대기식 기화기에 대한 서리생성 메커니즘 연구 :A Study on the Frost Generation Mechanism for Ambient Air Vaporizers

이성우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이성우 (경상대학교, 경상국립대학교 대학원)

지도교수: 최성웅

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

대기식 LNG 기화기의 열 유동 방법론 연구

이성우 , 최성웅 한국가스학회 학술대회논문집 2022.11 학술대회자료

대기식 기화기에 대한 서리생성 메커니즘 연구

이성우 기계시스템공학과 2022.01 학위논문

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우리나라에서 지어지는 원자력의 경우 예로부터 안전 문제가 제기되어 왔으며, 우리나라는 에너지 자원을 생산하는 곳이 적어 수입에 크게 의존하고 있다. 그러나 천연가스는 다른 연료에 비해 친환경성, 안정성, 경제성 면에서 월등한 특성을 가지고 있습니다. 특히 후쿠시마 원전사고 이후 안정적이고 안전한 발전용 대체원료로서의 수요가 급증하고 있다. 천연가스는 화석연료에 비해 매장량이 풍부하고 열효율이 높기 때문에 매장량이 한정되어 있고 환경오염으로 인해 주목받고 있어 적용분야가 다양화되고 있다. 액화천연가스(LNG)는 운송 효율을 높이기 위해 약 -162℃에서 액체 상태로 수입되기 때문에 소비자에게 공급되기 위해서는 기체 상태로 기화해야 한다. 그 중 AAV(Ambient Air Vaporizer)가 대표적인 기화기이다. AAV는 주변 공기를 열매체로 사용하는 기화기 중 하나입니다. 대기중의 공기와 직접 열을 교환하여 친환경적이며 운영비가 저렴합니다. 그러나, 장기간 사용시 운무 및 성에로 인한 서리생성이 발생하여 열교환기의 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 극저온 LNG를 사용하는 설비에 사용되는 AAV 기화기의 서리 발생 메커니즘을 분석하고 기화기의 열전달 효율을 높이는 방법을 고려하였다. 기화기 성능의 영향을 위해 습도, 온도 및 풍속을 평가하였다. 또한 수치해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 기화기 서리 발생 모델을 개발하고 서리 해동 열전달 모델을 개발하였으며 서리 형성 메커니즘에 의한 잠열을 고려하여 기화기 성능 개선 및 활용 방안을 모색하였다.

In the case of nuclear power built in Korea, the issue of safety has been raised since ancient times, and since there are few places that produce energy resources in Korea, it is almost dependent on imports. However, natural gas has excellent characteristics compared to other fuels in terms of eco-friendliness, stability, and economic feasibility. In particular, since the Fukushima nuclear disaster, the demand as a reliable and safe alternative raw material for power generation has been rapidly increasing. Compared to fossil fuels, where the limitations of reserves and environmental pollution issues are attracting attention, natural gas has ample reserves and high thermal efficiency, so the fields of use are diversifying. Since LNG (Liquefied Natural Gas) is imported in a liquid state of about -162 degrees Celsius to increase transportation efficiency, it must be vaporized in a gaseous state to supply it to consumers. Among them, AAV (Ambient Air Vaporizer) is a representative vaporizer. AAV is one of the vaporizers that use ambient air as a heating medium. It directly exchanges heat with air in the atmosphere, so it is eco-friendly and has low operating costs. However, there is a disadvantage that the performance of the heat exchanger is deteriorated due to frost due to mist and icing when used for a long time. In this paper, we analyzed the frost generation mechanism for AAV vaporizers used in facilities using cryogenic LNG and considered ways to increase heat transfer efficiency in vaporizers using this. Humidity, temperature, and wind speed were evaluated for the influence of vaporizer performance. In addition, a vaporizer frost generation model was developed using ANSYS, a numerical analysis program, and a frost thawing heat transfer model was developed and a method to improve and utilize the vaporizer performance was sought in consideration of latent heat caused by frost through analysis of the frost generation mechanism.

#Frost #Ambient air vaporizer #LNG #Temperature #Humidity

Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 목적 7
Ⅱ. 메커니즘 분석 8
1. 상변화 수치 모델링 8
2. 서리 생성 수치 모델링 9
Ⅲ. 인수기지 모델 선정 10
1. 인천, 제주 인수기지 대상 모델 선정을 위한 상세 검토 10
Ⅳ. 다상(액상, 기상) 유동 열전달 모델 개발 13
1. LNG 물성치 개발 13
2. 서리 생성 프로그램 모듈화 16
3. 수증기 응결 잠열을 활용한 기화기의 서리 생성 모델 17
4. AAV 수치해석 18
Ⅴ. 결론 36
참고문헌 37

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