Lee Dong Uk;Lee Byoung Oon;Kim Young Gyun;Lee Ki Bog;Jang Jin Wook
Nuclear Engineering and Technology
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제35권4호
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pp.356-368
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2003
Material properties such as coolant specific heat, film heat transfer coefficient, cladding thermal conductivity, surface diffusion coefficient of the multi-bubble are improved in MACSIS-Mod1. The axial power and flux profile module was also incorporated with irradiation history. The performance and feasibility of the updated driver fuel pin have been analyzed for nominal parameters based on the conceptual design for the KALIMER breakeven core by MACSIS-MOD1 code. The fuel slug centerline temperature takes the maximum at 700mm from the bottom of the slug in spite of the nearly symmetric axial power distribution. The cladding mid-wall and coolant temperatures take the maximum at the top of the pin. Temperature of the fuel slug surface over the entire irradiation life is much lower than the fuel-clad eutectic reaction temperature. The fission gas release of the driver fuel pin at the end of life is predicted to be $68.61\%$ and plenum pressure is too low to cause cladding yielding. The probability that the fuel pin would fail is estimated to be much less than that allowed in the design criteria. The maximum radial deformation of the fuel pin is $1.93\%$, satisfying the preliminary design criterion ($3\%$) for fuel pin deformation. Therefore the conceptual design parameters of the driver fuel pin for the KALIMER breakeven core are expected to satisfy the preliminary criteria on temperature, fluence limit, deformation limit etc.
In this a set of constitutive equation relevant to the analysis of thermo-elasto-plastic materials with phase transformation during quenching process was presented on the basis of continuum thermo-dynamic. In calculating the transient thermal stresses, temperature between coolant and specimen(SM45C) surface was determined from the heat transfer coefficient. A calculation was made for specimen with 40mm in diameter quenched in coolant from $820^{\circ}C$ and the results are as follow. Stresses at starting point of transformation always show the maximum tensile value. Reverse of stresses takes place after completion of transformation of inner part at specimen.
A key element of the safety analysis is Loss of Coolant Analysis (LOCA) which must be performed using system thermal-hydraulic codes. These codes are extensively validated against separate effect and integral experiments. RELAP/SCDAPSIM is one such code that may be used to predict LBLOCA response in a CANDU reactor. The RD-14M experiment selected for the Best Estimate Plus Uncertainty study is a 44 mm (22.7%) inlet header break test with no Emergency Coolant Injection. This work has two objectives first is to simulate pipe break with RELAP and compare these results to those available from experiment and from comparable TRACE calculations. The second objective is to quantify uncertainty in the fuel element sheath (FES) temperature arising from model coefficient as well as input parameter uncertainties using Integrated Uncertainty Analysis package. RELAP calculated results are found to be in good agreement with those of TRACE and with those of experiments. The base case maximum FES temperature is 335.5 ℃ while that of 95% confidence 95th percentile is 407.41 ℃ for the first order Wilk's formula. The experimental measurements fall within the predicted band and the trends and sensitivities are similar to those reported for the TRACE code.
The most important advantage of nanoparticles is the increased thermal conductivity coefficient and convection heat transfer coefficient so that, as a result of using a 1.5% volume concentration of nanoparticles, the thermal conductivity coefficient would increase by about twice. In this paper, the effects of a nanofluid ($TiO_2$/water) on heat transfer characteristics such as the thermal conductivity coefficient, heat transfer coefficient, fuel clad, and fuel center temperatures in a VVER-1000 nuclear reactor are investigated. To this end, the cell equivalent of a fuel rod and its surrounding coolant fluid were obtained in the hexagonal fuel assembly of a VVER-1000 reactor. Then, a fuel rod was simulated in the hot channel using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation codes and thermohydraulic calculations (maximum fuel temperature, fluid outlet, Minimum Departure from Nucleate Boiling Ratio (MDNBR), etc.) were performed and compared with a VVER-1000 reactor without nanoparticles. One of the most important results of the analysis was that heat transfer and the thermal conductivity coefficient increased, and usage of the nanofluid reduced MDNBR.
Simulations of the thermally-induced residual stresses and birefringence in freely quenched plates of polycarbonate were performed by using the linear viscoelastic and photoviscoelastic constitutive equations for the mechanical and optical properties, respectively, and the first order rate equation for volume relaxation. The predictions for the birefringence showed good agreement with experimental measurements. However, for initial temperature close to the glass transition temperature, some differences existed around the surface layer. Based on the simulation, the influences of various cooling conditions on the residual stress and birefringence in plates were investigated. The residual stress and birefringence increased with increasing initial temperature, decreasing coolant temperature and increasing heat transfer coefficient of coolants.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제15권1호
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pp.25-33
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2007
The investigation has been made into the prediction of heat exchange performance of a counter flow type double-tube condenser for natural refrigerant mixtures composed of Propane/n-Butane or Propane/i-Butane in a smooth tube and micro-fin tube. Under various heat transfer conditions, mass flux, pressure drop and heat transfer coefficient of the mixed refrigerants were calculated using a prediction method, when the length of condensing tube, total heat transfer rate, mass flux and outlet temperature of coolant were maintained constant. Also, the predicted results were compared with those of HCFC22. The results showed that the mixed refrigerants of Propane/n-Butane or Propane/i-Butane could be substituted for HCFC22, while the pressure drop and overall heat transfer coefficient of the refrigerants were evaluated together.
This study conducted a research as to condensation heat transfer by using three types of flat micro multi-channel tubes with different processing of micro-fin and number of channels inside the pipes and different sizes of appearances. In addition, identical studies were conducted by using smoothing circular tubes with 5mm external diameter to study heat transfer coefficient. The condensation heat transfer coefficient showed an increase as the vapor quality and mass flux increased. However, each tube shows little differences compared to 400kg/m2s or identical in case the mass flux are 200kg/m2s and 100kg/m2s. The major reason for these factors is increase-decrease of heat transfer area that the flux type of refrigerant is exposed to the coolant's vapor with the effect of channel aspect ratio or micro-fin. In addition, the heat transfer coefficient was unrelated to the heat flux, and shows a rise as the saturation temperature gets lower, an effect that occurs from enhanced density. The physical factor of heat transfer coefficient increased as the channel's aspect ratio decreased. Additionally, the micro pin at the multi-channel type tube is decided as a disadvantageous factor to condensation heat enhancement factor. That is, due to the effect of aspect ratio or micro-fin, the increase-decrease of heat transfer area that the flux type of a refrigerant is exposed to the vapor is an important factor.
A cryogenic Mixed Refrigerant Joule-Thomson refrigeration cycle was designed to be applied to the semiconductor etching process with non-flammable constituents. 3-stage cascade refrigerator, single mixed refrigerant Joule-Thomson refrigerator, and 2-stage cascade type mixed refrigerant Joule-Thomson refrigerator are analyzed to figure out the coefficient of performance. Non-flammable mixture of argon(Ar), tetrafluoromethane(R14), trifluoromethane (R23) and octafluoropropane(R218) were utilized to analyze the refrigeration cycle efficiency. The designed refrigeration cycle was adapted to cool down the coolant of HFE7200(Ethoxy-nonafluorobutane, C4F9OC2H5) with certain constraints. Maximum coefficient of performance of the refrigeration system is obtained as 0.289 for the cooling temperature lower than -100℃. The detailed result of the coefficient of performance according to the mixture composition is discussed in this study.
This paper presents the variations obtained in heat flow rate and engine performance of a four-stroke cycle Diesel engine when there were changes in the temperature of cooling water, compression ratio, injection timing of fuel, and other factors. Heat dissipation of engine cylinder was calculated by the heat transfer coefficient of Nusselt's empirical equation and the analysis of distribution of temperature in cylinder barrel was obtained by the finite element method of two-dimensional steady state heat conduction. In this experiment, the out side temperature of cylinder liner was measured by the data logger, and the temperature distribution of liner was computed by the analysis of triangular finite element model under the assumption due to surface heat flux of cylinder inner surface. The results obtained by this study are as follows. Under the given operating condition, the temperature distribution of cylinder liner by using finite element method shows that the mean temperature of barrel is in accordance with the experimental results of Eichelberg and temperature difference is lower than 4.23.deg. C. The heat dissipation of engine decrease in accordance with the decrease of piston mean velocity, compression ratio, and the increase of coolant temperature. Influence on the delay of injection timing of fuel brings about the decrease of heat rejection over the cylinder at constant test conditions.
재생냉각 설계 프로그램을 개발하였으며 CFD 해석과 RTE 코드를 사용하여 결과를 검증하였다. 본 코드는 재생냉각 성능과 연소실 벽의 응력 예측을 주요 기능으로 하며 연소가스와 냉각유체의 열전달은 경험식을 사용하고 립의 핀효과는 이론 관계식을 이용하였다. 연소실 벽의 온도는 RTE 코드를 사용한 결과와 비교하여 최대 약 100 K 차이를 보였으며 열유속과 연소가스의 열전달 계수는 10 % 미만의 차이를 보였다. 벽온도의 차이는 핀효과의 과소평가에 기인한 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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