증기 개질기의 반응 및 열변형 특성에 미치는 공정가스와 버너가스 온도의 영향

한준희; 김지윤; 이정희; 이성혁

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자료유형: 학술저널

저자정보: 한준희 (중앙대학교) 김지윤 (2중앙대학교) 이정희 (선박해양플랜트연구소) 이성혁 (중앙대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제17권 제9호

발행연도: 2016.9

수록면: 126 - 132 (7page)

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본 연구는 전산유체역학 기법을이용하여수소 생산 플랜트의개질 튜브 공정가스와 버너가스 온도에 따른화학반응과 열변형특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.

#Chemical reaction #Computational Fluid Dynamics #Hydrogen #Steam reforming #Structure analysis #Thermal deformation.

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[학술지(정기간행물)] - Hyun-Seog Roh / 2010 / Natural gas steam reforming for hydrogen production over metal monolith catalyst with efficient heat-transfer / International Journal of Hydrogen Energy 35 (4) : 1613 ~ 1619

[학술지(정기간행물)] - A. Demirbas / 2008 / Biofuels sources, Biofuels Policy, Biofuel Economy and Global Biofuel Projections / Energy Conversion and Management. Manage 49 : 2106 ~ 2116

[학술지(정기간행물)] - L Basini / 2001 / Catalytic partial oxidation of natural gas at elevated pressure and low residence time / Catalysis Today 64 (1-2) : 9 ~ 20

[학술지(정기간행물)] - A QI / 2007 / Autothermal reforming of gasoline on Rh-based monolithic catalysts / International Journal of Hydrogen Energy 32 (8) : 981 ~ 991

[학술지(정기간행물)] - Huseyin Arbag / 2010 / Activity and stability enhancement of Ni-MCM-41 catalysts by Rh incorporation for hydrogen from dry reforming of methane / International Journal of Hydrogen Energy 35 (6) : 2296 ~ 2304

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