핀치포인트온도차에 따른 해양온도차발전용 유기랭킨사이클의 성능분석

Q: 이 논문에서 정의한 핀치포인트온도차란 무엇인가?

핀치포인트온도차는 열교환기에서 열원 혹은 열침과 작동유체 간의 최소 온도차를 의미한다. 이는 열교환기의 규모와 비용을 결정하는 데 큰 영향을 미치며, 사이클의 증발온도 및 응축온도를 결정하는 중요한 요소이다. 핀치포인트온도차를 이용한 열역학적 사이클 해석 방법을 핀치포인트분석이라고 한다.

Q: 해양온도차발전용 유기랭킨사이클의 성능에 핀치포인트온도차가 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, 증발기 및 응축기 측의 핀치포인트온도차(PPTD) 값이 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하며, 제2법칙 효율은 상승한다. 특히 온도변화가 발생한 곳에서 엔트로피 생성량의 변화가 크므로 비가역성이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 따라서 PPTD는 사이클 성능에 결정적인 영향을 미친다.

김준성; 김도엽; 강호근; 김유택

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김준성 (Korea Maritime and Ocean University) 김도엽 (Korea Maritime and Ocean University) 강호근 (Korea Maritime and Ocean University) 김유택 (Korea Maritime and Ocean University)

저널정보: 한국마린엔지니어링학회 Journal of Advanced Marine Engineering and Technology (JAMET) 한국마린엔지니어링학회지 제40권 제6호

발행연도: 2016.7

수록면: 476 - 483 (8page)

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해양온도차발전용 유기랭킨사이클은 해양의 표층수와 심층수사이의 온도차를 이용하여 발전하는 사이클이다. 작동유체는 유기랭킨사이클의 열역학적 성능에 있어 중요한 요소이다. 유기랭킨사이클의 열역학적 분석방법으로 핀치포인트분석이 있다. 본 연구는 열교환기내 핀치포인트온도차의 변화와 열원 및 열침의 출구온도의 변화에 따른 열역학적 성능분석을 수행하였다. 핀치포인트분석법에 따라 설계한 해양온도차발전용 단순랭킨사이클에 7종의 단일 작동유체를 적용하여 열역학적 성능을 분석하였다. 성능분석결과 열교환기에서 핀치포인트온도차와 열원 및 열침의 온도변화가 작을수록 사이클 총 비가역성 및 총 엑서지 파괴인자가 감소하였으며, 제2법칙 효율은 상승하였다. 또한 비가역성은 열역학적 변화가 발생한 곳에서 크게 변화하였다. RE245fa2는 선정한 작동유체 중에서 가장 우수한 열역학적 성능을 보여주었으며, 모든 작동유체의 성능은 유사하였다. 열교환기 및 작동유체 선정에 있어 열역학적 성능과 함께 다양한 요소들에 대해서도 엄밀한 이론적 근거가 필요하다.

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