The reactivity controlled compression ignition (RCCI) is the technology that provides two different types of fuel to the combustion chamber with the advantage of significantly reducing particulate matter and nitrogen oxides emissions. However, due to the characteristics of lean combustion, combustion efficiency is worsened. The conventional type of pistons for conventional diesel combustion (CDC) has mostly been used in the researches on RCCI. Because the pistons for CDC are optimized to enhance flow and target spray, the pistons are unsuitable for RCCI. In this study, a piston that is suitable for RCCI is designed to improve combustion efficiency. The new piston was designed by considering the factors such as squish geometry, bowl depth, and surface area. The experiment was carried out by fixing the energy supply to 0.9kJ/cycle and 1.5kJ/cycle respectively. The two pistons were quantitatively compared in terms of thermal efficiency and combustion efficiency.
This study is a thermal and flow analysis of Organic Rankine Cycle (ORC) pipe line for 250 kW grade waste gas heat recovery. We attempted to obtain the boundary condition data through the process design of the ORC, which can produce an electric power of 250 kW through the recovery of waste heat. Then, we conducted a simulation by using STAR-CCM+ to verify the model for the pipe line stream of the 250 kW class waste heat recovery system. Based on the results of the thermal and flow analyses of each pipe line applied to the ORC system, we gained the following conclusion. The pressure was relatively increased at the pipe outside the refracted part due to the pipe shape. Moreover, the heat transfer amount of the refrigerant gas line is relatively higher than that of the liquid line.
For the continuous operation of a nuclear reactor, burnt fuel needs to be replaced with fresh fuel, where appropriate (ex-vessel) fuel handling is required. Particularly for the Sodium-cooled Fast Reactor (SFR) refueling, its process has unique challenges due to liquid sodium coolant. The ex-vessel spent fuel transportation should concern several design features such as the radiation shielding, decay-heat removal, and inert space separated from air. This paper proposes a new design optimization methodology of cask shielding to transport the spent fuel assembly in a prototype SFR for the first time. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm had been applied to design trade-offs between shielding and cask weight. The cask is designed as a double-cylinder structure to block an inert sodium region from the air-cooling space. The PSO process yielded the optimum shielding thickness of 26 cm, considering the weight as well. To confirm the shielding performance, the radiation dose of spent fuel removed at its peak burnup and after 1-year cooling was calculated. Two different fuel positions located during transportation were also investigated to consider a functional disorder in a cask drive system. This study concludes the current cask design in normal operations is satisfactory in accordance with regulatory rules.
Surfaces with various roughnesses were produced through laser processing, and the anisotropy and hydrophobicity of the surfaces were examined in the context of the microstructures. The fine particles transferred to the glass surface exhibited different sizes, and the roughness increased. Due to the change in the roughness, the liquid could not penetrate the space between the fine particles, and it was thus exposed to the air. We analyzed this phenomenon using the combined Wenzel and Cassie-Baxter models. Excessive fine particle formation on the substrate tended to increase the roughness and surface energy. The silver-glass-air contact analysis could clarify the mechanism of the reduction of the contact angle and differences in the metastable and stable states when the particles did not completely cover the glass substrate. The formation of microstructures with fine particles through the laser selective deposition led to the generation of an anisotropic surface as the water droplets diffused toward the glass substrate with a relatively high surface energy level.
Food waste is both an industrial and residential source of pollution, and there has been a great need for food waste reduction. As a preliminary step in this study, waste reduction is quantitatively modeled. This study presents two models based on kinetics: a simple kinetic model and a mass transport-shrinking model. In the simple kinetic model, the smaller is the reaction rate constant ratio k1, the lower the rate of conversion from the raw material to intermediate products. Accordingly, the total elapsed reaction time becomes shorter. In the mass transport-shrinking model, the smaller is the microbial decomposition resistance versus the liquid mass transfer resistance, the greater is the reduction rate of the radius of spherical waste particles. Results showed that the computed reduction of waste mass in the second model agreed reasonably with that obtained from a few experimantal trials of biodegradation, in which the microbial effect appeared to dominate. All calculations were performed using MATLAB 2020 on PC.
Lean combustion was applied to improve the thermal efficiency and emission in a single-cylinder, spark-ignition engine fueled with syngas. Under naturally aspirated conditions, the lean combustion significantly improved the thermal efficiency compared to the stoichiometric combustion, mainly due to the reduction in heat transfer loss. Intake air boost was applied to compensate the low power output of the lean combustion. The gross indicated power of 24.8 kW was achieved by increasing the intake pressure up to 1.6 bar at excess air ratio of 2.2. The nitrogen oxides showed near zero level, but the carbon monoxide emission was significant.
극초음속 순항 비행체에 탑재되어 운용 가능한 능동냉각시스템을 개발하기 위해서는 탄화수소 액체연료의 흡열반응을 이용한 재생냉각 기술에 대한 일련의 연구가 선행되어야 하며, 그 중에서도 광범위한 온도/압력 조건에서의 탄화수소 항공유에 대한 열물리적 물성치 획득과 함께 재생냉각시스템용 미세채널 내에서의 초임계 탄화수소의 유동/열전달/흡열분해 특성 등에 대한 연구가 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 최근 전세계적으로 수행되고 있는 효율적인 극초음속 비행체용 재생냉각시스템 개발을 위한 초임계 탄화수소 항공유의 냉각채널 내에서의 물성치/유동/열전달/흡열분해 특성에 관한 다양한 기술 및 그와 관련된 주요 연구 동향을 분석하였다.
We developed a chemiresistive anion sensor using highly conductive carbon nanotube fibers (CNTFs) functionalized with anion receptors. Mechanically robust CNTFs were prepared via wet-spinning utilizing the nematic liquid crystal properties of CNTs in chlorosulfonic acid (CSA). For anion detection, polymeric receptors composed of dual-hydrogen bond donors, including thiourea 1, squaramide 2, and croconamide 3, were prepared and bonded non-covalently on the surface of the CNTFs. The binding affinities of the anion receptors were studied using UV-vis titrations. The results revealed that squaramide 2 exhibited the highest binding affinity toward AcO-, followed by thiourea 1 and croconamide 3. This trend was consistent with the chemiresistive sensing responses toward AcO- using functional CNTFs. Selective anion sensing properties were observed that CNTFs functionalized with squaramide 2 exhibited a response of 1.08% toward 33.33 mM AcO-, while negligible responses (<0.1%) were observed for other anions such as Cl-, Br-, and NO3-. The improved response was attributed to the internal charge transfer of dual-hydrogen bond donors owing to the deprotonation of the receptor upon the addition of AcO-.
Two-phase flow, especially gas-liquid two-phase flow, has a wide application in industrial field. The diagnosis of two-phase flow parameters, which directly determine the flow and heat transfer characteristics, plays an important role in providing the design reference and ensuring the security of online operation of two-phase flow system. Computer tomography (CT) is a good way to diagnose such parameters with imaging method. This paper has proposed a novel image reconstruction method for thermal neutron CT of two-phase flow with improved simulated annealing (ISA) algorithm, which makes full use of the prior information of two-phase flow and the advantage of stochastic searching algorithm. The reconstruction results demonstrate that its reconstruction accuracy is much higher than that of the reconstruction algorithm based on weighted total difference minimization with soft-threshold filtering (WTDM-STF). The proposed method can also be applied to other types of two-phase flow CT modalities (such as X(𝛄)-ray, capacitance, resistance and ultrasound).
Interest in the use of semiconductor-based photocatalyst materials for the degradation of organic pollutants in a liquid phase has grown, due to their excellent performance and response to the light source. Herein, we fabricated a NiO-SiC-TiO2 ternary structured photocatalyst which had reduced bandgap energy, with strong activation under UV-light irradiation. The synthesized samples were examined using XRD, SEM, EDX, TEM, DRS, EIS techniques and photocurrent measurement. The results confirmed that the two types of metal oxides were well bonded to the SiC fiber surface. The junction of the new photocatalyst exhibited a large number of photoexcited electrons and holes. The holes tended to oxidize the water and form a hydroxyl radical, which promoted the decomposition of methylene blue. The close contact between the 2D SiC fiber and metal oxide semiconductors expanded the scope of absorption wavelength, and enhanced the usability of the ternary photocatalyst for the degradation of methylene blue. Among three synthesized samples, the NiO-SiC-TiO2 showed the best photocatalytic effect, and was considered to have excellent photoelectron transfer due to the synergy effect between the metal oxide and SiC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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