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저온 해수에너지를 이용한 난방 및 담수화사이클 기초해석
이호생(H.S.Lee),이승원(S.W.Lee),정동호(D.H.Jung),문덕수(D.S.Moon),김현주(H.J.Kim) 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6
저온 해수에너지를 이용한 난방사이클 및 이와 연계할 수 있는 적정 담수화사이클을 제안 및 해석을 수행하였다. 난방사이클은 기본 증기압축식 사이클을 이용하여 1단 및 2단압축사이클에 대해 해석을 수행하였고, 담수화사이클은 난방사이클과 연계할 수 있도록 설계 및 해석을 수행하였다. 난방사이클의 증발기 열원으로 5℃이하의 저온 해수열을 이용하고, 난방수 온도는 60℃ 이상 공급될 수 있도록 해석하였으며, 사이클 작동유체는 R-134a, R-134yf, R-600a를 적용하였다. 사이클 해석 결과, 2단압축사이클을 적용할 경우 1단압축사이클에 비해 모든 냉매에서 압축기 소요동력은 약 15.6% 감소하였고, 성능계수는 약 17.6% 향상되었다. 냉동법 담수화 사이클의 경우 R-134a에 대해서 난방수 60℃ 조건일 때, 1단압축 사이클에 비해 2단압축사이클을 적용할 경우 담수 1kg 생산당 에너지가 약 19.8% 감소하는 것으로 나타났다. The paper presents the analysis of heating cycle and proper desalination cycle using low temperature seawater. The basic model of heating cycle is heat pump cycle and indirect freezing desalination method is used for seawater desalination. The heat source of evaporator is low temperature of seawater with below 5℃ and R-134a, R-1234yf, R-600a are applied as a working fluid. The compressor work decreased about 15.6% with 2 stage compression cycle comparing with 1 stage compression cycle and the COP in case of 2 stage cycle showed 17.6% higher than that of 1 stage cycle. For indirect desalination cycle, the energy per unit fresh water productivity in case of 2 stage cycle showed 19.8% lower than that of 1 stage cycle.
이승원(S.W.Lee),이호생(H.S.Lee,),김현주(H.J.Kim),문덕수(D.S.Moon) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5
해양심층수, 해수난방시스템에서의 증발 열원으로 이용된 배출수, 해양표층수 등 해수를 열원으로 이용하여 냉동법 담수화 성능 실험을 수행하였다. 냉동법 담수화 실험 장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성되었고, 압축기는 3/4 마력이 적용되었으며, 냉동법 답수화 장치에서 해수 내 수분을 얼게 하기 위한 증발기는 20리터 용량의 해수조 형태로 제작되었다. 실험 장치 내 구동 냉매는 R-134a를 적용하였다. 여러 가지 해수를 증발열원으로 하여 냉동법 담수화시스템의 성능 특성을 실험하기 위해 해수조 내 냉매 증발온도를 -15 ~ -5℃,해수조 해수 온도를 5 ~ 26℃, 응축기 열원 온도를 15 ~ 25℃로 변화시켜 실험을 수행하였다. 동일 증발온도에서 4가지 열원의 온도 변화는 거의 비슷하게 나타났고,50분 동안의 장치 구동 후 4가지 해수열원의 해수조 내 온도변화는 거의 일정하였다. 또한, 동일 증발온도에서 해수 열원의 온도가 높아지면 실험 시간이 길어지므로 얼음 생성량 및 생성율이 증가하였으며, 증발 온도가 -5℃일 때, 여름 표층수의 경우 겨울 표층수 및 심층수에 비해 얼음 생성량이 각각 약 17.5%, 20.5% 증가하였고, 해수난방시스템 배출수의 경우 심층수에 비해 얼음 생성량은 평균 약 4.3% 감소되었다. 본 실험 결과는 향후 해수 난방시스템의 배출수를 비롯한 해수를 이용한 냉동법 담수화시스템의 설계를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. The paper presents an experimental study of freezing desalination system using deep seawater. The experimental apparatus is composed of a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator. The capacity of the compressor is 3/4 horse power and seawater storage tank is 20 liters. R- 134a is applied as a refrigerant. The performance characteristics of freezing desalination system such as ice productivity and seawater temperature variation, etc. were experimented on the -15 ~ -5℃ of evaporating temperature and 5 ~ 26℃ of seawater temperature. The temperature variation of seawater in the storage tank showed the similar values to each other. When the heat source is seawater heat pump discharge, the ice productivity decreased by about 4.3%.