폐합성수지 열분해 시스템 설계를 위한 기본설계 패키지 개발 및 반응기 격상 설계를 위한 전산유체역학 해석

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 폐합성수지 플랜트의 개념 설계 및 기본 설계에 적용할 수 있는 일련의 계산을 설계자가 손쉽게 사용할 수 있는 기본설계 패키지를 개발하였으며, 파일롯 플랜트의 설계에 직접 적용하였고 향후 격상 설계 시에도 적용할 수 있도록 하였다. 이러한 프로그램은 일련의 계산을 하나의 설계인자의 값이 바뀔 때마다 반복적으로 계산을 수행하여야 하는 플랜트 개발의 초기에 유용하게 활용될 수 있었으며, 향후 격상 설계 시에도 장치의 기본설계, PFD 및 P&ID 작성 등에 유용하게 사용될 수 있다고 판단된다.
10톤/일 열분해장치의 형상을 기준으로 하여 처리 용량이 2배 증가한 20톤/일 열분해장치의 격상 설계를 위한 전산유체역학 해석을 수행하였다. 기준 조건인 10톤/일 장치에서와 기하학적 상사를 유지하고자 동일한 형상을 채택하고, 체류시간을 동일하게 유지하는 조건과 전열면적을 2배 증가시키는 두 가지 경우에 대한 해석을 수행하였다. 유동 특성은 두 조건 모두 기준 조건과 거의 유사하였으며, 체류시간의 동일성을 유지한 경우에 전열량이 10톤/일 플랜트의 2배에 미미한 수준으로 부족하였지만 플랜트의 가격 경쟁력을 고려할 때에 현재의 형상을 유지하고 현재의 치수에다가 각 방향으로 ³√2배로 증가시키는 방안이 적절하다고 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Basic design package was developed for the development of plastic waste pyrolysis system and it was validated by well known process simulator, ASPEN. The result has been applied to the determination of the design and/or operating conditions of the major equipments of the system and to the preparation of PFD and P&ID. CFD analysis has been conducted for the scale-up design of pyrolysis reactor. Residence time based scale-up factor, with the same shape of 10 ton/day pyrolysis reactor, was found to be appropriate from viewpoints of both flow pattern and overall heat transfer rate for the design of 20 ton/day reactor.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. 서론
• 2. 기본설계 패키지 구성
• 3. 폐합성수지 열분해장치 격상 설계
• 4. 요약
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 이진욱, "폐합성수지 열분해장치의 열교환실 최적화를 위한 수치해석 연구" 한국에너지기후변화학회 6 (6): 16-33, 2011

2 조대형, "폐합성수지 열분해 장치 개발을 통한 재생연료 네트워크 구축 사업계획서" 2010

3 환경부, "폐기물 에너지화 정책 추진방향" 환경부 2008

4 이진욱, "에너지 환경 산업에서의 CFD 해석 및 설계에의 적용" 한국에너지기후변화학회 5 (5): 99-114, 2010

5 P. S. Bernard, "Turbulent Flow, Analysis, Measurement, and Prediction" John Wiley & Sons 2002

6 조지훈, "SCR 유동 최적화를 위한 수치적 연구" 2009

7 S. V. Patankar, "Numeriacl Heat Transfer And Fluid Flow" 태훈출판사 1991

8 F. Incropera, "Heat and Mass Transfer" John Wiley & Sons 2003

9 C. Borgnakke, "Fundamentals of Thermodynamics" John Wiley & Sons 2009

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