DAILY PAPER REVIEW

0110_Performance prediction of hydraulic energy recovery (HER) device with novel mech...

 

 

1. 논문 제목 및 저자 
Performance prediction of hydraulic energy recovery (HER) device with novel mechanics for small-scale SWRO desalination system
저널: Desalination
저자: Jiaxi Sun, Yue Wang*, Shichang Xu, Shichang Wang, Yuxin Wang 
저자의 배경: Tianjin Key Laboratory Membrane Science & Desalination Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China
State Key Laboratory of Chemical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China

2. 논문 요약
       이 논문은 hydraulic energy recovery(HRE) device가 설치된 SWRO process를 수학적 모델링을 이용한, 공정 performance 예측 및 specific energy consumption 계산 산정에 대해 다루어 지고 있다. 논문에서 저자는 지금까지 energy recovery device의 디자인은 수학적 모델의 시뮬레이션 결과가 아닌, 실험적이고 경험적인 지식에 기반해서 이루어져 왔다고 지적하고 있다. 고로 이번 연구는 시뮬레이션 결과를 통해 최적의 HER device 디자인을 찾기 위한 목적으로 연구가 이루어 졌다고 저자는 언급하고 있다. 
     논문의 내용 전개는 HER device의 수학적 모델을 만들고, process내 에너지 밸런스(유입과 유출)를 계산하여 장치의 효율성을 계산하는 모델, 그리고 specific energy consumption을 계산할 수 있는 수학적 모델들을 만든다. 그런 다음, 이 모델을 기반으로 각기 다른 상황(생산수 유량이 일정한 조건, 생산수 유량이 일정하지 않은 조건, 그리고 이 두 조건에서 feed pressure을 50-55-60bar로 달리했을 조건)을 만들어 그에 따른 recovery rate과 specific energy consumption을 시뮬레이션을 돌린다, 그런 다음 최종적으로 SWRO 공정의 performance 예측을 수행하고 있다. 
결과는 다음과 같다. SWRO 공정 내 운전 조건과 HER 변수들을 동일하게 맞췄을 때, 생산수 유량을 일정하게 맞췄을 때가 일정하지 않을 때 보다 specific energy consumption가 더 크다라는 결론을 내린다. 또한 다른 시뮬레이션 결과를 기반으로, 에너지 회수장치의 작동을 위해 사용되고 있는 feed pressure 크기가 작으므로, 에너지 회수장치 내 central rod의 직경을 작게 하여, feed pressure을 높이고, 그에 따라서 압력전달 효율도 높일 수 있다고 언급한다. 
부가적인 시뮬레이션 결과로 저자는 1m3/h 규모의 플랜트에서 HER device를 달았을 때와 그렇지 않았을 때의 에너지 소비량을 계산하였는데 결과는 10kWh/m3 에서 3.0 kWh/m3로 감소함을 보여주고 있다.

3. 논문의 독창성
 기존의 energy recovery device의 최적의 디자인을, 실험적이고 경험적인 지식에 기반한 것이 아닌, 수학적 모델의 시뮬레이션 결과를 통하여 접근하였다는 점.

4. 우리 연구실에 적용가능성
 이 논문에서 에너지 회수장치와 관련된 수학적인 식들을 앞으로의 에너지 회수장치 연구에 참고하면 좋을 듯 하다. 

5. Reviewer e-mail: jkh@gist.ac.kr

첨부 (1)
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