CFD를 사용한 개방형 해수온도차발전 플래시 증발기 성능 해석 (Flow Analysis of Open Cycle OTEC’s Flash Evaporator using CFD Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 27권 / 4호 / 47 ~ 55페이지
· 저자명 : 윤지원, 이호생, 문정현, 김세규

초록

개방형 해수온도차발전은 표층 해수를 증기의 형태로 직접 작동유체로 사용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 신재생에너지 발전 방식이다. 이때 해수의 증발은 해수 온도에서 포화압력 이하로 유지되는 증발기를 사용하여, 해수가 유입될 때 순간적으로 증발하는 플래시 증발을 통해 해수를 기화시킨다. 이러한 플래시 증발기의 증발 성능은 온도차발전 순 출력과 직접적으로 연관되는 핵심 요소기기이다. 이에 본 논문에서는 개방형 해수온도차발전의 발전 성능 향상을 위해 유동해석 프로그램인 Ansys Fluent를 사용하여 플래시 증발기의 다양한 환경 조건에 따른 최적의 증발 조건을 도출하고자 하였다. 해석 결과, 최적의 증발기 운용 조건은 분사각도 60º 이상, 저압 증발기 내부, 높은증발기 내부 및 해수 온도가 최적 조건임을 파악하였다. 이때 가장 이상적인 운전 조건에서는 1.83% 의 증발율을 보였으며, 최저 운전 조건에서는 1.43%의 증발율로, 증발 성능 약 28%의 차이를 나타내었다.

영어초록

Open cycle OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), is a method of making electricity by rotating turbine with the surface seawater itself as the working fluid. In order to carry out seawater evaporation at room temperature, it uses a flash evaporator, which is a low-pressure maintained chamber which vaporizes seawater at low saturation temperature condition. It is an important factor of the OTEC cycle efficiency, because the amount of vaporized seawater directly relates to the net output of the cycle. The evaporator is carried out using Ansys FLUENT. For the result, operating condition with spray angle over 60 degrees, low evaporator pressure, high evaporator and seawater temperature turned out to be the optimal performance conditions. For the ideal operating condition, evaporation ratio of 1.83% was drawn, and the least showed 1.43%, which is a 28% difference in evaporating performance.

참고자료

· 없음