배가스와 배온수를 이용한 하이브리드 흡수식 냉동기의 동특성 시뮬레이션
Dynamic Simulation of a Hybrid Absorption Chiller Driven by Exhaust Gas and Cooling Water from a Gas Engine
- 주제어 (키워드) 하이브리드 흡수식 냉동기 , 동특성 시뮬레이션 , 기동 특성 , 폐열 회수; Hybrid absorption chiller , Waste heat recovery , Dynamic simulation , Start-up characteristics
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 정시영
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000078940
- UCI I804:11029-000000078940
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
본 연구에서는 하절기 전력 피크 현상의 해결책 중 하나로 많은 관심을 받고 있는 다중 분산 발전 기반의 옥상 온실형 빌딩에 사용될 하이브리드 흡수식 냉동기의 효율적인 개발과 제어 시스템 구축을 위해 동특성 시뮬레이션을 진행하였다. 하이브리드 흡수식 냉동기는 가스 엔진에서 배출되는 배기가스와 가열된 냉각수를 동시에 활용하기 위해 일중효용 흡수식 사이클 과 병렬형 이중효용 흡수식 사이클을 결합하여 설계하였다. 기기에서 발생 하는 물리적 현상을 모사하기 위해 각 구성요소의 특성에 맞는 유량과 열전 달 모델을 제시하였고, 최적화된 UA 값을 사용하여 동특성 시뮬레이션 프로그램을 제작하였다. 시뮬레이션은 두 가지 방식으로 진행되었다. 첫 번째 는 정상상태에서 시간에 따라 운전 조건을 변화시키며 시스템 내부의 특성 변화를 확인하였다. 이는 실제 기기가 일정한 상태가 아닌 주변 환경에 의 해 운전 조건이 변화하는 조건에서 작동되기 때문에 매우 중요하다. 두 번 째는 시제품 실험의 데이터를 시뮬레이션의 입력 값으로 하여 정지 상태의 기기가 운전을 시작할 때의 기동 특성에 초점을 맞추어 진행되었다. 이는 정상상태 조건이 아닌 실제 운전과 유사한 조건에서 진행되었으며, 이를 통 해 효율적인 운전 및 제어 전략을 수립할 수 있다. 시뮬레이션 결과는 시제 품의 실험 결과와 비교하여 검증하였으며, 용액 분배 유량 변화에 따른 시스템의 성능 변화를 확인하고자 유량 분배 비율 최적화를 진행하여 시스템 의 전체 성능을 2% 향상시켰다. 본 연구를 통해 하이브리드 흡수식 냉동기 의 성능 향상과 효율적인 제어 시스템 구축을 통해 지속 가능한 에너지 시스템 개발에 기여할 것으로 기대된다.
more초록 (요약문)
In this study, dynamic simulation was conducted to efficiently develop and establish a control system for a hybrid absorption chiller to be used in rooftop greenhouse-type buildings based on multi-distributed generation, which is receiving much attention as one of the solutions to the summer power peak phenomenon. The hybrid absorption chiller was designed by combining a single-effect absorption cycle and a parallel double- effect absorption cycle to simultaneously utilize the exhaust gas and heated coolant from the gas engine. To simulate the physical phenomena occurring in the device, a flow rate and heat transfer model tailored to the characteristics of each component was presented, and a dynamic simulation program was created using the optimized UA-value. The simulation was conducted in two ways. The first was to change the operating conditions over time under steady-state conditions and check the changes in characteristics that occurred inside the system. This is because actual devices do not operate under steady- state conditions where operating conditions are constant, but when operating conditions change due to the surrounding environment. Therefore, predicting characteristics by changing operating conditions is very important for device development and control system construction. The second simulation focused on the starting characteristics of a stationary device when it starts operating. In addition, this is not carried out under steady- state conditions where the driving conditions are constant, but under conditions similar to actual driving. Through this, efficient driving and control strategies can be established by confirming the driving characteristics that occur in actual devices. The simulation results of the starting characteristics based on the experimental data of the prototype were verified by comparing them with the experimental results of the prototype, and the overall system performance was improved by 2% by optimizing the distribution ratio of the solution distributed to the three generators. This study provides important basic data that can contribute to increasing energy efficiency through waste heat recovery and alleviating summer power peaks.
more목차
1. 서론 1
2. 사이클 시뮬레이션 4
2.1. 하이브리드 흡수식 사이클 4
2.2. 시뮬레이션 조건 5
2.3. 평형 방정식 6
2.3.1. 재생기와 흡수기 6
2.3.2. 증발기와 응축기 8
2.3.3. 열교환기 9
2.4. COP 9
3. 시뮬레이션 방법 및 결과 10
3.1. 시뮬레이션 방법 10
3.2. 운전 조건 변화에 따른 영향 10
3.2.1. 냉수 온도 변화에 따른 영향 11
3.2.2. 냉각수 온도 변화에 따른 영향 12
3.2.3. 배가스와 배온수 유량 변화에 따른 영향 13
3.3. 기동 특성 13
3.3.1. Input Data 14
3.3.2. 기동 특성 시뮬레이션 결과 14
3.4. 용액 유량 분배 최적화 15
4. 결론 18
참고문헌 20
