기계공학부) , 웬반합 (울산대학교 기계공학부) , 이근식 (울산대학교 기계공학부)

초록
AI-Helper

태양열 가열을 도입한 해양온도차발전용 열교환기(증발기와 응축기)설계 최적화가 수행되었다. 출력은 100kW이고 작동유체는 R134a이며 고성능 상용튜브를 사용하였다. 열전달면적과 압력강하는 관수의 증가와 관통로수의 감소에 따라 서로 상반되는 경향이 존재하므로 이를 해결하기 위하여, 설비투자비에 관련되는 열전달면적과 압력강하에 관련되는 운전비용 최소화를 고려한 두 목적함수를 갖는 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 다목적설계최적화를 수행하였다. 설계최적화 결과, 구현 가능한 최적의 열전달면적 및 압력강하의 조합들이 적정한 관수 및 관통로 수에 대하여 존재하였다. 도출된 증발기와 응축기의 Pareto 선들은 설계자들에게 재정적인 면을 고려하여 선택할 수 있도록 넓은 범위의 최적해를 제공하였다. 또한, 총열전달면적 중 응축기의 열전달면적이 증발기 쪽보다 크게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the optimal design of heat exchangers, including the evaporator and condenser of a solar-heating ocean thermal energy conversion (SH-OTEC), is investigated. The power output of the SH-OTEC is assumed to be 100 kW, and the SH-OTEC uses the working fluid of R134a and high-performance commercial tubes. The surface heat transfer area and the pressure drop were strongly dependent on the number of tubes, as well as the number of tube passes. To solve the reciprocal tendency between the heat transfer area and pressure drop with respect to the number of tubes, as well as the number of tube passes, a genetic algorithm (GA) with two objective functions of the heat transfer area (the capital cost) and operating cost (pressure drop) was used. Optimal results delineated the feasible regions of heat transfer area and operating cost with respect to the pertinent number of tubes and tube passes. Pareto fronts of the evaporator and condenser obtained from multi-objective GA provides designers or investors with a wide range of optimal solutions so that they can select projects suitable for their financial resources. In addition, the surface heat transfer area of the condenser took up a much higher percentage of the total heat transfer area of the SH-OTEC than that of the evaporator.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OTEC가 상용화되지 못한 이유는 무엇인가	이런 맥락에서 해양온도차발전은 매력적이며 연간 생산 가능한 전력은 약 7TW로 평가되고 있다. 그럼에도 불구하고 OTEC 이 상용화되지 못하고 있는 큰 이유는 이 열기관의 효율이 1~2%로 너무 낮고 심층냉수를 끌어오는 문제가 쉽지 않기 때문이다. (1,2)
	열교환기 최적설계에 유전자 알고리즘을 적용함으로써 어떠한 효과를 얻었는가	최근 유전자 알고리즘(genetic algorithm, GA)이 열교환기 최적설계에 효과적인 접근방법으로 알려졌다. (11~14) 면적과 관련한 설비비와 펌핑과 관련된 운전비를 포함한 총비용을 최소화하는데 GA알고리즘을 사용함으로써 50% 이상의 비용절감의 효과가 있었다고 알려졌다. (15) Ghost(16)는 최적의 적층패턴을 찾기 위하여 다중 흐름 평판-핀 열교환기를 조사하였다.
	해양온도차발전란 무엇인가	해양온도차발전(OTEC)은 20-30oC의 표면해수와 3~10oC의 심층해수 사이에서 발생하는 온도차를 이용하여 전력을 생산하는 재생에너지의 일종이다. 화석연료의 연소과정에서 생성되는 배출가스는 지구온난화의 주범이며, 화석연료 또한 고갈되어가고 있는 실정이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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