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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2020
- 저작권
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이용수0
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2022
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최근 많은 문헌에서 수증기 메탄 개질(Steam methane reforming)을 이용하여 수소를 생산하는 연료전지 응용 분야와 같은 소용량(small scale) 개질기 시스템에 대한 많은 수치적 연구들이 수행되고 있다. 개질기 성능의 정확한 예측을 위해 상당히 많은 수의 격자계를 필요로 한다. 또한 화학 반응을 포함하는 개질 공정을 고려한 CFD 해석은 정확한 계산을 위해 더 많은 수의 격자가 불가피하며, 이에 따라서 계산 비용(computational cost)을 필요로 하게 된다. 본 연구에서는 유효도 촉매 상관식을 이용하여 계산 영역의 격자 수를 줄이고 계산 비용을 줄이는 효율적인 CFD 모델을 제안하였다. 해석 모델은 니켈(Ni) 와시코트 층이 코팅된 사각 채널 형상의 모노리스형 수증기 메탄 개질기에 대해서 해석을 수행하였고, 개질기의 성능을 실험값과 비교하여 검증하였다. 개질기 내에서 발생하는 열전달, 유체 유동 및 화학반응이 고려된 복잡한 계산은 상용 툴인 ANSYS FLUENT를 사용하여 적절한 운전 조건에서 수행되었다. 1 bar 압력, 873-1073K의 온도 및 SC 3의 범위에서 각 변수의 영향을 조사하기 위해 운전 조건을 변화시키며 수행되었다. 개발된 3차원 해석 모델의 타당성을 입증하기 위해 기존의 실험치를 사용하여 모델의 예측치와 비교 검증하였다. 또한 상세 모델과 촉매 유효도 모델의 계산 시간을 비교하여 모델의 효율성 또한 확인하였다.
목차
1. 서론 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 011.1 기본 원리 및 특성 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 011.2 연구 현황 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 051.3 연구 목표 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 102. 이론 및 수치 해석 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 122.1 메탄 수증기 개질의 운동 모델 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 122.2 물리적 모델 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 152.3 지배 방정식 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 222.4 경계 조건 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 253. 결과 및 토의 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 273.1 모델의 타당성 검증 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 273.2 단일 채널 내 유동 해석 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 303.3 다중 채널 내 유동 해석 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 374. 결론 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 41
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