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상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.

In natural gas distribution system, gas pressure is regulated correspond to requirementusing throttle valve which is releasing huge pressure energy as useless form. The waste pressurecan be recovered by using turbo machinery devices such as a turbo expander. In this process,excessive temperature drop occurs due to Joule-Thompson effect during the expansion process.

Installing natural gas boiler before or after the turbo expander prevents temperature drop. Fuelcell or gas engine hybrid system further improve the efficiency, but 1~2% of total transporting naturalgas is used for operating the hybrid system. In this study, a heat pump system is proposed asa preheating device which can be operated without using transporting natural gas. Thermodynamicanalysis on evaporating and condensing temperatures and refrigerants is conducted. Results showthat R717 is proper refrigerant for the hybrid system with high COP and low turbine work withinthe defined operating conditions. In domestic usage in Korea, the heat pump system has moreeconomic feasibility owing to natural gas being imported with a high price of LNG form.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
Gasoline 취급 사업장의 작업환경 측정 및 위해성 평가 김현영 pp.1-7

퓨 방법을 통한 최적의 저장탱크 시공에 관한 연구 임사환, 허용정, 이종락, 이선영 pp.8-12

히트펌프를 적용한 터보팽창기 천연가스 정압기지의 열역학적 분석 김경천, 성태홍, 김경훈, 한상조 pp.13-20

알루미늄 분진의 평균입경 변화에 따른 폭발위험성 한우섭, 한인수 pp.21-26

레졸수지 합성반응에서 온도조절 물질이 열폭주 특성에 미치는 영향 이근원, 이정석 pp.27-34

위험물 저장시설의 무기질 바닥마감재와 이를 이용한 시공방법에 관한 연구 유철희, 오동석, 김병덕, 김흠, 박상민 pp.35-43

다공성 촉매를 고려한 단일튜브 내의 수증기-메탄 개질에 관한 수치해석 연구 이성혁, 김지윤, 문주현, 윤기봉 pp.56-62

아닐린의 연소특성치의 측정 및 예측에 관한 연구 하동명 pp.44-50

스위블 연결구용 멀티접촉패킹의 밀봉특성에 관한 유한요소해석 김청균 pp.51-55

고정층 Fischer-Tropsch 반응기의 액상 왁스 정체 현상 모델링 박찬샘, 정익환, 박성호, 나종걸, Krishnadash Kshetrimayum, 한종훈, 이종열, 정종태 pp.63-67

독성가스시설의 인적오류 수행영향인자에 관한 연구 박교식, 김영란, 장서일, 신동일, 김태옥 pp.68-75

고압 독성가스시설에서 API-581 적용성 및 사고결과 분석방법에 관한 연구 김태옥, 장서일, 김영란, 박교식, 신동일 pp.76-85

화학실험실 사고 Data를 이용한 근본원인분석 Map 개발 및 원인 분석 엄석화, 이수경, 윤여송 pp.86-94

참고문헌 (13건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

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번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Use of Expansion Turbines in Natural Gas Pressure Reduction Stations 네이버 미소장
2 Hedman, B. A., "Waste energy recovery opportunities for interstate natural gas pipelines." Interstate Natural Gas Association of America, (2008) 미소장
3 Rahman, M. M., “Power generation from pressure reduction in the natural gas supply chain in Bangladesh”, Transaction of the Mech. Eng. Div., The Institution of Engineers, Bangladesh, 41(2), 89-95, (2010) 미소장
4 Ardali, E. K., and Heybatian, E., "Energy Regenaration in Natural Gas Pressure Reduction Stations by Use of Gas Turbo-Expander; Evaluation of Available Potential in Iran", In proceedings 24th world gas conference, 5-9, (2009) 미소장
5 Howard, C., Oosthuizen, P., and Peppley, B., "An investigation of the performance of a hybrid turboexpander-fuel cell system for power recovery at natural gas pressure reduction stations", Applied Thermal Engineering, 31(13), 2165-2170, (2011) 미소장
6 Sung, T. and Kim, K. C., "Thermodynamic Analysis on Hybrid Molten Carbonate Fuel Cell -Turbo Expander System for Natural Gas Pressure Regulation", KIGAS, 18(2), 28-34, (2014) 미소장
7 Thermoeconomic assessment of a natural gas expansion system integrated with a co-generation unit 네이버 미소장
8 Thermodynamic analysis of the use of pressure exergy of natural gas 네이버 미소장
9 Ha, J. M., Hong, S., You, H. S. and Kim, K. C., "Turbo Expander Power Generation Using Pressure Drop in Natural Gas Pipeline", KIGAS, 16(3), 1-7, (2012) 미소장
10 Natural gas exergy recovery powering distributed hydrogen production 네이버 미소장
11 Ha, J. M., Hong, S. and Kim, K. C., “Thermodynamic analysis on the feasibility of turbo expander power generation using natural gas waste pressure”, KIGAS, 6(6), 136-142, (2012) 미소장
12 Lemmon, E. W., Huber, M. L., and McLinden, M. O., "NIST Standard Reference Database 23:Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROP. 9.0", (2010) 미소장
13 British Standard BS EN 12186:2000 Gas supply systems. Gas pressure regulating stations for transmission and distribution. Functional requirements. 미소장

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