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바이오가스와 도시가스의 혼합을 위한 혼합챔버 성능에 관한 수치해석 연구
차효석(Hyoseok Cha),송순호(Soonho Song),박종연(Jong Yeon Park),정호민(Ho Min Jung),김영일(Young Il Kim),김종현(Jong Hyun Kim) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12
The purpose of this study is to verify the performance of a static mixer for mixing of biogas and town gas by numerical analysis using CFD software(FLUENT). This static mixer has been designed for applying to a 5MW bio-gas turbine. The reason for designing a static mixer is that there is a need to mix town gas with biogas when there is less production of biogas in biogas sites. Non-uniformity is a main parameter related to the performance of a static mixer. So, non-uniformity in the outlet section was calculated for investigating the performance of a static mixer. Non-uniformity was based on the mole fraction of methane in a mixture of biogas and town gas. Low non-uniformity means that biogas and town gas are mixed well through this static mixer. Also, pressure drop at the outlet section of a static mixer was calculated. The pressure drop is less than 0.2% in this static mixer. In order to calculate non-uniformity and pressure drop, mass flow rates of biogas and town gas were calculated in each of air temperature conditions. As a result, this static mixer is suitable for applying to a 5MW bio-gas turbine.
메탄/합성가스 혼합물에 의한 발전용 SI 가스엔진의 성능에 관한 연구
차효석(Hyoseok Cha),허광범(Kwang Beom Hur),송순호(Soonho Song) 한국가스학회 2015 한국가스학회지 Vol.19 No.5
현재까지 수소는 주로 천연가스의 연료 개질에 의해 발생된 합성가스를 이용해 생산된다. 합성가스 내의 수소수율을 높이기 위해선 추가적인 공정이 필요하다. 하지만, 수소의 수율 향상을 위한 공정에는 별도의 에너지원과 경제적 비용이 수반된다. 그러므로 보다 효율적으로 합성가스를 활용하기 위해 그 자체로 혼합물로 이용하는 방법에 관한 관련 연구들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 30kW급 발전용 스파크 점화 가스엔진에서 메탄/합성가스 혼합물이 엔진의 주요 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 메탄/합성가스 혼합물에 의해서 최대 실린더 내부 압력과 그 때의 크랭크 각도와 같은 엔진 내 연소 현상은 개선되는 것으로 나타났다. 이를 통해 메탄-합성가스 혼합물의 연료 전환 효율은 메탄-수소 혼합물의 약 98% 수준으로 향상시킬 수 있고 질소산화물 배출량은 메탄-수소 혼합물의 약 12%만큼 감소시킬 수 있다. Hydrogen is usually produced by using syngas generated by the fuel reforming for natural gas so far. The further process is needed for increasing the hydrogen yield of syngas. However, the process for upgrading the hydrogen yield is accompanied by additional energy sources and economic costs. Thus related studies on the method for using as a mixture in itself have been conducted in order to utilize more efficiently syngas. The effect on the engine performance for methane/syngas mixture of 30kW spark ignition gas engine for power generation has been investigated in this study. As a result, it was found that the combustion phenomena such as the maximum in-cylinder pressure and crank angle at that time have been improved by methane/syngas mixture. Through these, fuel conversion efficiency could be enhanced by about 98% of methane/hydrogen mixture and NOx emissions could be reduced by about 12% of methane-hydrogen mixture.