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밀폐사이클을 적용한 LNG 연료탱크의 단열 특성연구
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | 김남국 | - |
| dc.date.accessioned | 2019-12-16T02:41:19Z | - |
| dc.date.available | 2019-12-16T02:41:19Z | - |
| dc.date.issued | 2017 | - |
| dc.identifier.uri | http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/11325 | - |
| dc.identifier.uri | http://kmou.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002328691 | - |
| dc.description.abstract | Recently the LNG(liquefied natural gas) public buses and LNG-fueled container trucks have been introduced to prevent the air pollution in metropolitan areas. As the LNG temperature in fuel tank is as low as -162℃, the thermal and structural effects of tank components need to be studied in order to keep liquid phase as long as possible by reducing heat leakage from outside ambient. The LNG for buses is stored in horizontal tank that is insulated with Mylar sheet and high vacuum between annular space of double-walled tanks. As the stored cryogenic liquid evaporates over 6.0% daily by the present insulation system, more efficient storage tank, that can reduce the evaporation rate, might be newly required. This research invented new triple tanks, that has middle tank having closed-cycle insulation filled with R134a refrigerant which evaporated by absorbing intake heat from ambient prior to LNG evaporation. The heat transfer rate and temperature distribution of tank body and support system were evaluated by FLUENT, and the thermal stress and strain were analysed using ANSYS. The results showed that the rate of heat transfer from outer vessel to inner one was reduced significantly compared with the common double tank having super insulation only. By the experimental evaluation, it showed that the evaporation rate of liquid nitrogen was 2.54% per day, whereas the national approval law for LNG fuel tank regulated the evaporation rate of 6.0% or below. New developed tank could be highly efficient LNG storage tank for vehicles and would help LNG fuel system safe. | - |
| dc.description.tableofcontents | List of Tables ⅳ List of Figures ⅴ Abstract ⅶ Nomenclature ⅸ 1. 서 론 1.1 연구 배경 1 1.2 연구 목적 및 내용 2 2. 종래 LNG연료탱크의 구조 및 전열 특성 2.1 LNG 연료 특성 4 2.1.1 LNG의 물성 4 2.1.2 LNG의 공급 및 기화 에너지량 5 2.1.2.1 LNG의 공급공정 5 2.1.2.2 LNG 기화에너지의 엔탈피 선도 6 2.1.2.3 LNG의 상태에 따른 특성 7 2.2 LNG탱크용 극저온 재료 특성 8 2.2.1 저온 금속재료의 설계 8 2.2.1.1 9% Ni강 8 2.2.1.2 AL합금 9 2.2.1.3 오스테나이트계 스테인리스강 9 2.3 종래 LNG연료탱크의 구조 11 2.4 종래 LNG연료탱크의 몸체 단열구조 및 해석 13 2.4.1 극저온 용기의 단열 설계 13 2.4.1.1 극저온 유체 저장용 단열 13 2.4.1.2 폼 단열재 13 2.4.1.3 펄라이트 진공 단열재 14 2.4.1.4 Super insulation (Multilayer 진공 단열) 15 2.5 종래 LNG연료탱크의 지지시스템 해석 17 2.5.1 LNG연료탱크의 지지시스템 구조 17 2.5.2 지지시스템의 열 및 응력해석 18 2.5.2.1 전도열전달 관계식 18 2.5.2.2 몸체 및 지지시스템 열전달 해석 19 2.5.3 몸체 및 지지시스템 열응력해석 23 2.5.4 LNG연료탱크의 Sloshing 유동 해석 26 3. LNG연료탱크의 설계 및 제작 3.1 슈퍼단열재인 Mylar의 단열 특성 실험 28 3.1.1 실험장치 구성 28 3.1.2 Mylar 장수에 따른 단열효과 30 3.1.3 Mylar와 paper(국산)의 장수에 따른 단열효과 31 3.2 LNG연료탱크의 밀폐사이클 설계 32 3.2.1 LNG연료탱크의 밀폐사이클 시스템 32 3.2.2 밀폐사이클의 적용 냉매 33 3.2.2.1 냉매 R134a의 특성 34 3.2.2.2 폐열회수 사이클 내부 냉매의 운전 압력과 온도 35 3.2.3 밀폐사이클 열교환기 설계 36 3.2.3.1 기체냉매 재액화 회수용 열교환 면적 산정 36 3.2.3.2 관외부 열전달계수 산정 37 3.2.3.3 관내부 열전달계수 산정 38 3.2.3.4 열교환기 규격 40 3.3 LNG연료탱크 규격 설계 41 3.3.1 설계기준 사양 41 3.3.2 탱크 내외통 두께 산정 43 3.3.2.1 탱크 내통 두께 산정 43 3.3.2.2 탱크 외통 두께 산정 43 3.3.2.3 R134a 냉매충전 중간통 설계 44 3.3.3 내용적 설계 44 3.3.4 용량 계산 45 3.4 탱크 설계도 및 모델링 46 3.5 LNG연료탱크 제작 51 3.5.1 연료탱크 제작 51 4. 성능평가 및 고찰 4.1 연료 탱크의 단열성능시험 53 4.1.1 내압시험 및 기밀시험 53 4.1.2 진공시험 53 4.1.3 단열 성능시험 54 4.1.3.1 LNG탱크 기화량 산정식 55 4.1.3.2 슈퍼단열 벽체의 단열성능 산정식 57 4.1.3.3 슈퍼단열 저장탱크 벽체의 전열 산정식 58 4.2 밀폐사이클 적용 LNG연료탱크의 단열시험 60 4.2.1 LNG탱크 단열성능 및 기화량 60 4.2.1.1 밀폐사이클에 냉매가 없는 경우 기화량 실험 60 4.2.1.2 밀폐사이클을 적용한 경우 기화량 실험 61 4.3 실험결과 탱크의 열전도도 62 4.3.1 일 기화량 62 5. 결론 63 감사의 글 65 참고문헌 66 | - |
| dc.format.extent | 69 | - |
| dc.language | kor | - |
| dc.publisher | 한국해양대학교 대학원 | - |
| dc.title | 밀폐사이클을 적용한 LNG 연료탱크의 단열 특성연구 | - |
| dc.type | Dissertation | - |
| dc.date.awarded | 2017-02 | - |
| dc.contributor.department | 대학원 냉동공조공학과 | - |
| dc.description.degree | Master | - |
| dc.subject.keyword | 삼중 탱크, 밀폐사이클, 열전달, 액화천연가스, 저장탱크, 슈퍼 단열, 열응력, 열변형, 증발율 | - |
| dc.type.local | Text | - |
| dc.title.translated | A Study on the Thermal Analysis of the Closed-cycle Insulation System for Fuel Tank in LNG Vehicle | - |
| dc.identifier.holdings | 000000001979▲000000006780▲000002328691▲ | - |
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