In lots of application to heat exchanger systems, closed two-phase thermosyphons are tilted from a horizontal. If the tilt angle, especially, is less than 30$^{\circ}$, the operational performances of thermosyphon are highly dependent on tilt angle. The present study was conducted to better understand such operational behaviors as mech-anni는 of phase change, and flow patterns inside a tilted thermosyphon. For experiment, an ethanol thermosyphon with a 35% of fill charge rate was designed and manufactured, using a copper tube with a diameter 19mm and a length 1500mm. Through a series of test, the tilt angle was kept constant at each of 4 different values in the range 10~25deg. and the heat supply to the evaporator was stepwisely increased up to 30㎾/$m^2$. When a steady state was established to the thermosyphon for each step of thermal loads, the wall temperature distribution and vapor temperature at the condenser were measured. The wall temperature distributions demonstrated a formation of dry patch in the top end zone of the evaporator, with a values of temperature 20~4$0^{\circ}C$ higher than the wetted surface for a moderate heat flux q≒20㎾/$m^2$. Inspite of the presence of hot dry patch, however, the mean values of boiling heat transfer coefficient at the evaporator wall were still in a good agreement with those predicted by Rohsenow's formula, which was based on nucleate boiling. For the condenser, the wall temperatures were practically uniform, and the measured values of condensation heat transfer coefficient were 1.7 times higher than the predicted values obtained from Nusselt's film condensation theory on tilted plate. Using those two expressions, a correlation was formulated as a function of heat flux and tilt angle, to determine the total thermal resistance of a tilted thermosyphon. The correlation formula showed a good agreement with the experimental data within 20%.
The purpose of this study is to compare calculated pollutant loadings using pollutant load unit factors and vector type coverage, and expected mean concentration(EMC) and raster type of digital elevation model(DEM). This study is also focusing on comparison of the advantages and the disadvantages of the two methods, and seeking for a method of calculation of pollutant loadings using DEM. Estimation of pollutant inputs using pollutant load unit factors has limitations in identifying seasonal variations of pollutant loadings. Seasonal changes of runoffs should be considered in the calculation of pollutant loadings from catchments into reservoirs. Evaluation of pollutant inputs using runoff-coefficient and EMC can overcome these drawbacks. Proper EMC and runoff-coefficient values for the Koeup stream catchments of the Koheung estuarine lake were drawn from review of related papers. Arc/Info was employed to establish database of spatial and attribute data of point and non-point pollutant sources and characteristics of the catchments. ArcView was used to calculate point and non-point pollutant loadings. Pollutant loads estimated with either unit factors-coverages, i.e., pollutant load unit factors and vector coverages f point sources and land use, or EMC and digital elevation mode(DEM) were compared with stream monitoring loads. We have found that some differences were shown between monitoring results and estimated loads by Unit Factors-Coverage and EMC-DEM. Monthly variations of pollutant loads evaluated with EMC-DEM were similar to those with monitoring result. The method using EMC-DEM can calculate accumulated flows and pollutant loads and can be utilized to identify stream networks. A future research on correcting the difference between vector type stream using flow direction grid and digitalizing vector type should be conducted in order to obtain more exact calculation of pollutant loadings.
본 연구는 구획화재의 출입구를 통한 연기밀도를 정량적으로 측정하고 측정기법의 신뢰성을 평가하기 위해 불확실성 해석을 수행한다. 메탄 화재 강도에 따른 축소모형 구획공간의 출입구 상층부를 통해 유출되는 연기 유동에 대해 광소멸 측정을 수행하고 Bouguer's의 법칙을 적용하여 연기밀도를 산정하였다. 광투과율, 경로길이, 질량비광소멸상수에 대하여 연기밀도의 측정 불확실도를 평가하였으며 계산된 연기밀도 측정의 확장불확실도는 20% 정도이며 신뢰수준은 95% 이다. 준정상상태의 화재 발열량에 대하여 출입구에서의 평균 연기밀도를 산정하였으며 구획공간내부의 총괄당량비 증가에 따라 출입구의 연기농도가 선형적으로 증가하는 경향을 보였다.
This paper presents a sole application of boundary element method to the conjugate heat transfer problem of thermally developing laminar flow in a thick walled pipe when the fluid velocities are fully developed. Due to the coupled mechanism of heat conduction in the solid region and heat convection in the fluid region, two separate solutions in the solid and fluid regions are sought to match the solid-fluid interface continuity condition. In this method, the dual reciprocity boundary element method (DRBEM) with the axial direction marching scheme is used to solve the heat convection problem and the conventional boundary element method (BEM) of axisymmetric model is applied to solve the heat conduction problem. An iterative and numerically stable BEM solution algorithm is presented, which uses the coupled interface conditions explicitly instead of uncoupled conditions. Both the local convective heat transfer coefficient at solid-fluid interface and the local mean fluid temperature are initially guessed and updated as the unknown interface thermal conditions in the iterative solution procedure. Two examples imposing uniform temperature and heat flux boundary conditions are tested in thermally developing region and compared with analytic solutions where available. The benchmark test results are shown to be in good agreement with the analytic solutions for both examples with different boundary conditions.
An experimental study was carried out to measure the heat transfer coefficient in flow boiling to mixtures of HFC-l34a and HCFC-123 in a uniformly heated horizontal tube. Tests were run at a pressure of 0.6 MPa and in the ranges of heat flux 1-50 kw/$m^2$, vapor quality 0-100 % and mass velocity 150-600 kg/$m^2$s. Heat transfer coefficients of mixture were less than the interpolated values between pure fluids both in the low quality region where the nucleate boiling is dominant and in the high quality region where the convective evaporation is dominant. Measured data of heat transfer are compared to a few available correlations proposed for mixtures. The correlation of Jung et. al. satisfactorily predicted the present data, but the data in lower quality was overpredicted and underpredicted the high quality data. The correlation of Kandlikar considerably underpredicted most of the data. and showed the mean deviation of 35.1%.
This study was conducted to get best fitting frequency distribution for the annual run- off and to simulate long series of annual flows by single-season first order Markov Model with comparison of statistical parameters which were derived from observed and synthetic flows at four watersheds in Seom Jin and Yeong San river systems. The results summarized through this study are as follows. 1. Hydrologic persistence of observed flows was acknowledged by the correlogram analysis. 2. A normal distribution of the annual runoff for the applied watersheds was confirmed as the best one among others by Kolmogorov-Smirnov test. 3. Statistical parameters were calculated from synthetic flows simulated by normal dis- tribution. In was confirmed that mean and standard deviation of simulated flows are much closer to those of observed data than except coefficient of skewness. 4. Hydrologic persistence between observed flows and synthetic flows simulated was also confirmed by the correlogram analysis. 5. It is to be desired that generation technique of synthetic flow in this study would be compared with other simulation techniques for the objective time series.
The heat transfer characteristics of horizontal and vertical mantle heat storage tanks are studied in order to replace the tank-coil heat exchanger for application in thermosyphon solar water heaters. In this study, 5 mantle storage tanks with different geometric shape are manufactured into stainless steel and each tank is tested. For the test, The inlet flow rate of the heat transfer fluid is maintained 1.2 lpm consistently. The heat transfer fluid temperature through the mantle is $70{\pm}1^{\circ}C$. The temperatures of 26 points included the ambient temperature are measured at every one minute. The measured data are used to calculate the overall heat transfer coefficient(UA) using the LMTD(Log Mean Temperature Difference) method and it is used on the analysis of the heat transfer characteristics to search for optimum arrangement.
The relationship between the Arctic Oscillation (AO) and surface air temperature (SAT) over Korea is re-examined using the long-term observation and reanalysis datasets for the period of December 1958 to February 2020. Over the entire period, Korean SAT is positively correlated with the AO index with a statistically significant correlation coefficient, greater than 0.4, only in the boreal winter. It is found that this correlation is not static but changes on the decadal time scale. While the 15-year moving correlations are as high as 0.6 in 1980s and 1990s, they are smaller than 0.3 in the other decades. It is revealed that this decadal variation is partly due to the AO structure change over the North Pacific. In the period of 1980s-1990s, the AO-related sea level pressure fluctuation is strong and well defined over the western North Pacific and the related temperature advection effectively changes the winter SAT over Korea. In the other periods, the AO-related circulation anomaly is either weak or mostly confined within the central North Pacific. This result suggests that Korean SAT-AO index relationship, which becomes insignificant in recent decades is highly dependent on mean flow change in the North Pacific.
The force coefficients of rotating plates in the acceleration stage will vary with rotation rate from 0 to stable rotation rate w0, which are important for quasi-steady theory of plate-like windborne debris to simulate the trajectory. In this paper, a wind tunnel experiment is carried out to study the effects of geometry and the Reynolds number on the variations of mean force coefficients of rotating plates. The rotational lift coefficients are sensitive to both geometry effect and Reynolds number effect, while the rotational drag and moment coefficients are only sensitive to geometry effect. In addition, new empirical formulas for the rotational lift coefficient and moment coefficients are proposed. Its accuracy is verified by comparing the predicted results with existing test data. Based on the experimental data of rotating plates, a new rotational force model for quasi-steady theory, which can be applied to a wider scope, is proposed to calculate the trajectory of plate-like windborne debris. The results show that the new model provides a better match with the tested trajectories than previous quasi-steady theories.
The bandgap characteristics of semiconductor materials are an important factor when utilizing semiconductor materials for various applications. In this study, based on data provided by AFLOW (Automatic-FLOW for Materials Discovery), the bandgap of a semiconductor material was predicted using only the material's compositional features. The compositional features were generated using the python module of 'Pymatgen' and 'Matminer'. Pearson's correlation coefficients (PCC) between the compositional features were calculated and those with a correlation coefficient value larger than 0.95 were removed in order to avoid overfitting. The bandgap prediction performance was compared using the metrics of R2 score and root-mean-squared error. By predicting the bandgap with randomforest and xgboost as representatives of the ensemble algorithm, it was found that xgboost gave better results after cross-validation and hyper-parameter tuning. To investigate the effect of compositional feature selection on the bandgap prediction of the machine learning model, the prediction performance was studied according to the number of features based on feature importance methods. It was found that there were no significant changes in prediction performance beyond the appropriate feature. Furthermore, artificial neural networks were employed to compare the prediction performance by adjusting the number of features guided by the PCC values, resulting in the best R2 score of 0.811. By comparing and analyzing the bandgap distribution and prediction performance according to the material group containing specific elements (F, N, Yb, Eu, Zn, B, Si, Ge, Fe Al), various information for material design was obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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