Iea-cfbc
package.lua 80번째 줄에서 Lua 오류: module 'Module:Namespace detect/data' not found. IEA-CFBC는 Kitech, FEP융합연구단에서 개발한 Oxy-CFB 보일러 수치해석 기술 개발을 위해 n-CFBC 모델을 기반으로 한 1D 수치해석과 상용 수치해석 tool인 Barracuda를 활용한 3D 수치해석 지원 프로그램이다.
다만, IEA-CFBC는 공기 연소조건의 CFB 보일러에 대한 시뮬레이션 코드이기 때문에 공기조건에 맞춰져 있다. 그래서 순산소 연소 조건에서 순환 유동층 보일러의 운전특성을 분석하기 위해서는 질소가 아닌 이산화탄소를 고려해야 한다.
공기연소에서 순산소연소로의 전환은 단순히 질소에서 이산화탄소로의 가스전환에 그치지 않고 순환유동층 보일러의 연소특성에도 큰 영향을 끼치기 되는데, 이를 IEA-CFBC의 가스모델을 개조하여 순산소 조건에 맞도록 만든 것이 바로 FBRBuddy이다.
MATLAB,C,FORTRAN을 기반으로 한 연산 기능을 지원하며, Figure를 직접 형성하여 시뮬레이션을 진행하는 기능 및 보일러 환경에 따른 환경 시뮬레이션이 가능하다.
Introduction[편집]
 FBRBuddy | |
| 개발자 | 한국생산기술연구원 |
|---|---|
| 발표일 | 2022년 |
| 저장소 |
|
| 프로그래밍 언어 | C/FORTRAN/MATLAB |
| 엔진 | |
| 운영 체제 | 윈도우, macOS, 리눅스 |
| 플랫폼 | IA-32, x86-64 |
| 종류 | 수치 컴퓨팅 |
| 라이선스 | 사유 상용 소프트웨어 |
일반적으로 CFB 수치해석의 정확성은 1차적으로 수력학적 특성의 올바른 예측에 의해 결정된다.
1D의 경우 Two component adding model을 포함한 고체 체류량 예측모델을, 3D의 경우 다양한 Drag 모델을 0.1 MWth test-rig, 2 MWe 실증설비 실험결과와 비교 검증하여 최적 모델을 선정하였다.
개선된 수력학적 모델에 연소반응을 추가하여 수치해석을 수행하여 결과를 관찰해보니, 1D와 3D 수치해석 결과 비교를 통해 각각의 결과를 상호 검증하여 보일러 온도, 압력, 연소가스 조성 등 주요 인자에 대해 오차율 10% 이내 정확성을 가져 이를 실험설비 구축 단계에 활용하였고(설계 검증과 운전조건), 다양한 실험결과가 나온 시점에서는 이를 모델 검증에 활용하여 더 높은 정확성을 가지도록 설계하였다.
다만 실제 오퍼레이터들이 사용하는데 있어 GUI를 통해 간편하게 작동할 수 있도록 만드는 것이 중요하다고 생각되어 GUI로 작동가능하도록 설계하였다.
Strength[편집]
① 공정모사/수치해석
1D · 3D 수치해석 및 공정해석의 결과를 0.1 MWth test-rig 실험결과와 직접 연계하여 설계하였으므로, 기존의 상시 피드백 함으로써, 다른 자료들을 차용하여 기본 데이터로 활용해왔던 다수의 논문들과 차별화된 높은 수준의 Oxy-CFB 논문 생산이 가능하도록 하였다.
- Oxy-firing 연소효율 향상 (순산소 연소 기술)
- 외부 열교환기를 활용한 발전효율 향상
- 공정해석 및 1D · 3D 수치해석 업그레이드
- Oxy-CFB 보일러 CFD 모델링 고도화를 위해 IEA-CFBC 모델 개선을 통해 진보된 형태의 1D 해석 tool을 구축하고 수력학적 특성의 예측 성능을 향상시킨 IEA-CFBC 모델 FEP version을 개발하였다. 모델 개선의 전후 1D 해석 tool의 예측 특성을 비교한 결과 개선된 모델을 활용할 경우 실험결과를 보다 더 우수하게 예측할수 있음을 확인하였다.
- 기존 1D 모델의 경우 제한적인 실험결과에 기반한 결정상수 인자 (a, k)를 사용해 반응기 크기 및 입자의 종류, 입자 흐름영역(particle flow regime)이 다를 경우 잘 맞지 않는 한계가 있었다. 이런 한계를 극복하기 위해 B. Leckner의 Two component adding model을 적용해 유동층 보일러 해석에 가장 중요한 고체 체류량 예측 정확성과 Wirth (1990), Wen & Chen (1982), EMMS-Yang (2004), Xu (2006)의 Elutriation model 추가를 통해 수력학적 특성을 결정하는 주요 인자를 추가해줬다.
- 이를 바탕으로 3D 해석을 진행하고 그 결과를 바탕으로 실험기반 모델을 보완하면 높은 정확도의 수치해석 결과 산출이 가능하다.
- Oxy-CFB 보일러의 최적 운전을 위한 가이드 제공 등
② 연소 관련 기술
유동층 해석에 장점을 가지는 CPFD사의 BARRACUDA® 을 활용해 3D CFD 모델링 기반을 구축하고, 연소해석 모델 적용을 통해 CFB 보일러 해석 기법을 확립하였다.
연소반응은 같은 분야에서 가장 많이 사용되는 시뮬레이션 프로그램인 C3M 프로그램을 활용하여 연소반응을 포함하여 수치해석을 진행할 수 있다. 그 결과 연소가스 조성등 주요인자에 대해 오차율 10%정도의 정확도를 가지는 수치해석 결과 산출이 가능하다.
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