임계점 부근의 이산화탄소-메탄 혼합물의 관내 응축 열전달 특성 연구 (In-tube Condensation Heat Transfer Characteristics of CO2 with CH4 at Near Critical Pressure)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 34권 / 1호 / 10 ~ 19페이지
· 저자명 : 홍경희, 백원근, 윤린

초록

순수 이산화탄소와 CO2+CH4 혼합물의 관내 응축 열전달 특성을 CCS 공정에 대한 해상 수송 조건에서 실험적으로 고찰하였다. 관내 수송 중 CO2+CH4 혼합물의 열전달계수는 불순물 함량의 증가에 따라 약 10%, 응축압력의 증가에 따라 약 30.8% 감소하는 경향을 보이며, 질량유속의 증가에 따라 19%가량 증가하는 경향을 보였다. 또, 압력강하는 불순물 함량의 증가에 따라 약 59.7%, 응축압력의 증가에 따라 약 79.15% 감소하는 경향을 보였고, 질량유량의 증가에 따라 66.4% 증가하는 경향을 보였다. 혼합물 중 메탄 몰분율이 증가하면 CO2+CH4 혼합물의 응축 열전달계수는 혼합물의 열적 특성과 액막응축에 대한 비응축성 가스의 영향으로 인해 감소했다. CO2+CH4 혼합물의 응축 온도가 증가함에 따라 액체와 증기 간 낮은 밀도비, 계면전단 응력 감소, 계면운동의 감소 등으로 열전달계수가 감소했다. CO2+CH4 혼합물의 압력 강하는 CH4 몰분율이 감소함에 따라 증가했지만, 응축 온도가 감소함에 따라 압력 강하가 증가하였다. 메탄의 몰분율과 응축 온도가 압력강하에 미치는 영향은 액상과 기상 사이의 속도 차이로 잘 설명할 수 있다.

영어초록

The condensation heat transfer coefficient and pressure drop for pure CO2 and CO2+CH4 mixture were investigated under the near-critical condition, which simulates the CO2 transporting conditions under Carbon Capture and Storage (CCS) process. The experimental facility consisted of a test section, heat exchangers, mass flow meters, temperature sensors, a magnetic gear pump, and a differential pressure transducer. The test section made with a copper tube was assembled with Polyvinyl Chloride (PVC) pipe to form a double tube. The condensation temperature and mole fraction of CH4 in the CO2 mixture ranged from 20℃ to 30℃, and 1% to 5%, respectively. The mass flux was changed from 500, 600, and 700 kgm-2s-1. The two-phase flow pattern under the set conditions was estimated to be the annular flow. When the mole fraction of methane in the mixture increased from 1% to 5% at 20℃ of condensation temperature, the average condensation heat transfer coefficients and the pressure drop for CO2+CH4 decreased from 4.97% to 19.9%, and 30.0% to 54.5%, respectively, compared to those for pure CO2

참고자료

· 없음