$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

포화상태에 놓인 C-Type 액체수소 탱크의 슬로싱이 열 유속과 BOG에 미치는 변화의 수치적 분석
Numerical Study of Heat Flux and BOG in C-Type Liquefied Hydrogen Tank under Sloshing Excitation at the Saturated State 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.35 no.5, 2022년, pp.299 - 308  

이진호 (인하대학교 조선해양공학과) ,  황세윤 (인하대학교 조선해양공학과) ,  이성제 (인하대학교 조선해양공학과) ,  이장현 (인하대학교 조선해양공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to predict the tendency for heat exchange and boil-off gas (BOG) in a liquefied hydrogen tank under sloshing excitation. First, athe fluid domain excited by sloshing was modeled using a multiphase-thermal flow domain in which liquid hydrogen and hydrogen gas are in the satur...

주제어

#액체수소   #슬로싱   #다상 열유동   #열 유속   #충전율   #증발량  

참고문헌 (26)

  1. Adom, E., Islam, S.Z., Ji, X. (2010) Modelling of Boil-off Gas in LNG Tanks: A Case Study, Int. J. Eng. & Technol., 2, pp.292-296. 

  2. Alkhaledi, A.N., Sampath, S., Pilidis, P. (2021) A Hydrogen Fuelled LH2 Tanker Ship Design, Ships & Offshore Struct., pp.1-10. 

  3. Ansys Inc. (2020) Fluent Theory Guide Release 2020, Ansys. Inc. 

  4. Bae, S.W., Jeong, J.J., Chang, S.K., Cho, H.K. (2007) Two Phase Flow Models and Numerical Methods of the Commercial CFD Codes, Korea Atomic Energy Research Institute, Korea, pp.16-36. 

  5. Baker, C.R., Shaner, R.L. (1978) A Study of the Efficiency of Hydrogen Liquefaction, Int. J. Hydrog. Energy, 3(3), pp. 321334. 

  6. Chandran, P., Venugopal, G., Jaleel, H.A., Rajkumar, M.R. (2017) Laminar Forced Convection from a Rotating Horizontal Cylinder in Cross Flow, J. Therm. Sci., 26(2), pp.153-159. 

  7. Ferrin, J.L., Perez-Perez, L.J. (2020) Numerical Simulation of Natural Convection and Boil-off in a Small Size Pressurized LNG Storage Tank, Comput. & Chem. Eng., 138, 106840. 

    상세보기

  8. Han, W.H., Choi, J.S., Choi, J.H. (2010) The Trends of Hydrogen Energy Technology Development and Application to Ship, J. Korean Soc. Mar. Environ. & Safety, 16, pp.313-320. 

  9. Hwang, S.Y., Lee, J.H. (2016) Comparative Study on the Thermal Insulation of Membrane LNG CCS by Heat Transfer Analysis, J. Comput. Struct. Eng. Inst. Korea, 29(1), pp.53-60. 

  10. Hwang, S.Y., Lee, J.H. (2021) The Numerical Investigation of Structural Strength Assessment of LNG CCS by Sloshing Impacts Based on Multiphase Fluid Model, Appl. Sci., 11(16), 7414. 

  11. Jeon, G.M., Park, J.C., Choi, S. (2021) Multiphase-Thermal Simulation on BOG/BOR Estimation due to Phase Change in Cryogenic Liquid Storage Tanks, Appl. Therm. Eng., 184, 116264. 

  12. Kang, D.H., Lee, Y.B. (2005) Summary Report of Sloshing Model Test for Rectangular Model No.001, Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering Company, Korea, pp.2-7. 

  13. Li, F., Yuan, Y., Yan, X., Malekian, R., Li, Z. (2018) A Study on a Numerical Simulation of the Leakage and Diffusion of Hydrogen in a Fuel Cell Ship, Renew. & Sustain. Energy Rev., 97, pp.177-185. 

  14. Lin, Y., Ye, C ., Yu, Y.Y., Bi, S.W. (2018) An Approach to Estimating the Boil-off Rate of LNG in Type C Independent Tank for Floating Storage and Regasification Unit under Different Filling Ratio, Appl. Therm. Eng., 135, pp.463-471. 

  15. Liu, Z., Feng, Y., Yan, J., Li, Y., C hen, L. (2020) Dynamic Variation of Interface Shape in a Liquid Oxygen Tank under a Sinusoidal Sloshing Excitation, Ocean Eng., 213, 107637. 

    상세보기

  16. Mao, X., Ying, R., Yuan, Y., Li, F., Shen, B. (2021) Simulation and Analysis of Hydrogen Leakage and Explosion behaviors in Various Compartments on a Hydrogen Fuel Cell Ship, Int. J. Hydrog. Energy, 46, pp.6857-6872. 

    상세보기

  17. Park, S.H., Kim, B.J. (2020) Comparative Study of Two-Fluid and VOF Methods for Sloshing Flows, Trans. Korean Soc. Mech. Eng., 44(12), pp.711-716. 

  18. Saleem, A., Farooq, S., Karimi, I.A., Banerjee, R. (2018) A CFD Simulation Study of Boiling Mechanism and BOG Generation in a Full-Scale LNG Storage Tank, Comput. & Chem. Eng., 115, pp.112-120. 

    상세보기

  19. Scheufler, H., Gerstmann, J. (2022) Heat and Mass Transfer in a Cryogenic Tank in Case of Active-Pressurization, Cryog., 121, 103391. 

  20. Smith, J.R., Gkantonas, S., Mastorakos, E. (2022) Modelling of Boil-off and Sloshing Relevant to Future Liquid Hydrogen Carriers, Energies, 15(6), 2046. 

    상세보기

  21. Syed, M.T., Sherif, S.A., Veziroglu, T.N., Sheffield, J.W. (1998) An Economic Analysis of three Hydrogen Liquefaction Systems, Int. J. Hydrog. Energy, 23(7), pp.565-576. 

    상세보기

  22. Tani, K., Himeno, T., Watanabe, T., Kobayashi, H., Toge, T., Unno, S, Kamiya, S., Muragishi, O., Kanbe, K. (2021) CFD Simulation of Pressure Reduction inside Large-Scale Liquefied Hydrogen Tank, Int. Conf. Hydrogen Safety. 

  23. Vishnu, S.B., Kuzhiveli, B.T. (2022) Mathematical Modeling of Thermal Stratification in a Double Wall Cryogenic Propellant Tank With Different Insulations using One-Dimensional Flow over Vertical Plate Approximation, Cryogenics, 121, 103393. 

    상세보기

  24. Wu, S., Ju, Y. (2021). Numerical Study of the Boil-off Gas(BOG) Generation Characteristics in a Type C Independent Liquefied Natural Gas (LNG) Tank under Sloshing Excitation, Energy, 223, 120001. 

  25. Yu, K., Ge, Z., Korpus, R. (2016) CFD Predictions of FLNG BOG Including the Influence of Filling, Offloading, and Vessel Motion, In Offshore Technology Conference. 

  26. Zakaria, M.S., Osman, K., Saadun, M.N.A., Manaf, M.Z.A., Mohd Hanafi, M.H. (2013) Computational Simulation of Boil-off Gas Formation inside Liquefied Natural Gas Tank using Evaporation Model in Ansys Fluent, Appl. Mech. & Mater., 393, pp.839-844. 

    상세보기

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로