The operation of a nuclear power plant relies on precalculated nuclear design predictions based on core calculations of various reactor states. The fuel temperature is a crucial factor in determining the reactor fuel behavior, but assessing the temperature variation in a fuel pellet taking into account neutron transport is challenging. Detailed simulation of the temperature behavior within the fuel pellet can be obtained by coupling of Monte Carlo neutron transport codes with thermal-hydraulics solvers. However, this approach is not practical for standard nuclear design calculations, and computationally cheaper and faster methods must be used. In nuclear core simulators, a concept of a single "effective temperature" that yields the same neutron response as in the case of the actual temperature shape is mainly applied. This paper evaluates various fuel temperature models used in nuclear core simulation calculations, ultimately recommending a new effective temperature model that considers the burnup correction.
Recently, a new type of solid oxide fuel cells has been developed employing extremely thin oxide electrolyte. These fuel cells are expected to operate at significantly reduced temperature compared to conventional solid oxide fuel cells. Accordingly, they may resolve the stability and material selection issues of high temperature fuel cells. Furthermore, they may eliminate the limitations of polymer membrane fuel cells whose operation temperature is under $100^{\circ}C$. In this paper, we review the electrolytes for intermediate temperature operation. Then, we discuss the current development of thin film solid oxide fuel cells that possibly operated at low temperatures.
Unlike conventional fuel types, fuel constituent redistribution and sodium intrusion into the fuel slug are the unique phenomena of the irradiated metallic fuel. A thermal calculation model on metallic U-10 wt.%Zr fuel rod for LMRs is developed with considerations given to these phenomena. The amount of constituent redistribution is estimated based on the thermotransport process. The temperature profile of fuel slug is predicted by taking into account of Zr redistribution, porosity formation and sodium logging effects. A sample calculation is performed and compared to experimental data in literature. As a result, the predicted redistribution and temperature profile are well agreed with experimental data, assuming that 15 times increment of ex-reactor diffusivity, $Q_{r}$$^{*}$ is -50 kJ/mole and sodium is infiltrated only outside of the fuel slug. Furthermore, the redistribution effects on fuel integrity and fuel temperature profile are discussed.d.
Hydrocarbon emission from spark ignition engines deeply relates with fuel evaporation mechanism. Therefore, fuel evaporation on the back of the intake valve is very important to understand fuel evaporation mechanism during engine warm up period. Intake valve heat transfer model was build up to estimate the amount of fuel evaporation on the intake valve back . Intake valve temperature was measured intake valve temperature is increased rapidly during few seconds right after engine start up and it takes an important role on fuel evaporation. The liquid fuel evaporation rate on the intake valve back proportionally increases as valve temperature increases, however its contribution slightly decreases as intake port wall temperature increases. The fuel evaporation rate on the valve back is about 40∼60% during engine warm-up period and it becomes about 20∼30% as intake port wall temperature increases. The estimation model also makes possible model also makes possible to review the effect of valve design parameters such as the valve mass and seat area on fuel evaporation rate through intake valve heat transfer.
The surface heat flux of nuclear fuel rod is the most important factor which can affect safety of reactor and fuel. If fuel rod surface heat flux exceeds the CHF(${\underline{C}}ritical$${\underline{H}}eat$${\underline{F}}lux$), fuel can be damaged. In case of double cooled annular fuel, which is under developing, contains two coolant channels. Therefore, a generated heat in the fuel pellet can move to inner or outer channel and heat flow direction is decided by both sides heat resistance which varied by dimension and material property change which caused by temperature and irradiation. The new program(called DUO) was developed. For the calculation of surface heat flux, a both sides convection by inner/outer coolant, s gap temperature jump and conduction in the fuel are modeled. Especially, temperature and time dependent fuel dimension and material property change are considered during the iteration. A sample calculation result shows that the DUO program has sufficient performance for annular fuel thermal hydraulics design.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권4호
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pp.379-384
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2011
This paper performs numerical prediction of fuel temperature in the fuel tanks of unmanned air vehicles for both ground static non-operating and in flight transient conditions. The calculation is carried out using a modified Dufort-Frankel scheme. For this calculation, it is assumed that a non-operating vehicle on the ground is subjected to repeating daily cycles of ambient temperature with solar radiation and wind under 1%, with a 20% probability of hot day conditions. The energy conservation equation is used as the governing equation to calculate heat transfer between the fuel tank surface and the ambient environment. Results of the present analysis may be used as the estimated initial values of fuel temperatures in a vehicle's fuel tank for the purpose of analyzing transient fuel temperatures during various flight missions. This research also demonstrates that the fuel temperature of the front tank is higher than that of the rear tank, and that the difference between the two temperatures increases in the later phases of flight due to the consumption of fuel.
As environment problem became a worldwide issue, countries are tightening regulations regarding greenhouse gas reduction and improvement of air pollution problems. With these circumstances, one of the renewable energies produced from biomass is getting attention. Bio-ethanol, which is applicable to SI engine, showed a positive effect on the PFI (Port Fuel Injection) type. However, Ethanol has a problem in homogeneous mixture formation because it has high latent heat of vaporization characteristics and in the GDI (Gasoline Direct Injection) type, mixture formation is required quickly after fuel injection. Particularly, South Korea is one of the countries with great temperature variation among seasons. With this reason, South Korea supply fuel additive for smooth engine operation during winter. Therefore, experimental study and investigation about application possibility of blending fuel is necessary. This paper demonstrates the spray characteristics by using the CVC direct injection and setting the bio-ethanol blending fuel temperature close to the temperature during each seasons: -7, 25, $35^{\circ}C$. The diameter and the width of the CVC are 86mm and 39mm. High-pressure fuel supply system was used for target injection pressure. High-speed camera was used for spray visualization. The experiment was conducted by setting the injection pressure and ambient pressure according to each temperature of bio-ethanol blending fuel as a parameter. The result of spray visualization experiment demonstrates that as the temperature of the fuel is lower, the atomization quality is lower, and this increase spray penetration and make mixture formation difficult. Injection strategy according to fuel temperature and bio-ethanol blending rate is needed for improving characteristics.
The performance of direct methanol fuel cells is affected by operating conditions such as, methanol feeding temperatures, methanol concentrations, and methanol flow rates during the operation in different environmental conditions. In this study, effects of the environmental temperature on performance of direct methanol fuel cells have been investigated in order to test a applicability of direct methanol fuel cell to the vehicle. The environmental temperature (ET) was varied from $-20^{\circ}C$ to $+30^{\circ}C$. The inside fuel cell temperature (CT) during test at various operating conditions was monitored and the performance of fuel cell was measured in the I-V polarization curve. With increasing the ET, the performance of the fuel cell was significantly improved and the CT also almost linearly increased. However, at below $0^{\circ}C$ ET, the DMFC showed very poor performance and needed to control CT or methanol feeding temperature (MFT), methanol flow rate(MFR) to obtain enough power of the vehicle.
This study presents a numerical simulation investigating hydrodynamic characteristics of high-temperature hydrocarbon aviation fuel injected through a plain orifice injector. The analysis encompassed the temperature range up to the critical point, and the obtained results were compared with prior experimental observations. The analysis unveiled that the injector's exit pressure remains equivalent to the ambient pressure when the fuel injection temperature is below the boiling point. However, when the fuel temperature surpasses the boiling point, the exit pressure of the injector transitions to the saturated vapor pressure corresponding to the fuel injection temperature. Consequently, the exit pressure of the injector increases in tandem with the rapid increase of the saturation vapor pressure due to escalating fuel temperatures. This rise in the exit pressure necessitates a proportional increase in fuel injection pressure to ensure a fixed fuel mass flow rate. Furthermore, the investigation revealed that the discharge coefficient obtained by applying the exit pressure instead of the ambient pressure did exhibit no decrease, but rather was maintained at a nearly constant value, comparable to its level below the boiling point.
국산 소형어선용 예연소실식 디젤기관의 연료유를 가열할 경우, 연소특성 및 기관성능에 미치는 영향에 관하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 연료유 분사시작점은 연료유 가열온도의 증가에 따라 늦어지는 경향을 나타냈으며, 특히 저부하 운전시 늦어지는 경향이 현저했다. 2) 연소최고압력점은 연료유 가열온도의 증가에 따라 늦어졌으며, 연소최고압력은 연료유 가열온도 증가에 따라 감소하였으나 부하의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 3) 연료소비율은 부하의 증가에 따라 감소하였으며, 연료소비율이 가장 작은 연료유의 최적가열온도는 15$0^{\circ}C$부근임을 나타내고 있다. 4) 그을음농도는 부하와 연료유 가열온도의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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