Lee, Yeon-Gun;Jang, Yeong-Jun;Choi, Dong-Jae;Kim, Sin
Journal of Energy Engineering
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v.24
no.1
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pp.42-50
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2015
To evaluate the heat removal capability of a condenser tube in the PCCS of an advanced nuclear power plant, a steam condensation experiment in the presence of noncondensable gas on a vertical tube is performed. The average heat transfer coefficient is measured on a vertical tube of 40 mm in O.D. and 1.0 m in length. The experiments covers the pressures of 2-4 bar, and the mass fraction of air ranges from 0.1 up to 0.7. From the experimental results, the effects of the total pressure and the concentration of air on the condensation heat transfer coefficient are investigated. The measured data are compared with the predictions by Uchida's and Tagami's correlations, and it is revealed that these models underestimate the condensation heat transfer coefficient of the steam-air mixture.
For the olefin recovery from polyolefin off-gas, the permeation behaviors of olefins and nitrogen were investigated through three kinds of PDMS membranes - cross-linked PDMS membranes, a polysiloxaneimide membrane, and oligo-PDMS modified PDMS membranes. Their pure gas permeabilities were measured as a function of operation temperature(-20 to $50^{\circ}C$) and pressure(1 to 25 atm) with ethylene($C_2\;H_4$), propylene($C_3\;H_6$), butylene($C_4\;H_8$), and nitrogen($N_2$) gases. The permeabilities of olefins and nitrogen highly depended upon the nature of PDMS membranes. Among these membranes, cross-linked PDMS membranes showed stable and high olefin/nitrogen selectivities over a wide operation pressure range and further study in various test conditions. Their permeability of olefin and nitrogen were governed by the condensation temperature(solubility selectivity) and plasticization, not the order of the size(diffusivity selectivity) of gases, which matched well with the general permeation behavior of rubbery polymeric membranes for condensable and non-condensable gases. With increasing feed pressure or decreasing feed temperature, the permeabilities of more condensible olefins increase highly, presumably due to high solubility and plasticization, but that of non-condensible nitrogen decreases slightly and thus, the selectivities of olefin/nitrogen increase highly.
Yoo, Ji Min;Lee, Dong Hun;Yun, Byong Jo;Jeong, Jae Jun
Journal of Energy Engineering
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v.25
no.2
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pp.1-20
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2016
A condensation heat transfer model is very important for the safety analysis of nuclear power plants. Especially, condensation under the presence of noncondensable gases (NCGs) is an important issue in nuclear safety because the presence of even a small quantity of NCGs in the vapor largely reduces the condensation rate. In this study, the condensation heat transfer model of the severe accident analysis code MELCOR 1.8.6 has been assessed using a set of condensation experiments performed under the thermal-hydraulic conditions similar to those inside a containment during design-basis accidents or severe accidents. Experiment conditions are categorized into 4 types according to the shape of the condensation surface: vertical flat plates, outer surface of vertical pipes, inner surface of vertical pipes, the inner surface of horizontal pipes. The results of the calculations show that the MELCOR code generally under-predicts the condensation heat transfer except the condensation on inner surface of vertical pipes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.8
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pp.811-819
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2012
An air-cooled condenser is a device that is used for converting steam into condensate by using ambient air. The air-cooled condenser is prone to suffer from a serious explosion when the condensate inside the tubes of a heat exchanger is frozen; in particular, tubes can break during winter. This is primarily due to the structural problem of the tube outlet of an existing conventional air-cooled condenser system, which causes the backflow of residual steam and noncondensable gases. To solve the backflow problem in such condensers, such a system was simulated and a new system was designed and evaluated in this study. The experimental results using the simulated condenser showed the occurrence of freezing because of the backflow inside the tube. On the other hand, no backflow and freezing occurred in the advanced new condenser, and efficient heat exchange occurred.
The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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v.13
no.3
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pp.141-147
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1984
2차원 채널 입구에서의 꿰떼 난류 유동하는 찬 물 위를, 같은 방향으로 빠르게 난류 유동하는 수증기의 응축은 액체필름 초기상태의 과냉 정도에 의하여서 응축능력이 정하여진다. 수증기와 액체의 채널 입구에서의 균일한 속도 및 온도, 그리고 채널 입구에서 액체와 증기가 차지하는 체적비, 즉 액체필름과 채널 높이를 알고 있을 때, 하류로 유동하면서 응축이 일어나는 현상을 예측하는 모델을 제안하고, 실험치와 비교한 것이다. 채널 입구에서 윗쪽으로는 더운 기체, 아래쪽으로는 찬 액체가 평행한 방향으로 유동하면서 접촉하고 평균적인 액체필름의 두께와 단열된 채널 벽체를 가정하여서, 기본방정식으로 연속방정식, 운동방정식을 세우고. 에너지와 운동량 전달 메카니즘 사이에 유사성이 존재한다고 가정하였으며, 전단응력의 크기는 필자의 모델을 적용하였다. 기본방정식을 기체 속도, 액체 속도, 필름의 두께, 압력에 대해서 수치해를 구하여서 동일조건 하에서 실험한 데이터와 비교하였다. 수증기와 액체 경계면에서의 전단응력은 매우 좋은 일치를 보여주고 있다.
Recently membrane-based gas separation has attracted a lot of attention due to the growing demands on energy efficient separation processes. Current membrane-based gas separation is dominant by polymer membranes and limited mostly to non-condensable gases rather than condensable gases such as hydrocarbon isomers due to the limitation s of polymer materials. Metal-organic framework (MOF) materials, consisting of metal ions and organic ligands, have received a tremendous attention as membrane materials due to high surface area, controllable pore structure, and functionality. In this review, we provide a recent development of MOF membrane preparation methods and their gas separation applications.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.3
no.5
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pp.337-349
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1991
Heat and mass transfer rates to spray water droplets for spray transients in a high pressure vessel have been predicted by two different droplet models: the complete mixing model and the non-mixing model. In this process, the ambient fluid surrounding the droplets is a real-gas mixture composed of saturated steam and noncondensable hydrogen gas at high pressure. The physical properties of the mixture are estimated by applying the concept of compressibility factor and using appropriate correlations. A computer program, DROPHMT, to calculate the heat and mass transfer rates for two different droplet models has been developed. As an illustrative application of the computer program to engineering practices, heat and mass transfer rates to spray water droplets for spray transients in a Pressurized Water Reactor (PWR) pressurizer have been calculated, and the typical results have been provided.
기체, 액체 고체상(相)이 섞여서 함께 흐르는 유동을 다상유동(multiphase flow)이라고 하며, 그 중 2개의 상이 섞여서 흐르는 경우를 2상유동(two-phase flow)이라고 일컫는다. 다상유동의 현상은 일상적인 생활에서도 많이 접하며(예컨대, 눈, 비가 내리는 현상, 안개, 황사, 스모그 현상 등) 특히 열전달과 관련하여 비등 및 응축을 수반하기도 한다. 특히 기계공학적 시스템에의 응 용측면에서는 다상유동의 전문지식이 증발기, 응축기 등 각종 열교환기기의 설계에 적용되므로 본 해설에서는 기체-액체(gas-liquid) 2상유동으로 그 내용을 한정하기로 한다. 2상(two-phase) 유동은 동일한 화학적 성분을 가진 물질이 서로 다른 상을 유지하면서 공존하여 흐른다는 점에서 2개의 다른 화학성분으로 구성된 2성분(two-component) 유동(예컨대 공기-물의 혼합유동)과는 엄밀하게는 다르나, 두 유동은 제반 형상이 유사하고, 해석 및 실험방법면에서도 많은 유사성이 있어서 총괄적으로 두 유동을 모두 2상유동이라고 칭하고 있다(1). 본 해설에서는 이러한 기체 -액체 2상유동분야에서 다루는 연구내용을 개괄적으로 소개하고자 한다.
Environmental problems caused by plastic waste have been continuously growing around the world, and plastic waste is increasing even faster after COVID-19. In particular, PP and PE account for more than half of all plastic production, and the amount of waste from these two materials is at a serious level. As a result, researchers are searching for an alternative method to plastic recycling, and plastic pyrolysis is one such alternative. In this paper, a numerical study was conducted on the pyrolysis behavior of non-condensable gas to predict the chemical reaction behavior of the pyrolysis gas. Based on gas products estimated from preceding literature, the behavior of non-condensable gas was analyzed according to temperature and residence time. Numerical analysis showed that as the temperature and residence time increased, the production of H2 and heavy hydrocarbons increased through the conversion of the non-condensable gas, and at the same time, the CH4 and C6H6 species decreased by participating in the reaction. In addition, analysis of the production rate showed that the decomposition reaction of C2H4 was the dominant reaction for H2 generation. Also, it was found that more H2 was produced by PE with higher C2H4 contents. As a future work, an experiment is needed to confirm how to increase the conversion rate of H2 and carbon in plastics through the various operating conditions derived from this study's numerical analysis results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.5
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pp.513-522
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2013
In the present work, a numerical study of a horizontal falling film evaporator in a multi-effect distillation (MED) plant is performed. Tube bundles in the evaporator are described as porous media, and a volume-averaged method is applied. To calculate the fluid flow and phase change in the evaporator due to heat transfer in the system, FLUENT and user-defined functions (UDF) are used. To observe the performance of the evaporator under different operational conditions, tests are conducted for a steam mass flux ranging from 0.5 to 2.5 $kg/m^2s$ in the horizontal tube, for mass fraction of the noncondensable gas in the tube inlet ranging from 0% to 1%, and for film Reynolds numbers ranging from 100 to 1,000 for the falling film. The evaporation rate increases with the steam mass flux and Reynolds number. In contrast, the evaporation rate decreases by 0.87% with a 1% increase in the mass fraction of the noncondensable gas in the tube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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