Harianto, Rachel Ananda;Aryapratama, Rio;Lee, Seockheon;Jo, Wonjin;Lee, Heon Ju
Applied Science and Convergence Technology
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제23권5호
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pp.248-253
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2014
Air Gap Membrane Distillation (AGMD) is one of several technologies that can be used to solve problems fresh water availability. AGMD exhibits several advantages, including low conductive heat loss and higher thermal efficiency, due to the presence of an air gap between the membrane and condensation wall. A previous study by Bhardwaj found that the condensation surface properties (materials and contact angle) affected the total collected fresh water in the solar distillation process. However, the process condition differences between solar distillation and AGMD might result in different condensation phenomena. In contrast, N. Miljkovic showed that a hydrophobic surface has higher condensation heat transfer. Moreover, to the best of our knowledge, there is no study that investigates the effect of condensation surface properties in AGMD to overall process performance (i.e. flux and thermal efficiency). Thus, in this study, we treated the AGMD condensation surface to make it hydrophobic or hydrophilic. The condensation surface could be made hydrophilic by immersing and boiling plate in deionized (DI) water, which caused the formation of hydrophilic aluminum hydroxide (AlOOH) nanostructures. Afterwards, the treated plate was coated using hexamethyldisiloxane (HMDSO) through plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The result indicated that condensation surface properties do not affect the permeate flux or thermal efficiency significantly. In general, the permeate flux and thermal efficiency for the treated plates were lower than those of the non-treated plate (pristine). However, at a 1 mm and 3 mm air gap, the treated plate outperformed the non-treated plate (pristine) in terms of permeate flux. Therefore, although surface wettability effect was not significant, it still provided a little influence.
Micromirrors supported by S-shape girders were fabricated and their angular deflections were measured using a laser-based system. A micromirror consists of a $50\mum\times50\mum$ aluminum plate, posts and an S-shape girder. Two electrodes were deposited on two corners of the substrate beneath the mirror plate. $50\times50$micromirror array were fabricated using the Al-MEMS process. The electrostatic force caused by the voltage difference between the mirror plate and one of the electrodes causes the mirror plate to tilt until the girder touches the substrate. Bial voltage of the mirror plate is between 25~35V and signal pulse voltage on both electrodes is $\pm5V$. A laser-based system capable of real-time two-dimensional angular deflection measurement of the micromirror was developed. The operation of the system is based on measuring the displacement of a HeNe laser beam reflecting off the micromirror. The resonant frequency of the micromirror is 50kHz when the girder touches the substrate and it is 25 when the micromirror goes back to flat position, since the moving mass is about twice of the former case. The measurement results also revealed that the micromirror slants to the other direction even after the girder touches the substrate.
본 논문에서는 탄소성 영역 내 패치 로딩 크기에 따른 알루미늄 합금 사각형 판의 초기 처짐 영향을 수치해석방법으로 이용한 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석을 수행하였다. 주변 지지조건은 단순지지로 가정하고 초기 처짐 크기(w/t), 종횡비(a/b), 세장비(b/t)를 고려하여 알루미늄 합금 A6082-T6 사각형 판의 임계 탄성 좌굴하중과 좌굴 후 거동을 검토하였다. 탄성 및 탄소성 대변형 시리즈 해석은 상용프로그램을 사용하였다. 초기 처짐 크기가 작을 경우 하중증가와 함께 면내 강성이 처음부터 감소하며 크기가 커질수록 훨씬 두드러지게 발생한다. 종횡비가 커질수록 초기항복강도는 점차 감소하며 판 두께가 두꺼울수록 패치 로딩 크기(l/b) 0.5 이후 초기 항복강도 감소비율은 얇은 두께보다 더 크게 발생한다.
Research is being actively conducted on the continuous thin plate casting method, which is used to manufacture magnesium alloy plate for plastic processing. This study applied a heat transfer solidification analysis method to the melt drag process. The heat transfer coefficient between the molten magnesium alloy metal and the roll in the thin plate manufacturing process using the melt drag method has not been clearly established until now, and the results were used to determine the temperature change. The estimated heat transfer coefficient for a roll speed of 30 m/min was 1.33 × 105 W/m2·K, which was very large compared to the heat transfer coefficient used in the solidification analysis of general aluminum castings. The heat transfer coefficient between the molten metal and the roll estimated in the range of the roll speed of 5 to 90 m/min was 1.42 × 105 to 8.95 × 104 W/m2·K. The cooling rate was calculated using a method based on the results of deriving the temperature change of the molten metal and the roll, using the estimated heat transfer coefficient. The DAS was estimated from the relationship between the cooling rate and DAS, and compared with the experimental value. When the magnesium alloy is manufactured by the melt drag method, the cooling rate of the thin plate is in the range of about 1.4 × 103 to 1.0 × 104 K/s.
As an advance study for the development of a heat sink for special purpose high power illumination, an investigation was made to find feasibility for the application of copper plated EP to a heat sink of small LED light of less than 10W installed in commercial product. In this study, the plated heat sink with EP copper was fabricated for the conventional LED light. It was used actually for finding heat radiation property and effectiveness of the heat sink accompanied with measurement of luminous intensity. The heat is radiated by transfer and dissipation only through the copper plated surface due to extremely low heat conductivity of EP in case of EP heat sink; however the total area of the plate plays the function of heat transfer as well as heat radiation in case of the aluminum heat sink. It seems that the volume difference of heat radiating material is so big that the temperature $P_1$ is 9.0~12.3% higher in 3W and 42.7~54.0% higher in case of 6W volume difference of heat radiating material is so big that the temperature $P_1$ is 9.0~12.3% higher in 3W and 42.7~54.0% higher in case of 6W even though heat transfer rate of copper is approximately 1.9 times higher than that of aluminum. It was thought that this is useful to utilize for heat sink for low power LED light with the low heating rate. Also, the illumination could be greatly influenced by the surrounding temperature of the place where it is installed. Therefore, it seems that the illumination installation environment must be taken into consideration when selecting illumination. Further study was expected on order to aims at development of an exterior surface itself made into heat radiation plate by application of this technology in future.
In this study, the frequency domain method which utilizes the evaluation of changes in the structural mode shape is adopted to identify regions which contain localized damages. Frequency response function (FRF) values corresponding to the modal frequency, analogous to the mode shape coefficients, are used since change in natural frequency of the system is usually insignificant for localized damage. This method requires only few sensors to obtain the dynamic response of the structure at specific locations to determine the FRF via fast-Fourier transform (FFT). Numerical examples of an aluminum plate, which includes damages of varying severity, locations and combinations of multiple locations, are presented to demonstrate the feasibility of the method. An experimental verification of the method is also done using an aluminum plate with two different degrees of damage, namely a half-through notch and a through notch. The inconsistency in attaining the FRF values for practical applications due to varying impact load may be overcome via statistical averaging, although large variations in the loading in terms of the contact duration should still be avoided. Nonetheless, this method needs special attention when the damages induce notable changes in the modal frequency, such as when the damages are of high severity or cover more extensive area or near the boundary where the support condition is modified. This is largely due to the significant decrease in the frequency term compared to the increase in the vibration amplitude. For practical reasons such as the use of limited number of sensors and to facilitate automation, extending the resolution of this method of identification may not be efficient. Hence, methods based on wave propagation can be employed as a complement on the isolated region to provide an accurate localization as well as to trace the geometry of the damage.
The formation of thick alloyed layer with high Si content have been investigated on the surface of Al alloy (A5083) plate by PTA process with Si powder. Hardening characteristics and wear resistance of alloyed layer was examined in relation to the microstructure of alloyed layer. Thick hardened layer in mm-order thickness on the surface of A5083 plate can be formed by PTA process with wide range of process condition by using Si powder as alloying element because of eutectic reaction of Al-Si binary alloy. High temperature and rapid solidification rate of molten pool, which are features of PTA process, enable the formation of high Si content alloyed layer with uniform distribution of fine primary Si paticle. High plasma arc current was beneficial to make the alloyed layer with smooth surface appearance in wide range of powder feeding rate, because enough volume of molten pool was necessary make alloyed layer. Uniform dispersion of fine primary Si particle with about 30${\mu}{\textrm}{m}$ in particle size can be obtained in layer with Si content ranging from 30 to 50 mass %. Hardness of alloyed layer increased with increasing Si content, but increasing rate of hardness differed with macrostructure of alloyed layer. Wear resistance of alloyed layer depended on $V_{si}$(volume fraction of primary Si) and was remarkably improved to two times of base metal at 20-30% $V_{si}$ without cracking, but no more improvement was obtained at larger $V_{si}$.
운송기계구조물의 제작에 사용되는 판재 알루미늄 합금재료는 일정한 피로응력조건하에서 두께에 따라 균열진전속도의 차이를 보인다. 이러한 두께효과는 판재 알루미늄합금의 주요한 피로파괴특성 중 하나이다. 본 연구에서는 일정한 피로응력조건하에서 실시한 후판 및 박판 Al 2024-T3 합금재료의 피로 시험을 통하여 두께효과를 파악하고, 이를 형상인자인 두께비, $R_t$ 및 하중인자인 두께별 등가유효응력확대비, $U_{i}^{equ}$에 의한 상호관계식, $U_{i}^{equ}=f(R_t)$로 나타내었다. 그리고 두께효과에 의한 후판 대비 박판시험편의 균열진전 지연거동을 ${\Delta}K$ 환산법을 사용하여 정량적으로 분석하였다. 두께효과의 경향을 정량으로 나타내기 위해 두께감소율(DoT)과 응력확대계수범위, ${\Delta}K$의 감소율(DoS) 등의 값을 구하여 이들 상호관계를 규명하였다.
Fatigue life and crack retardation behavior after penetration were experimentally examined using surface pre-cracked specimens of aluminium alloy 5083. The Wheeler model retardation parameter was used successfully to predict crack growth behavior after penetration. By using a crack propagation rule, the change in crack shape after penetration can be evaluated quantitatively. Advanced, waveform-based acoustic emission (AE) techniques have been successfully used to evaluate signal characteristics obtained form fatigue crack propagation and penetratin behavior in 6061 aluminum plate with surface crack under fatigue stress. Surface defects in the structural members are apt to be origins of fatigue crack growth, which may cause serious failure of the whole structure. The nondestructive analysis on the crack growth and penetration from these defects may, therefore, be one of the most important subjects on the reliability of the leak before break (LBB) design. The goal of the present study is to determine if different sources of the AE could be identified by characteristics of the waveforms produced from the crack growth and penetration. AE signals detected in four stages were found to have different signal per stage. With analysis of waveform and power spectrum in 6061 aluminum alloys with a surface crack, it is found to be capabilities on real-time monitoring for the crack propagation and penetration behavior of various damages and defects in structural members.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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