스팀 생산 히트펌프의 성능 향상 및 동적 거동에 대한 연구

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 기계항공공학부(멀티스케일 기계설계전공),2020. 2. 김민수.지구 온난화로 인한 국제적인 환경 협약으로 인해 에너지 소비량의 저감이 필요한 시점이다. 이 중 제조업 중심 국가일수록 산업 부문이 에너지 소비량의 큰 비중을 차지하며, 그 중에서도 스팀 생산이 큰 비중을 차지한다. 스팀 생산과 동시에 방류 전 냉각이 필요한 미 활용 열 또한 회수할 수 있는 수단으로써 히트 펌프를 도입하는 것이 최근 고려되고 있다. 임계 온도가 높은 신 냉매들의 등장으로 기존의 산업용, 가정용 온수 생산을 넘어 스팀 생산이 가능해졌기 때문이다. 히트 펌프는 초기 투입된 연료 에너지에 대비하여 많은 열 생산 및 저온 열원의 회수가 가능하다. 하지만 100도 이상의 고온부를 가져 스팀을 만들 수 있는 히트 펌프에 대한 연구는 현재까지 많이 진행되어 있지 않은 상황이다. 기존의 연구들은 높은 온도에서 작동 가능한 냉매의 종류 탐색과 시스템 구성 간의 비교 연구 등이 진행되었다. 시스템 구성으로는 내부 열교환기의 적용이 높은 성능을 보이고 있다. 하지만, 내부 열교환기의 구성의 변경에 대한 연구와, 실제 스팀을 만들기 위한 플래시탱크가 접목된 연구는 제한적이다. 이에 따라 본 연구에서는 스팀 생산 히트 펌프의 일반적으로 예상되는 운전 조건을 고려하여, 에너지 효율을 높이는 방향으로 설계 및 동적 특성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 해석적 연구를 실험에 선행하여 내부 열교환기의 구성 변경을 모사할 방안을 탐색하고, 실험적 연구를 진행하였다. 실험을 통하여 스팀 생산 히트 펌프의 성능 향상의 방향을 제시하였고, 각 제어 변수와 온도와 유체 유량이 난방 용량 및 성능 계수에 미치는 영향을 분석하였다. 히트 펌프에 바이패스 배관을 이용하여 내부 열교환기의 유량을 변경시켰고, 구성요소 별 열 용량 및 냉매 질량유량이 변경되는 것을 관찰하였다. 이는 팽창밸브 외에도 증발 압력과 냉매 질량유량을 변경할 한 수단이 될 수 있으며, 후 스팀 수요의 변경에 따라 히트펌프의 거동을 변경하게 되어 에너지 소비의 저감을 이룰 것이 기대된다. 또한 기존에 대기압에서도 가능하던 온수 생산과 달리, 증기의 생산을 위해서는 물의 상을 분리하는 고압의 플래시 탱크가 도입되는데, 스팀의 생산량과 탱크의 압력이 히트 펌프의 거동에도 밀접하게 영향을 미치게 된다. 장치의 시동 과정에서 투입되는 물의 온도가 열원 온도보다 상승하기까지, 물이 끓기 시작하기까지, 플래시 탱크의 압력이 일정해지기까지의 거동 별로 그 특성이 모두 다르다. 이에 따라 본 연구에서는 시동 조건에서 히트 펌프가 고려된 플래시 탱크의 동적 특성 변화를 해석적으로 연구하여 모델을 제시하였고, 이를 실험 결과와 대비하였다. 이와 같은 연구를 통해 추후 플래시 탱크가 연동된 고온의 스팀 생산 히트 펌프의 연구에서 거동을 해석함에 도움이 될 것으로 기대되며, 에너지 소비의 저감을 이룰 것이 기대된다.Recently, reduction of energy consumption is required by international environmental regulation due to global warming. The industrial sector accounts for a large share of energy consumption in the case of manufacturing-oriented countries, and industrial heat generation is especially important. The introduction of the heat pump is considered as a means of steam generation and recovering unutilized heat, which requires cooling before discharging. New refrigerants with high critical temperature made it possible to generate steam beyond hot water production. Heat pumps are capable of more heat generation and recovery of low-temperature heat source from the same primary energy than conventional boilers. However, studies on heat pumps capable of making steam with a high temperature over 100 degrees is in early stage. Existing studies have searched for the types of refrigerants that can operate at high temperatures and compared the system configurations. As a system configuration, the application of an internal heat exchanger shows high performance. However, the study of the change of the configuration of the internal heat exchanger and the study of the combination of the flash tank are limited. Therefore, in this study, the design and dynamic characteristics of the steam generation heat pump were considered in generally expected operating conditions. For this purpose, an analytical study was conducted prior to the experimental study, and a method to simulate the change of the configuration of the internal heat exchanger was explored and an experimental study was conducted. Through experiments, the direction of the performance improvement of the steam production heat pump was suggested, and the influence of each control variable on the heating capacity and system performance was analyzed. Bypass line was used to change the mass flow rate of the internal heat exchanger, and the change of heat capacity and the total mass flow rate were observed. This method can change the evaporating pressure and the refrigerant mass flow rate in addition to the expansion valve. In addition, unlike hot water generation, which was previously possible at atmospheric pressure, the generation of steam and the pressure of the tank have a close influence on the behavior of the heat pump. Also, the system characteristics differ from each start-up stage. Therefore, in this study, a dynamic model was proposed by analyzing the transient-state characteristics change of flash tank considering heat pump under start-up condition and verified with the experimental results. Such a study is expected to be helpful in analyzing the behavior in the study of a steam generation heat pump with a flash tank, and is expected to reduce energy consumption in industrial field.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Background of the study 1 1.2 Literature survey 6 1.2.1 Industrial low-grade waste heat recovery 6 1.2.2 High-temperature heat pump 11 1.2.3 Water boiling and two-phase operation 19 1.3 Objective and scopes 22 Chapter 2. Modeling of the high temperature heat pump with internal heat exchanger 24 2.1 Introduction 24 2.2 Components modeling 26 2.2.1 Compressor 26 2.2.2 Heat exchanger 32 2.2.3 Flash tank 35 2.3 Cycle modeling 36 2.4 Result and discussion 40 2.5 Summary 46 Chapter 3. Experimental study on the performance with the internal heat exchanging effect 47 3.1 Introduction 47 3.2 Experimental setup 48 3.2.1 Experimental apparatus 48 3.2.2 Uncertainty analysis and data reduction 54 3.2.3 Experimental condition 58 3.3 Results and discussion 60 3.3.1 The mass flow of water in the condenser 60 3.3.2 The mass flow of water in the evaporator 64 3.3.3 The pressure of the water in the flash tank 68 3.3.4 The opening ratio of EEV 70 3.3.5 The internal heat exchanging effect 75 3.4 Operating efficiency of heat pump and boiler 83 3.5 Summary 85 Chapter 4. Dynamic behavior of the high temperature heat pump with flash tank operation 86 4.1 Introduction 86 4.2 Dynamic modeling 90 4.3 Results and discussion 96 4.3.1 Behavior in the start-up process 96 4.3.2 Behavior by the steam generation rate 106 4.3.3 Behavior by the heat source temperature 111 4.4 Summary 113 Chapter 5. Concluding remarks 114 References 116Docto

곱게 갑서, 다시 오지 맙서 : 제주 성산읍 해녀들의 바다거북 인식과 무속적 조상신앙 연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 인류학과, 2017. 2. 정향진.제주 성산읍 해녀들은 바다거북을 요왕할망의 막내딸로 여겨 신성시한다. 바다 속에서 거북을 보면 소라를 까 주거나 마음속으로 기도를 하고, 죽어서 육지로 밀려오면 간단한 제를 지내고 다시 바다로 돌려보낸다. 본 연구는 성산읍 해녀들의 이러한 바다거북 인식에 어떤 생태적, 문화적 맥락이 개입되어 있는가를 탐구한다. 그 과정에서 성산읍 해녀들의 바다거북 인식이 물질이라 불리는 그들의 생업활동 및 무속적 조상신앙에 기반하고 있음이 드러날 것이다. 본고는 바다거북이 해녀들에게 조상 범주에 속하는 신성한 영물(靈物)임을 단계적으로 밝혀나가면서, 동시에 해녀의 몸의 테크닉을 생리적, 심리적, 사회적 차원 모두에서 고찰하고자 한다. 이 연구가 도달한 결론에 따르면 큰 해녀란 큰 인격으로서, 훌륭한 신체적 조건, 뛰어난 손기술, 바다에 관한 풍부한 생태적 지식뿐 아니라 벗과 조상으로 대표되는 실제적, 상징적 공동체와의 정성어린 관계맺음을 통해 높은 차원의 사회성을 성취한 이들이다. 성산읍 해녀들에게 생태적 지식과 의례종교적 지식, 신체적 테크닉과 주술종교적 테크닉은 뗄 수 없는 한 몸을 이루며, 그렇기 때문에 지금도 바다거북이 그들의 인격과 정체성의 중요한 일부가 될 수 있다.I. 서론 1 1. 연구배경 및 연구목적 1 2. 이론적 배경과 선행연구 검토 6 1) 몸, 자아, 동물 6 2) 종교, 상징, 의례 9 3) 제주 해녀와 무속 연구 11 3. 연구과정과 방법 18 II. 연구대상의 민족지적 배경 24 1. 제주 바다거북의 생태 24 1) 제주 바다거북의 좌초 혼획 현황 24 2) 성산읍 해녀들의 바다밭과 바다거북 26 2. 제주신화 및 의례 속의 바다거북 28 III. 성산읍 해녀들의 바다밭과 몸의 테크닉 33 1. 바다와 해녀의 몸 33 1) 성산읍 해녀들의 바다인식 33 2) 상군 해녀의 몸의 테크닉 : 몸, 머정, 요령을 중심으로 38 2. 바다와 해녀사회 48 1) 벗과 공동체 : "벗 없으면 물질 못해" 48 2) 무속적 조상신앙 : "아니 믿엉 물질 못해" 51 IV. 성산읍 해녀들의 무속적 조상신앙 62 1. 성산읍 해녀들의 조상신앙 62 1) 제주의 조상 범주와 무속신앙의 성격 62 2) 성산읍 해녀들의 조상인식 65 2. 조상으로서의 바다거북 78 1) 신성한 조상으로서의 "요왕할망" 78 2) 해녀공동체와 "요왕할망 말잿딸애기" 84 2. 조상신앙과 호혜성 91 1) 조상이 "눈에 비춘다"는 것의 의미 91 2) 조상신앙과 "센체하기" 97 V. 바다거북 배송의례 102 1. 바다거북 배송의례의 형식과 성격 102 1) 죽은 바다거북에 대한 인식 102 2) 바다거북 배송의례의 절차와 형식 108 2. 바다거북 배송의례가 구현하는 조상과 자손의 질서 118 1) 죽지 않는 "요왕할망"과 해녀공동체 118 2) "곱 갈라야" 할 조상의 길과 자손의 길 121 VI. 결론 126 참고문헌 134 Abstract 143Maste

Mini TLP의 규칙파 중 운동해석

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :조선해양공학과,2004.Maste

Microstructure and Elevated Temperature Properties of Die Cast Mg Alloys for High Temperature Applications

Maste

An in vitro evaluation of the accuracy of root ZX electronic apec locator

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :치의학과 치과보존학전공,1998.Maste

Effect of Alloying Elements Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of Mg-Sn Based High Temperature Alloys

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