As information technology fusion is accelerated, the researches to improve the quality and productivity of crops inside a plant factory actively progress. Advanced growth environment management technology that can provide thermal environment and air flow suited to the growth of crops and considering the characteristics inside a facility is necessary to maximize productivity inside a plant factory. Currently running plant factories are designed to rely on experience or personal judgment; hence, design and operation technology specific to plant factories are not established, inherently producing problems such as uneven crop production due to the deviation of temperature and air flow and additional increases in energy consumption after prolonged cultivation. The optimization process has to be set up in advance for the arrangement of air flow devices and operation technology using computational fluid dynamics (CFD) during the design stage of a facility for plant factories to resolve the problems. In this study, the optimum arrangement and air flow of air circulation fans were investigated to save energy while minimizing temperature deviation at each point inside a plant factory using CFD. The condition for simulation was categorized into a total of 12 types according to installation location, quantity, and air flow changes in air circulation fans. Also, the variables of boundary conditions for simulation were set in the same level. The analysis results for each case showed that an average temperature of 296.33K matching with a set temperature and average air flow velocity of 0.51m/s suiting plant growth were well-maintained under Case 4 condition wherein two sets of air circulation fans were installed at the upper part of plant cultivation beds. Further, control of air circulation fan set under Case D yielded the most excellent results from Case D-3 conditions wherein air velocity at the outlet was adjusted to 2.9m/s.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.11
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pp.745-753
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2016
Micro methanol-steam reformer for fuel cell can effectively produce hydrogen as reforming response to steam takes place in low temperature (less than $250^{\circ}C$). This study conducted numerical research on this reformer. First, study set wall temperature of the reformer at 100, 140, 180 and $220^{\circ}C$ while methanol conversion efficiency was set in 0, 0.072, 3.83 and 46.51% respectively. Then, porosity of catalyst was set in 0.1, 0.35, 0.6 and 0.85 and although there was no significant difference in methanol conversion efficiency, values of pressure drop were 4645.97, 59.50, 5.12 and 0.45 kPa respectively. This study verified that methanol-steam reformer rarely responds under the temperature of $180^{\circ}C$ and porosity does not have much effect on methanol conversion efficiency if the fluid flowing through reformer lowers activation energy by sufficiently contacting reformer.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.7
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pp.690-698
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2010
Contamination of groundwater resources by organic chemicals has become an issue of increasing environmental concern. Surfactant-enhanced aquifer remediation (SEAR) is widely recognized as one of the most promising techniques to remediate organic contaminations in-situ. Solutions of surfactant or surfactant with polymer are used to dramatically expedite the process, which in turn, may reduce the treatment time of a site compared to use of water alone. In the design of surfactant-based technologies for remediation of organic contaminated aquifers, it is very important to have a considerable analysis using extensive numerical simulations prior to full-scale implementation. This study investigated the formation and flow of microemulsions during SEAR of organic-contaminated aquifer using the finite difference model UTCHEM, a three-dimensional, multicomponent, multiphase, compositional model. The remediation process variables considered in this study were the sequence of injection fluids, the injection and extraction rate, the concentrations of polymer in surfactant slug and chase water, and the duration of surfactant injection. For each variable, temporal changes in injection and production wells and spatial distributions of relative saturations in the organic phase were compared. Cleanup time and cumulative organic recovery were also quantified. The study would provide useful information to design strategies for the remediation of nonaqueous phase liquid-contaminated aquifers.
Polymer flooding for enhancing hydrocarbon production injects into a reservoir polymer solution that is viscous. It is very important to monitor the behavior pattern of the polymer solution in order to evaluate the effectiveness of polymer flooding. To monitor the distribution of polymer solution and thus fluid substitution within the reservoir, we first construct seismic and resistivity rock physics models (RPMs), which are functions of reservoir parameters such as rocks and type of fluid, fluid saturation. For the seismic and resistivity RPMs, responses of seismic and electromagnetic (EM) tomography are numerically simulated as polymer injection, using two dimensional (2D) staggered-grid finite difference elastic modeling and 2.5D finite element EM modeling algorithms, respectively. In constructing RPM for EM tomography, three different reservoir rocks are considered: clean-sand, dispersed shale-sand, and sand-shale lamination rocks. The polymer solution is assumed to have 2 wt% of polymer as normally generated, while water is freshwater or saltwater. Further, neutron logging is also considered to check its sensitivity to polymer flooding. The techniques discussed in the paper are important in monitoring not only hydrocarbon but also geothermal reservoirs.
In order to select suitable bioreactor type inhibiting cell stress during submerged culture of Tricholoma matsutake mycelium, the growth characteristics and ergosterol contents were investigated using the external-loop type of air-lift bioreactor (ETAB), balloon type of air bubble bioreactor (BTBB) and column type of air bubble bioreactor (CTBB). Dry weights of the T. matsutake in the BTBB, ETAB and CTBB were 12 g, 11.4 g, and 9.5 g per 1 litter, respectively. BTBB, ETAB and CTBB reached stagnant phases 16, 20, and 24 days after cultivation, respectively, The BTBB was more suitable for liquid culture of T. matsutake mycelium compared to other bioreactors owing to much mycelia product and short culture period. The ergosterol contents produced by the mycelium in the bioreactors were in sequence of BTBB, CTBB, and ETAB at every growth phase. BTBB might affect the mycelium on producing the smallest size of pellets. BTBB and CTBB got the mycelium precipitated and coagulated under operation of bioreactor sparser, whereas ETAB shown no effect of above phenomenon. A renovated bioreactor combined between a balloon shape of BTBB and an external-loop of ETAB was developed to enhance the efficiency of culture technique.
Chanho Kim;Minshick Choi;Chonghyo Joo;A-Reum Lee;Yun Gun;Sungho Cho;Junghwan Kim
Korean Chemical Engineering Research
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v.62
no.3
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pp.214-224
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2024
Valves play an essential role in a chemical plant such as regulating fluid flow and pressure. Therefore, optimal selection of the valve size and type is essential task. Valve size and type have been selected based on theoretical formulas about calculating valve sizing coefficient (Cv). However, this approach has limitations such as requiring expert knowledge and consuming substantial time and costs. Herein, this study developed a model for predicting valve sizes and types using machine learning. We developed models using four algorithms: ANN, Random Forest, XGBoost, and Catboost and model performances were evaluated using NRMSE & R2 score for size prediction and F1 score for type prediction. Additionally, a case study was conducted to explore the impact of phases on valve selection, using four datasets: total fluids, liquids, gases, and steam. As a result of the study, for valve size prediction, total fluid, liquid, and gas dataset demonstrated the best performance with Catboost (Based on R2, total: 0.99216, liquid: 0.98602, gas: 0.99300. Based on NRMSE, total: 0.04072, liquid: 0.04886, gas: 0.03619) and steam dataset showed the best performance with RandomForest (R2: 0.99028, NRMSE: 0.03493). For valve type prediction, Catboost outperformed all datasets with the highest F1 scores (total: 0.95766, liquids: 0.96264, gases: 0.95770, steam: 1.0000). In Engineering Procurement Construction industry, the proposed fluid-specific machine learning-based model is expected to guide the selection of suitable valves based on given process conditions and facilitate faster decision-making.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.10
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pp.675-680
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2017
Considering that most sewage treatment facilities have a water head of less than 2.0 m and a constant flow rate, the development of a small hydro power generation device capable of maintaining stable power generation and efficiency is urgently needed. In this study, a numerical analysis using the CFD code was carried out to develop a drag force type vertical axis hydro turbine for the improvement of the production efficiency of small-scale hydro energy underlow flow velocity conditions. The blade pressure changes and internal flows were analyzed in the presence or absence of hydro turbine blade holes at a flow velocity of less than 2.0 m/s. The pressure distribution of the hydro turbine blades with holes was found to be about 5.1 % lower than that of the hydro turbine blades without holes. The analysis of the internal flow around the water tank and hydro turbine blade revealed that the flow velocity varied with the vector distribution and that the flow velocity of the hydro turbine blades with holes was 5.6 % less than that of the hydro turbine blades without holes. It is believed that forming a hole in the blade may be helpful for its structural safety.
Neohesperidin is a natural new nutrition sweetener, widely existing in plants of dry citrus peel, which can be derived from extraction. Since the sweetness is 1,300-1,500 times greater than that of sugar, neohesperidin are widely used in fruit juices, wines, beverages, bakeries and pharmaceutical formulations, and are particularly suitable for consumption by diabetic patients. However, the yield of extraction from citrus peel waste is very low. In this study optimal yield conditions were determinedusing response surface methodology (RSM) in order to increase the neohesperidin extraction yield. The critical factors for maximum extraction yield were selected extraction pressure ($x_1$), extraction time ($x_2$), and concentration of ethanol ($x_3$). As a result, the extraction yield was improved when the extracting pressure increased. The extraction yield also increased in a time-dependent manner. When adding ethanol as an assistance solvent to the supercritical carbon dioxide, extraction yield was increased as more ethanol concentration was added. Finally, the extraction yield of neohesperidin was improved to about 162.22% compared to ethanol extraction as a conventional method.
Song, Seo Young;Kim, Bitnarae;Nam, Myung Jin;Lim, Sung Keun
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.18
no.4
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pp.223-231
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2015
Self-potential (SP) is sensitive to groundwater flow and there are many causes to generate SP. Among many mechanisms of SP, pore-fluid flow in porous media can generate potential without any external current source, which is referred to as electrokinetic potential or streaming potential. When calculating SP responses on the surface due to geothermal fluid within an engineered geothermal system (EGS) reservoir, SP anomaly is usually considered to be generated by fluid injection or production within the reservoir. However, SP anomaly can also result from geothermal water fluid within EGS reservoirs experiencing temperature changes between injection and production wells. For more precise simulation of SP responses, we developed an algorithm being able to take account of SP anomalies produced by not only water injection and production but also the fluid of geothermal water, based on three-dimensional finite-element-method employing tetrahedron elements; the developed algorithm can simulate electrical potential responses by both point source and volume source. After verifying the developed algorithm, we assumed a simple geothermal reservoir model and analyzed SP responses caused by geothermal water injection and production. We are going to further analyze SP responses for geothermal water in the presence of water production and injection, considering temperature distribution and geothermal water flow in the following research.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.7
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pp.1267-1273
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2022
Although the Korea shipbuilding industry has recently been receiving most of the orders for ships in the world, production processes are being disrupted due to a shortage of manpower at the production site. This is because the workers quit the shipyard as both work and wages were reduced due to the long slump in the shipbuilding industry. The main reason for the increase in orders was the large-scale orders for Qatar LNG carriers, and the situation in which the technical specifications required for ships are becoming more complex is also working to an advantage. Because the contract delivery time is of utmost importance for ships, the dock launch plan is the most important management item among the shipyard's major processes. The structure to be built in the dock may be a hull that has left the design work or a finished vessel, and in some cases, it is often at the level of some blocks of the hull. When launching, the hull is affected by the hogging or sagging moment due to the fluid force, and securing the safety of the structural strength of the block connection is of utmost importance. In a normal process, the connecting member launches after welding has been completed, but in actual shipbuilders, quick decision-making is needed on the conditions for securing structural safety to comply with the docking schedule. In this study, a detailed analysis method and applicability using a bending stress evaluation method and finite element analysis modelling were analyzed to rationally judge the above-mentioned problems from an engineering point of view. The main contents mentioned in the thesis can be used as good examples when conducting similar structural strength evaluations in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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