73-74 2023 [춘계학술대회]
| 제목 | 수소 충전용 공급시스템 내의 온도 및 차압 변화에 따른 유량 계수 특성 분석 |
|---|---|
| 분야 | 모빌리티 동력 및 구동시스템 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 오승훈(공주대학교), 김재광(태광후지킨), 김용기(태광후지킨), 서현규( 공주대학교) |
| Key Words | Discharging coefficient(Cv, 유량 계수), Hydrogen receptacle(수소 리셉터클), Hydrogen storage system(수소 충전 시스템), Shut-off valve(수소 밸브), Pressure differential(차압) |
| 초록 |
본 연구에서는 수소 충전 시스템에 사용되는 Receptacle과 Shut-off valve의 온도 변화 및 출구 압력 조건 변화에 따른 유량 특성의 분석을 목적으로 실험 및 수치 해석을 진행하였다. 수소 충전 시스템은 Receptacle, Shut-off valve, Manifold, Hydrogen tank로 구성되며, 해석 진행을 위해 Receptacle, Shut-off valve 내부의 유로 형상은 실제 제품을 참고하여 단순화 후 적용하였다. 해석 수행을 위해 난류 유동 모델은 모델을 적용하였으며, 실제 운전 조건인 입구 압력 3.26 MPa, 출구 압력 2.36 MPa을 기본 운전 조건으로 설정하였고, 작동 유체인 수소의 온도 조건은 233K, 363K 및 출구 압력을 0.25 MPa, 0.50 MPa 간격으로 변경하여 해석을 수행하였다. 온도와 출구 압력 변경에 따른 Pressure distributions, Velocity distributions, Turbulent kinetic energy 특성 파악을 통해 Receptacle과 Shut-off valve 유로에서의 Velocity distributions, Pressure distributions, Discharging coefficient(Cv) 결과를 확인하였다. 해석 결과, 출구 압력이 감소함에 따라 차압이 증가하여 Cv가 증가하는 결과를 확인하였고, Shut-off valve의 경우, 출구 압력이 기본 운전 조건인 2.36 MPa에 비해 입구 압력과 출구 압력의 차이가 가장 작은 2.61 MPa, 2.86 MPa 조건에서 Cv 값이 0.187, 0.182로 확인되어 기준 Cv 값을 충족하는 것으로 확인하였다. 또한, Receptacle의 경우, 출구 압력 및 온도 조건 변경에 따른 Cv 비교 분석 결과, 233K에서 363K으로 조건 변화의 경우, Cv 값이 약 0.02~0.05 이상 증가하는 것으로 확인되었고, 온도 조건 변화가 유량 성능 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. |
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