LNG 저장탱크 재액화용 LNG Sub-Cooler 및 N₂ Pre-Cooler 열전달 특성 및 구조안정성 해석

• Published in: 동력시스템공학회지 Vol. 24; no. 6; pp. 98 - 107
• Main Authors: 김경환(Kyeong-Hwan Kim), 이연원(Yeon-Won Lee), 천남주(Nam-Joo Chun), 하성용(Seong-Yong Ha), 제승봉(Seung-Bong Jae), 최윤환(Yoon-Hwan Choi)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국동력기계공학회 01.12.2020
• Subjects: 기타공학; CFD; Sub-cooler; Pre-cooler; BOG; Heat exchanger
• ISSN: 2713-8429; 2713-8437
• DOI: 10.9726/kspse.2020.24.6.098

본 연구에서는 LNG 저장 탱크의 재액화용 열교환기의 운전조건에 따른 열전달 특성을 분석하였다. LNG와 N2를 각각 사용하는 서브 쿨러와 프리 쿨러 각각에 대해 열전달 특성과 구조적 안정성을 분석하였다. N2는 시제품의 성능 실험에 사용되었다. 배관의 개수는 계산의 효율성과 비용 등을 고려해 1/25 및 1/49 축소 모델을 사용했으며, 배출구 배관 간 온도 차이는 5% 미만이었다. 따라서 축소된 모델의 분석이 타당하다는 것이 확인되었다. 1차원 분석 결과와 비교했을 때 2.2%에서 7.4%까지의 차이를 확인할 수 있었으며 전산유동해석을 통해 내부 유동장을 시각화함으로써 비효율성의 원인을 파악할 수 있었다. 해석 결과는 향후 설계되는 제품에 대한 변수를 예측하여 열교환기의 정확한 성능을 파악하고 예측하는데 도움이 될 것이다. In this study, the heat transfer characteristics – in accordance with the operating conditions–of the heat exchanger for re-liquefaction of LNG storage tanks is analyzed. The heat transfer characteristics and structural stability were analyzed for each of the sub-cooler and pre-cooler, which uses an LNG fluid and an N2 fluid respectively. The N2 fluid is used in the actual experiment. Considering the efficiency and cost of the calculation, 1/25 and 1/49 reduced models were used for the number of pipes; the temperature difference among pipes at the outlet was less than 5%. Hence it was confirmed that the analysis of the reduced model was reasonable. Comparing with the one-dimensional analysis results, a discrepancy from 2.2% to 7.4% could be confirmed. By visualizing the flow field through the computational fluid cynamics (CFD) analysis, the cause of inefficiency could be identified. The analysis results will be helpful in understanding the exact performance of the heat exchanger by predicting the design variables in the future. KCI Citation Count: 0