노즐의 열전달을 고려한 수소 충전 모델에 관한 연구

최지아; 지상원; 장지성

doi:10.3795/KSME-B.2023.47.12.615

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자료유형: 학술저널

저자정보: 최지아 (부경대학교) 지상원 (부경대학교) 장지성 (부경대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제47권 제12호(통권 제459호)

발행연도: 2023.12

수록면: 615 - 621 (7page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2023.47.12.615

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고압의 기체 수소가 충전소에서 차량 내 수소 저장 탱크로 유입되면 탱크 내부의 기체가 압축되면서 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승하면 탱크를 이루고 있는 소재의 기능이 약해지기 때문에 SAE J2601에서는 - 40°C ~ - 33°C로 냉각시켜 충전하도록 규정하고 있다. 낮은 온도로 냉각시켜 충전하면 대기 중의 수분으로 인하여 노즐과 충전구에 동결 현상이 발생한다. 이로 인해 노즐이 분리되지 않는 문제가 발생하여 수소차를 이용하는 사람들이 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 연구에서는 동결 문제에서 중요한 노즐 표면 온도를 계산하기 위해서 노즐의 재질과 크기를 고려하여 열전달을 모델링하였다. 개발한 모델 검증을 위하여 시뮬레이션 결과와 SAE J2601에서 제시한 실험 결과를 비교하였다.

#Hydrogen Charging Station(수소 충전소) #Heat Transfer(열전달) #Modeling(모델링)

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Standard J2601_201407, 2014, Fueling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicles, SAE International, USA.

Standard J2601_201612, 2016, Fueling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicles, SAE International, USA.

Monde, M., Woodfiled, P., Takano, T. and Kosaka, M., 2012, “Estimation of Temperature Change in Practical Hydrogen Pressure Tanks Being Filled at High Pressure of 35 and 70 MPa,” International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 37, pp. 5723~5734.

Cebolla, R. O., Acosta, B., Miguel, N. and Moretto, P., 2015, “Effect of Precooled Inlet Gas Temperature and Mass Flow Rate on Final State of Charge during Hydrogen Vehicle Refueling,” International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 40, pp. 4698~4706.

Hirake, W. and Mitsuishi, H., 2015, “Freeze of Nozzle & Receptacle During Hydrogen Fueling,” International Conference on Hydrogen Safety, Yokohama, Japan.

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