가스엔진 열병합 시스템에 연계한 축열조의 열전달 특성

• Published in: 설비공학 논문집, 31(7) Vol. 31; no. 7; pp. 322 - 331
• Main Authors: 김지혁(Jihyuk Kim), 안준(Joon Ahn)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.07.2019
• Subjects: 기계공학; Heat storage tank(축열조); Time constant(시상수); Heat transfer(열전달)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2019.31.7.322

본 논문에서는 100 kW급 가스엔진 열병합 시스템에 연계된 축열조에서 축열이 이루어지는 동안 공간적 온도 분포를 측정한 결과를 바탕으로 시상수를 구하고 열전달 특성을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 열병합 시스템에 포함된 두 축열조의 시상수는 AC1의 경우 4시간 20분, AC2는 3시간 05분으로 측정되어 열부하가 없을 때 약 8시간 동안 축열이 가능할 것으로 예측되었다. (2) 수직방향으로 등간격으로 배치된 7개의 온도 센서에서 측정한 시상수를 분석해 보면 상부로부터 축열이 이루어질 때 측정 위치별 축열 시간 간격은 AC1에서는 30분, AC2에서는 35~40분으로 거의 균일하게 나타나 선형적으로 축열이 이루어지는 것을 관찰할 수 있었다. (3) 축열은 선형적으로 이루어지나 전도 열전달에 의한 영향만을 고려하여 예측한 시상수는 실험결과와 큰 차이를 보여 대류 열전달의 영향을 무시할 수 없음을 확인하였다. (4) 대류 열전달 해석을 자연대류와 강제대류에 대해 각각 분석한 결과 축열조 내에서는 자연대류가 발생할 것으로 나타났다. The objective of this study was to analyze thermal responses of the heat storage tanks by determining time constants using experiments and theoretical methods and comparing them. According to the experimental results, the time constants in AC1 and AC2 were approximately 4 hours and 20 minutes and 3 hours and 5 minutes, respectively. The time constant intervals between a sensor and the next one in the experiment was approximately 30 minutes in AC1 and 35~40 minutes in AC2. In determining time constants using theoretical methods, it was initially assumed that only mechanism of heat storage in tanks is thermal conduction by diffusion. Determined time constants by the foregoing assumption showed significant deviations from those of the experiments. This implied that even though experimental time constants show linear behaviors and tendencies, effects of thermal convection in the tanks must be considered. The two thermal convection modes, natural and forced convection were compared and the results showed that natural convection is more significant than the forced convection. KCI Citation Count: 0