In this study, the energy and economic analysis of KIER Zero Energy Solar House (KIER ZeSH) was carried out. KIER ZeSH was designed and constructed in the end of 2009 for the purpose of more than 70% energy self-sufficiency in total load as well as less than 20% of additional construction cost. The several building energy conservation technologies like as super insulation, high performance window, wast heat recovery system, etc and renewable energy system. The renewable heating and cooling system is a kind of solar thermal system combined with geo-source heat pump as a back-up device. The capacity of 3.15kW solar BIPV system was also installed on the roof. The measurement by monitering system of ZeSH was conducted for one year from November 2009 to October 2010. The energy self-sufficiency and economic analysis were conducted based on the this monitering result. As a result, the energy self sufficiency is about 83% which is higher than that of the target and the payback period is 11 years.
In mechanical design, optimization procedures have mostly been implemented solely by CAE codes combined by optimization routine, in which the model is built, analyzed and optimized. In the complex geometries, however, CAD is indispensable tool for the efficient and accurate modeling. This paper presents a method to carry out optimization, in which CAD and CAE are used for modeling and analysis respectively and integrated in an optimization routine. Application Programming Interface (API) function is exploited to automate CAD modeling, which enables direct access to CAD. The advantage of this method is that the user can create very complex object in Parametric and automated way, which is impossible in CAE codes. Unigraphics and ANSYS are adopted as CAD and CAE tools. In ANSYS, automated analysis is done using codes made by a script language, APDL(ANSYS Parametric Design Language). Optimization is conducted by VisualDOC and IDESIGN respectively. As an illustrative example, a mold design problem is studied, which is to minimize temperature deviation over a diagonal line of the surface of the mold in contact with hot glass.
A simplified model for predicting microsegregation during columnar-dendritic solidification of binary alloys is developed, in which back diffusion, dendrite arm coarsening and dendrite tip undercooling are simultaneously incorporated. The inclusion of tip undercooling is accomplished by modifying the initial conditions of the existing solute diffusion model, in such forms that tip undercooling depresses the beginning of solidification below the liquidus temperature, and that the secondary arm spacing evolves in accordance with the minimum undercooling theory. Sample calculations for the well-known benchmark system show that the present predictions not only consist with the extablished limiting cases, but also agree favorably with the available experimental data within a reasonable tolerance. In particular, a typical decreasing trend in the eutectic fraction at high cooling rates is successfully resolved. Comparison of the individual and combined effects of characteristic parameters in reference with the limiting cases reveals the interactions among parameters. Every parameter plays the role of reducing the eutectic fraction, and the degree of influence depends primarily on the cooling rate. Coarsening enhances the effect of tip undercooling, while suppressing that of back diffusion. A vigorous back diffusion seems to restrain the apperance of the undercooling effect. Overall, each contribution of the three parameters to microsegregation is estimated to be of the same order, which suffices to justify the present study.
The refrigeration cycle of automobile air-conditioners is simulated in an effort to provide a computational tool for optimum thermodynamic design. In the simulation, thermodynamic and heat transfer analysis was performed for the four major components : evaporator, condenser, compressor, and expansion valve. Effectiveness-NTU method was used for modeling both evaporator and condenser. The evaporator was divied into many subgrids and simultaneous cooling and dehumidifying analysis was performed for each grid to predict the performance accurately. Blance equations were used to model the compressor instead of using the compressor map. The performance of each component was checked against the measured data with CFC-12. Then, all the components were combined to yield the total system performance. Predicted cycle points were compared against the measured data with HFC-134a and the deviation was found to be less than 5% for all data. Finally, the system model was used to predict the performance of CFC-12 and HFC-134a for comparison. The results were very reasonable as compared to the trend deduced from the measured data.
The dissolution and precipitation of Nb, which has been known as strong carbide-forming element, play a key role in controlling phase transformation kinetics of microalloyed steels. In this study, we analyzed both numerically and experimentally the precipitation behavior of Nb-microalloyed steel and its effect on the austenite decomposition during cooling. Nb precipitation in austenite matrix could be predicted by the thermo-kinetic software MatCalc, in which interfacial energy between precipitate and matrix is calculated. The simulated precipitation kinetics fairly well agrees with the experimental observations by TEM. Austenite decomposition, which is strongly affected by Nb precipitation during cooling, was measured by dilatometry and was modeled on the basis of a Johnson-Mehl-Avrami-Kolmorgorov(JMAK) equation. It was confirmed that the dissolved Nb delays the austenite decomposition, whereas, the precipitated Nb accelerates phase transformation during the austenite decomposition.
For a $CO_2$ one-stage twin rotary compressor, a T-shaped suction port was used to effectively supply the suction gas stream into two individual suction chambers of the twin cylinders. Suction gas pulsations were observed in the pressure sensor signals and these were simulated by using the acoustic modeling of Helmholz resonators in parallel. The module of acoustic modeling was combined to a computer simulation program for the compressor performance. Validation of the simulation program has been carried out for a bench model compressor in a compressor calorimeter. Cooling capacity and the compressor input power were reasonably well compared between the simulation and the calorimeter test. Particularly, good agreement on P-V diagram between the simulation and the test was obtained.
Yubin Kim;Kihwan Kim;Seungcheol Ryu;Hojun Cha;Seokho Kim
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제26권1호
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pp.25-30
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2024
High-temperature superconducting rotors offer advantages in terms of output-to-weight ratio and efficiency compared to conventional phase conduction motors or generators. The rotor can be cooled by conduction cooling, which attaches a cryocooler, and by refrigerant circulation, which uses circulating liquid or gas neon, helium and hydrogen. Recent work has focused on environmental issues and on high-temperature superconducting motors cooled with liquid hydrogen that can be combined with fuel cells. However, to ensure smooth supply and return of the cryogenic cooling fluid, a cryogenic rotational coupling between the rotating and stationary parts is necessary. Additionally, the development of a sealing structure to minimize fluid leakage applicable to the coupling is essential. This study describes the design and performance evaluation of a non-contact sealing method, specifically a labyrinth seal, which avoids power loss and heat load caused by friction in contact sealing structures. The seal design incorporates a spiral flow path to reduce leakage using centrifugal force, and computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to analyze the flow path and rotational speed. A performance evaluation device was configured and employed to evaluate the designed seal. The results of this study will be used to develop a cryogenic rotational coupling with supply and return flow paths for cryogenic applications.
본 논문에서는 IT 기술을 접목한 초저온 순환 냉각 방식의 전신 관리 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 다음과 같은 특징들을 가진다. 첫 번째로 초저온으로 냉각된 질소가스를 관리기 내부에서 순환시킴으로서 유지비용을 최소화한다. 두 번째로 온도센서와 산소농도센서로 측정된 정보를 기초로 질소가스를 공급하여 안전한 초저온 전신관리를 제공한다. 세 번째로 사용자의 신장을 입력한 후에 전자동 리프트를 이용하여 제어 가능한 편리한 초저온 전신관리를 제공한다. 네 번째로 접근이 쉽고 조작이 편리한 GUI 및 전신관리 시스템 운영을 위한 관리자 전용 웹 프로그램의 GUI를 제공한다. 제안된 시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는 온도센서 정확도는 세계 최고 수준인 ±5%의 범위에서 측정이 되었고, 전신관리 온도범위는 세계 최고 수준(-110℃ ~ -140℃)보다 넓은 -110℃ ~ -150℃의 범위가 측정되었다. 또한, 습도는 세계 최고 수준인 40% 미만으로 측정이 되었고, 산소농도도 세계 최고 수준인 18% 이상으로 측정되었다. 따라서 본 본문에서 제안한 IT 기술을 접목한 초저온 순환 냉각 방식의 전신 관리 시스템의 성능이 세계 최고 수준과 동일한 결과를 산출하였기 때문에 그 효용성이 입증되었다.
Thermal environment of city is getting worse due to severe urban heat island caused by climate change and urbanization. Green roof improves the urban thermal environment and save the cooling energy in buildings. This study presented a green roof combined with a storage system that stores rain-water and supplies water through a wick and evaluated the temperature reduction effect as surface temperature and amount of evapotranspiration. For about a week, the surface temperature using a infrared thermal imager and the evapotranspiration by recording change of module weight were measured at intervals of 30 minutes from sunrise to sunset. The results show that the mean surface temperature of the green roof was 15.4 degrees lower than that of the non-green roof from 12:00 P.M. to 14:00 P.M. There was no significant difference between mean surface temperature of green roof with and without storage system immediately after rain, but more than a week after rain, there was a difference with average of 2.49 degrees and maximum of 4.72 degrees. The difference in daily amount of evapotranspiration was measured to be 1.66 times on average. As drought stress increased over time, the difference in daily amount of evapotranspiration and surface temperature between with/without storage system increased simultaneously. The results of the study show a more excellent cooling effect of green roof combined with the rainwater storage system.
Fossil fired power plant produces the electric energy by using a thermal energy by the combustion of fossil fuels as like oil, gas and coal. The exhausted flue gas by the combustion of oil etc. contains usually many contaminated species, and especially sulfur-content has been controlled strictly and then FGD (Flue Gas Desulfurization) facility should be installed in every fossil fired power plant. To minimize the content of contaminations in final exhaust gas, high corrosive environment including sulfuric acid (it was formed during the process which $SO_2$ gas combined with $Mg(OH)_2$ solution) can be formed in cooling zone of FGD facility and severe corrosion damage is reported in this zone. These conditions are formed when duct materials are immersed in fluid that flows on the duct floors or when exhausted gas is condensed into thin layered medium and contacts with materials of the duct walls and roofs. These environments make troublesome corrosion and air pollution problems that are occurred from the leakage of those ducts. The frequent shut down and repairing works of the FGD systems also demand costs and low efficiencies of those facilities. In general, high corrosion resistant materials have been used to solve this problem. However, corrosion problems have severely occurred in a cooling zone even though high corrosion resistant materials were used. In this work, a new technology has been proposed to solve the corrosion problem in the cooling zone of FGD facility. This electrochemical protection system contains cathodic protection method and protection by coating film, and remote monitoring-control system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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