The aim of this study is to analyze the performance of a parabolic trough solar collector (PTC) for water heating and to validate the model performance. The simulated model was compared, calibrated and verified with the experimental results. RMSE (Root mean square error) was used to calibrate the convective heat transfer coefficient between the absorber pipe and the ambient air which was the main factor affecting the heat transfer associated with the PTC. The calibrated model was better fitted with the experimental model. The maximum, minimum and mean deviation between the measured and predicted water temperatures differed only $0.81^{\circ}C$, $0.09^{\circ}C$ and $0.31^{\circ}C$ respectively in the calibrated model. RMSE values were decreased from 0.5389 to 0.4910, 0.0134 to 0.0125 and R-squared was increased from 0.9955 to 0.9956 after calibration. The temperature of water was increased from $33.7^{\circ}C$ to $48^{\circ}C$ in 12hour test. The thermal efficiency of the collector was calculated to be 55%. The calibrated model showed good agreement with the experimental data for model validation.
Adsorption is the most promising technology used to adsorb CO2 to reduce its concentration in the atmosphere due to its functional effectiveness. Various porous materials have been extensively synthesized to boost CO2 adsorption efficiency, for example, zeolite. Here, we report the synthesis process of zeolite adsorbent impregnated with amine, combining the benefit of these two substances. We compared conventional heating with microwave-assisted heating by varying concentrations of monoethanolamine in methanol (10% v/v and 40% v/v) as a liquid solution. The results showed that monoethanolamine impregnation helps significantly increase adsorption capacity, where adsorption occurs as a physisorption and not as chemisorption due to the adsorbent's steric hindrance effect. The highest adsorption capacity of 0.3649 mmol CO2 / gram adsorbent was reached by microwave exposure for 10 minutes. This work also reveals that a decrease in CO2 adsorption capacity was observed at a longer exposure period, and it reached a constant 40-minute adsorption rate. Impregnating activated zeolite with 40% monoethanolamine for 10 minutes in addition to microwave exposure (0.8973 mmol CO2 / gram adsorbent) is the maximum adsorption ability achieved.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.9
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pp.1249-1259
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2002
The present study investigates the convective heat/mass transfer inside a cooling passage of rotating gas-turbine blades. The rotating duct has various configurations made of ribs with 70。 attack angle, which are attached on leading and trailing surfaces. A naphthalene sublimation technique is employed to determine detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. The present experiments employ two-surface heating conditions in the rotating duct because the surfaces, exposed to hot gas stream, are pressure and suction side surfaces in the middle passages of an actual gas-turbine blade. In the stationary conditions, the parallel rib arrangement presents higher heat/mass transfer characteristics in the first pass, however, these characteristics disappear in the second pass due to the turning effects. In the rotating conditions, the cross rib present less heat/mass transfer discrepancy between the leading and the trailing surfaces in the first pass. In the second pass, the heat/mass transfer characteristics are much more complex due to the combined effects of the angled ribs, the sharp fuming and the rotation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.1
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pp.50-60
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1998
As a method to develop an enhanced heat transfer fluid, the fine particles of a phase-change material were mixed with a conventional heat transfer fluid. Paraffin, which can be obtained easily in domestic market, was used for the phase-change material and water was used as a carrier fluid. Fine liquid particles of paraffin were formed in water as an emulsion by using an emulsifier, and they were cooled rapidly to become solid particle, resulting in paraffin slurry. The average diameter of produced solid particles was inversely proportional to the amount of the added emulsifier, which was theoretically proved. The produced paraffin slurry was tested thermally in heat transfer test section having a constant-heat-flux boundary condition. The test section was made of a circular stainless-steel pipe, which was directly heated by the power supply having a maximum of 50 Volts-500 Amperes. DSC(Differential scanning calorimeter) tests showed that two kinds of phase change were involved in the melting of paraffin, and it was explained in two different ways. A five- region-melting model was developed by extending the conventional three-region-melting model, and was used to obtain the local bulk mean temperatures of paraffin slurry in the heating test section. The local heat transfer coefficient showed a maximum where the bulk mean temperature of the paraffin slurry reached at the melting temperature of paraffin.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.6
no.3
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pp.37-43
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2002
There have been numerous experimental studies for heat transfer measurement technique. This study investigates optical methods for measuring local heat transfer coefficient using thermochromic liquid crystal. Transient and steady methods have been utilized to measure local heat transfer coefficient on a cylinder with a cross flow. The steady method is based on the heat-coating technique and two transient methods adopt by-pass technique and insertion technique, respectively. Both techniques of transient method employ heating technique in which the flow is heated by using the electric heater and cooling technique which cools the preheated cylinder. Experimental results indicate that each methods have nearly similar results. Detailed discussions have been made for its own advantages and disadvantages.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.20
no.7
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pp.587-593
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2007
Oil-based nanofluids were prepared by dispersing spherical and fiber shaped $Al_2O_3$ and AlN nanoparticles in transformer oil. Two hydrophobic surface modification processes using oleic acid (OA) and polyoxyethylene alkyl acid ester (PAAE) were compared in this study. The dispersion stability, viscosity and breakdown voltage of the nanofluids were also characterized. $(Al_2O_3+AlN)$ mixed nanofluid was prepared to take an advantage of the excellent thermal conductivity of AlN and a good convective heat transfer property of fiber shaped $Al_2O_3$. For $(Al_2O_3+AlN)$ particles with 1 % volume fraction in oil, the enhancement of thermal conductivity and convective heat transfer coefficient was nearly 11 % and 30 %, respectively, compared to pure transformer oil. The nanofluid, containing $Al_2O_3+AlN$, successfully lowered the temperature of the heating element and oil itself during a natural convection test using a prototype transformer.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.14
no.4
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pp.57-66
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1990
In the design of an electric power plant, the capacity to meet the peak load demand is one of the important factors to be considered. This peak load usually occurs when the most of the cooling air conditioning systems are being operated during daytime in summer season, which inevitably entails the construction of an additional electric power plant. This study is aimed to carry out a basic experiment for the development of a cooling air conditioning system using the ice energy by the surplus electric power during the night-time. The experimental apparatus consists of four major parts; (1) the heating section consisting of the air duct and I.D. fan, (2) the cold section with the ice chamber, (3) the bundle of heat pipes made in a form of the staggered arrangement with ${C_y}/{d_o}$=2.0 and ${C_x}/{d_o}$=1.73, (4) the refrigerator system to cool down the ice chamber. This study involves an intensive experiment concerning the convective heat transfer of the air flow surrounding the bundle of heat pipes. This major experimental parameters are the amount of working fluid, the velocity of air and the working temperature. The major findings of the present study are as follows; (1) The optimum amount of the working fluid necessary for the horizontal heat pipes is much more than that for the vertical type. (2) The convective heat transfer coefficients of the air are coincided with the empirical equations of Grimson and ${\breve{Z}ukauskas}$. (3) The equation of the mean heat transfer coefficient obtained in the present study is ${N_um}=0.32 {Re_max^{0.63}}$.
In this study, by varying flow patterns, which is one of the hydraulic factors of FAC, a strategy to reduce pipe wall thinning by mass transfer has been investigated. A similarity between heat transfer and mass transfer was verified via theoretical analysis, and local convective heat transfer coefficients were analyzed using a commercial numerical analysis program. When ribs were installed inside and outside of the internal surface in the straight section of the pipe, the maximum local heat transfer coefficient was shown to decrease substantially by up to 24.9% compared to the basic flow depending on the position and shape of ribs. If a guide vein was inserted in the pipe elbow, the maximum local heat transfer coefficient decreased by up to 26.7% compared to the basic flow depending on the internal surface area of the pipe by the guide vein.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.9
no.3
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pp.85-91
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2005
Radiative heating of a liquid rocket base plane due to plume emission is numerically investigated. Calculation of flow and temperature fields around rocket nozzle precedes and thereby realistic plume shape and temperature distribution inside the plume are obtained. Based on the calculated temperature field, radiative transfer equation is solved by discrete ordinate method. With the sample rocket plume, the averaged radiative heat flux reaching the base plane is calculated about 5 kw/m$^{2}$ at the flight altitude of 10.9 km. This value is small compared with radiative heat flux caused by constant-temperature (1500 K) plume emission, but it is not negligibly small. At higher. altitude (29.8km), view factor between the base plane and the exhaust plume is increased due to the increased expansion angle of the plume. Nevertheless, the radiative heating disappears since the base plane is heated to high temperature (above 1000 K due to convective heat transfer.
In a small centrifugal compressor system, a high-speed motor needs to be developed to drive impellers directly. Heat is generated by both electrical heating due to copper coil resistance and aerodynamic heating in the gap between the rotor and stator in a high-speed motor. Removal of the heat is essential to the design of such motors since most magnetic materials are brittle and can be easily fractured by the heat. In the present study the cooling flow fields and temperature distributions are analyzed by using computational fluid dynamics simulation for a high-speed motor which has air cooling system as well as water cooling system. In the analysis, a conjugate heat transfer problem is solved by considering both convective heat transfer in the cooling system and conduction heat transfer in solid parts. Based on design drawings of a motor, air cooling system and water cooling system are analyzed to obtain temperature field and thus to check the coiling system performance. Also the cooling performance are studied for various flow rates of cooling air and water at the inlets.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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