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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안준
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
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최근들어 계절별 에너지원의 수급조절, 발전소 건설 입지악화 및 가스저장시설 확충문제 해결을 위한 분산형 발전설비의 보급 확대가 필요하고, 기후변화협약, CO2 배출권 거래제 등 국제환경규제가 경제 문제로 대두되고 있어 새로운 온실가스 감축수단이 필요할 뿐만 아니라 에너지의 효율적 이용 및 고효율 에너지 시스템의 보급을 위해 초소형 열병합 발전 시스템의 확대는 필연적이다.
Micro CHP (Combined Heat and Power) 는 1 kW에서 10 kW의 전기에너지를 생산하면서 발생되는 폐열을 회수한다. 그 종류로는 연료전지, 내연기관, Micro 가스터빈, 스털링엔진 등이 있다. 사용 목적과 크기로 볼 때, 가정용으로는 스털링엔진이 가장 적합하다.
본 연구에서는 스털링엔진의 성능 및 효율 향상의 주요 기기인 고온 열교환기 설계를 위해 열전달 현상 분석하였다. 개발하고자 하는 1 kW 스털링엔진은 Micro-CHP에 속하여 가정용으로 소형화하기 위해 고온 열교환기와 연소기가 매우 가깝게 위치하고 있다. 이 때문에 연소기와 고온 열교환기 사이에 대류 열전달뿐만 아니라 복사 열전달도 중요한 역할을 하고 있다.
이러한 이유로 수치해석을 이용하여 형상 개선과 축열 조건 유무에 따른 열전달 현상을 검토함으로써 연소실 내 좁은 공간에서 고온의 온도차로 발생하는 복사열전달의 영향을 확인할 수 있었으며, 해석 결과를 이용하여 형상 개선 방안을 제시하였다. 또한 간단한 사이클 해석을 통하여 초기 모델과 형상을 개선된 모델 사이에서의 수치해석 결과를 타당하게 비교하였다.
Micro CHP (Combined Heat and Power) 는 1 kW에서 10 kW의 전기에너지를 생산하면서 발생되는 폐열을 회수한다. 그 종류로는 연료전지, 내연기관, Micro 가스터빈, 스털링엔진 등이 있다. 사용 목적과 크기로 볼 때, 가정용으로는 스털링엔진이 가장 적합하다.
본 연구에서는 스털링엔진의 성능 및 효율 향상의 주요 기기인 고온 열교환기 설계를 위해 열전달 현상 분석하였다. 개발하고자 하는 1 kW 스털링엔진은 Micro-CHP에 속하여 가정용으로 소형화하기 위해 고온 열교환기와 연소기가 매우 가깝게 위치하고 있다. 이 때문에 연소기와 고온 열교환기 사이에 대류 열전달뿐만 아니라 복사 열전달도 중요한 역할을 하고 있다.
이러한 이유로 수치해석을 이용하여 형상 개선과 축열 조건 유무에 따른 열전달 현상을 검토함으로써 연소실 내 좁은 공간에서 고온의 온도차로 발생하는 복사열전달의 영향을 확인할 수 있었으며, 해석 결과를 이용하여 형상 개선 방안을 제시하였다. 또한 간단한 사이클 해석을 통하여 초기 모델과 형상을 개선된 모델 사이에서의 수치해석 결과를 타당하게 비교하였다.
목차
목차 ⅰ국문 요약 ⅲNomenclature ⅳList of figures ⅴList of tables ⅶ제1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 31.3 연구목적 5제2장 스털링엔진 62.1 작동 원리 62.2 고온 열교환기 102.3 스털링 사이클 13제3장 수치해석 기법 163.1 해석모델 163.2 계산영역 및 격자계 173.3 경계조건 19제4장 수치해석 결과 214.1 형상개선 214.1.1 설계인자에 따른 효율 214.1.2 핀 형상 개선 결과 254.2 저온 열교환기 단열 304.2.1 축열 조건의 영향 304.2.2 형상 개선의 영향 324.3 저온 열교환기로 열손실 고려 394.3.1 축열 조건의 영향 394.3.2 형상 개선의 영향 404.4 형상 개선방안 제시 464.5 사이클 분석 494.5.1 개선된 형상의 등온조건 결정문제 494.5.2 사이클 해석 50제5장 결론 55참고문헌 57Abstract 60
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