저온 폐열을 이용한 가습-제습 담수화 시스템의 성능 최적화에 대한 실험적 연구

Title
저온 폐열을 이용한 가습-제습 담수화 시스템의 성능 최적화에 대한 실험적 연구
Other Titles
Experimental investigation on the performance optimization of humidification-dehumidification desalination system using low-grade waste heat
Author
유찬호
Alternative Author(s)
Yoo, Chan Ho
Advisor(s)
김영득
Issue Date
2022. 2
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
물 부족 문제가 전 세계적으로 심화됨에 따라 해수담수화 기술은 이에 대한 해결책이 될 수 있다. 다양한 해수담수화 기술 중에서 폐열 활용이 가능하고 공정이 단순한 가습-제습 해수담수화(humidification-dehumidification de-salination, HDH) 기술은 생활용수 공급이 열악한 도서 및 해안지역과 같은 소형 담수화 설비가 필요한 지역에 안정적인 담수 공급이 가능하다. 본 연구에서는 실험실 규모의 저온 폐열(45–70℃)을 이용한 HDH 담수화 시스템을 설계 및 제작하였고, 여름철 평균 해수 온도인 25℃의 해수를 제습기의 냉각수로 사용하였다. TPR(tri pack ring)을 가습기 충진재로 사용한 HDH 시스템의 성능은 다양한 운전조건(공급수 유량, 공급공기 유량, 공급공기 온도, 공급수 온도)에 대하여 평가하였다. 그리고 앞서 도출한 운전조건(공급수 유량: 0.9 L/min, 공급공기 유량: 3.5kg/min, 가습기 공급공기 온도: 70℃, 가습기 유입수 온도: 55℃) 하에서, 가습기 충진재(small pall ring(SPR), large pall ring(LPR), intalox saddle ring(ISR), snowflake ring(SFR))가 HDH 시스템 성능에 미치는 영향을 평가 및 분석하였다. 이때, 지름이 16 mm인 SPR을 가습기의 충진재로 사용했을 때, HDH 시스템의 담수생산량은 1398 mL/h로 가장 높았다. 그리고 해수담수화 기술로서 HDH 시스템의 적용 타당성 검증은 시스템의 성능평가에 사용한 해수와 생산수의 수질 분석과 WHO 및 EPA 음용수 수질 기준과의 비교를 통해 수행하였다. |As the global water crisis worsens, desalination technology can be the solution for this. Among the various desalination technology, the HDH(humidification-dehumidification desalination, HDH) technology using low-grade waste heat energy, has a simple process and is cost-efficient. Accordingly, water shortages can be solved in islands and coastal areas where small-scale decentralized desalination fa-cilities are required. In this study, a lab-scale HDH desalination system, powered by low-grade waste heat energy(45–70℃), is designed and developed. Seawater at 25℃, the average seawater temperature in summer, was supplied to the dehumidifier. The performance of the HDH system that uses Tri-Pack Rings(TPR) as packing type was assessed by analyzing several operation variables, such as feed flow rate, air flow rate and temperatures of the air and feed. In addition, under the previously derived op-erating conditions(feed flow rate: 0.9 L/min, air flow rate: 3.5 kg/min, air temperature: 70°C, feed temperature: 55°C), The system performance was evaluated and analyzed for a variety of packing type, such as Small Pall Ring(SPR), Large Pall Ring(LPR), Intalox Saddle Ring(ISR), Snow Flake Ring(SFR). The observations showed that when 16mm SPR were used as packing type, the maximum yield was the greatest, at 1398 mL/h. The feasibility of the developed HDH system as a desalination technology was also verified by comparing the quality of the generated water to the WHO and EPA drinking water standards.
URI
http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000592109https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/168037
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > MECHANICAL DESIGN ENGINEERING(기계설계공학과) > Theses (Master)
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