• Computers and Concrete
• /
• 제16권6호
• /
• pp.847-864
• /
• 2015

This study aimed to develop models of sulfate diffusion and ettringite content profile in cement paste for the predication of the damage behavior in cement paste subject to external sulfate. In the models, multiphase reaction equilibrium between ions in pore solution and solid calcium aluminates phases and the microstructure changes in different positions of cement paste were taken into account. The distributions of expansive volume strain and expansion stress in cement paste were calculated based on the ettringite content profile model. In addition, more sulfate diffusion tests and SEM analyses were determined to verify the reliability and veracity of the models. As the results shown, there was a good correlation between the numerical simulation results and experimental evidences. The results indicated that the water to cement ratio (w/c) had a significant influence on the diffusion of sulfate ions, ettringite concentration profile and expansion properties in cement paste specimens. The cracking points caused by ettringite growth in cement paste specimens were predicted through numerical methods. According to the simulation results, the fracture of cement paste would be accelerated when the specimens were prepared with higher w/c or when they were exposed to sulfate solution with higher concentration.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1994년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 9th (KACC) ; Taejeon, Korea; 17-20 Oct. 1994
• /
• pp.747-752
• /
• 1994

Ussing's flux ratio theorem (1978) reflects a reciprocal relationship behavior between the unidirectional fluxes in asymmetric steady diffusion-convection in a membrane slab. This surprising result has led to many subsequent studies in a wide range of applications, in particular involving linear models of time dependent problems in biology and physiology. Ussing's theorem and its extensions are inherently linear in character. It is of considerable interest to ask to what extent these results apply, if at all, in situations involving, for example, nonlinear reaction. A physiologically interesting situation has been considered by Weisiger et at. (1989, 1991, 1992) and by McNabb et al. (1990, 1991) who studied the role of albumin in the transport of ligands across aqueous diffusion barriers in a liver membrane slab. The results are that there exist reciprocal relationships between unidirectional fluxes in the steady state, although albumin is chemically interacting in a nonlinear way of the diffusion processes. However, the results do not hold in general at early times. Since this type of study first started, it has been speculated about when and how the Ussing's flux ratio theorem fails in a general diffusion-convection-reaction system. In this paper we discuss the validity of Ussing-type theorems in time-dependent situations, and consider the limiting time behavior of a general nonlinear diffusion system with interaction.

• 한국환경과학회지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.165-171
• /
• 2000

A kinetic study for anion exchange was performed for commercially available Cl- type anion exchange resin in use to remove nitrate in water. The obtained results from the batch reactor were applied to the Langmuir and Freundlich models. The constants for Lagmuir model were qmax =29.82 and b=0.202, and for Freundlich model were K=5.509 and n=1.772. Langmuir model showed betterfit than Frendlich model for the experimental results. Ion exchange reaction rate was also calculated and the the approximate first-order reaction, rate constant k1 was 0.16 L/mg.hr. Effective diffusion coefficient was obtained in the range from $9.67$\times$10^{-8} cm^2/sec$ for initial concentration change, and from $6.09$\times$10^{-7} to 3.98$\times$10^{-6} cm^2/sec$ for reaction temperature change. Activation energy during the diffusion was calculated as 26 kcal/mol.

• 한국식품과학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.387-393
• /
• 1995

삼투건조시 물질이동 특성을 알아보기 위하여 수분과 용질의 이동을 확산식으로 평가하여 침지온도와 농도에 따른 영향을 조사하였으며 또한 품질변화 정도는 carotene 함량을 지표로 하여 반응속도식으로 구명하고자 하였으며 삼투공정시 수분의 이동을 기존의 건조모델로 표현하고자 적합도를 알아보았다. 수분손실이나 용질의 증가는 온도와 농도가 증가함에 따라 높은값을 보였으며 농도보다는 온도의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 확산계수 또한 고온과 고농도에서 높은 값을 가져 확산이 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 고온에서는 수분 손실이 용질의 증가보다 높아 용질의 확산계수가 수분의 확산계수보다 높았으며, 품질변화를 나타내는 반응속도상수는 온도의 증가보다 농도의 증가에 따라 더 큰 값을 가져 고농도에서 파괴가 많이 일어남을 알 수 있었다. 확산계수와 품질변화 속도상수에 대한 온도의 영향을 알아보고자 Arrhenius 식에 적합시켜 본 결과 낮은 농도인 $20^{\circ}Brix$에서 확산에 많은 활성화에너지가 필요하고 고농도인 $60^{\circ}Brix$에서는 상대적으로 낮은 활성에너지로도 용질의 확산이 일어난다는 것을 알 수 있었고 활성화 에너지의 크기로 보아 수분의 이동은 $40^{\circ}Brix$에서, 용질의 이동은 $60^{\circ}Brix$에서 이동이 효과적으로 일어남을 알 수 있었다. 침지온도와 농도를 독립변수로 하여 확산계수와 반응속도상수를 예측하고자 각 독립 변수의 최적함수를 구하여 수립한 최적 함수 모델식과 polynomial 형태로 모델화 하였을 경우 수분이나 용질의 확산계수는 높은 적합도를 결정계수를 가지나 품질변화를 나타내는 반응속도강수는 다소 낮아 온도와 농도의 함수로 예측하기에는 미흡한 것으로 나타났다. 삼투건조 공정 중 수분의 이동을 시간의 함수로 표현하기 위한 가장 적합한 모델은 quadratic 모델의 $R^{2}$값이 침지온도와 농도에 관계없이 전반적으로 0.99 이상으로 나타나 다른 모델보다 더 높은 적용 가능성을 보였다. 따라서 quadratic 모델을 이용하여 삼투건조공정에서의 시간에 따른 수분함량을 예측할 수 있으며 확산계수와 아울러 물질이동 특성을 나타낼 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Computational Design and Engineering
• /
• 제3권4호
• /
• pp.385-397
• /
• 2016

Scaffolds are essential in bone tissue engineering, as they provide support to cells and growth factors necessary to regenerate tissue. In addition, they meet the mechanical function of the bone while it regenerates. Currently, the multiple methods for designing and manufacturing scaffolds are based on regular structures from a unit cell that repeats in a given domain. However, these methods do not resemble the actual structure of the trabecular bone which may work against osseous tissue regeneration. To explore the design of porous structures with similar mechanical properties to native bone, a geometric generation scheme from a reaction-diffusion model and its manufacturing via a material jetting system is proposed. This article presents the methodology used, the geometric characteristics and the modulus of elasticity of the scaffolds designed and manufactured. The method proposed shows its potential to generate structures that allow to control the basic scaffold properties for bone tissue engineering such as the width of the channels and porosity. The mechanical properties of our scaffolds are similar to trabecular tissue present in vertebrae and tibia bones. Tests on the manufactured scaffolds show that it is necessary to consider the orientation of the object relative to the printing system because the channel geometry, mechanical properties and roughness are heavily influenced by the position of the surface analyzed with respect to the printing axis. A possible line for future work may be the establishment of a set of guidelines to consider the effects of manufacturing processes in designing stages.

• 공업화학
• /
• 제35권1호
• /
• pp.48-53
• /
• 2024

전기화학 기반의 SEI 성장 모델을 이용하여 리튬이온 배터리의 캘린더 노화 및 장기 수명을 예측하였다. 네 가지 유형의 장기 SEI 성장 모델(용매 확산 제한 모델, 전자 이동 제한 모델, 리튬-간극 확산 제한 모델, 반응 제한 모델)을 적용하여 수치해석이 이루어졌고, 캘린더 에이징 동안의 용량 감소와 리튬 재고 손실을 계산하였다. 수치해석 결과, 전자 이동 제한 모델과 리튬-간극 확산 제한 모델이 낮은 용량 감소를 보였으며, 용매 확산 제한 모델과 반응 제한 모델은 10년이내에 80%의 용량 감소를 보였다. 캘린더 노화 중 저온 보관 시 SEI의 성장을 저하시켜 용량 감소가 적었다. 사이클링 중 C-rate가 증가할수록 SEI 두께 증가로 수명 하락이 크게 나타났으나 그 차이는 크지 않았다.

• 한국연소학회지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.40-46
• /
• 2011

The diesel pre-heater has being used in cabin heating and coolant heating of engine to reduce the engine warm up time for commercial vehicle. The pre-heaters are classified as diesel spray combustor and it forms diffusion flame. By using swirler, a recirculation flow of hot product gases is established near the fuel nozzle and it helps the maintaining of diffusion flame. The design difference of swirler can affect on reaction characteristics and temperature distribution inside pre-heater. The purpose of this study is the investigation of the effect of swirler configuration on combustion characteristics. To solve spray combustion problem, the Euler-Lagrange approach discrete model is used to track droplet trajectory and evaporation history. The PDF equilibrium model is used for chemical reaction model. These models are implemented into the FLUENT code.

• 한국환경과학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.689-698
• /
• 2008

Numerical study is conducted to predict effects of radiative heat loss and fuel composition in synthetic gas diffusion flame diluted with $CO_2$. The existing reaction models in synthetic gas flames diluted with $CO_2$ are evaluated. Numerical simulations with and without gas radiation, based on an optical thin model, are also performed to concrete impacts on effects of radiative heat loss in flame characteristics. Importantly contributing reaction steps to heat release rate are compared for synthetic gas flames with and without $CO_2$ dilution. It is also addressed that the composition of synthetic gas mixtures and their radiative heat losses through the addition of $CO_2$ modify the reaction pathways of oxidation diluted with $CO_2$.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권2호
• /
• pp.157-163
• /
• 2010

고체산화물연료전지는 세라믹 물질로 이루어지며, 세라믹 물질의 물성치는 작동조건에 따라 달라진다. 따라서, 높은 신뢰성을 가지는 시뮬레이션 모델을 개발하기 위해서는 세라믹 물질의 물성치를 정확하게 예측할 수 있어야한다. 본 논문에서는 고체산화물연료전지의 성능에 영향을 미치는 여러가지 물성치를 선택하고 그 물성치를 위한 시뮬레이션 모델이 개발되었다. 개회로전압을 위한 깁스에너지, 활성화손실을 위한 교환전류밀도, 저항손실을 위한 전기전도도가 계산되었다. 또한, 다공성 전극 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산을 함께 고려하는 유효확산계수가 계산되었다. 이러한 계산과정 후에 물성치 모델과 전기화학반응 모델이 동시에 시뮬레이션 되었다. 해석코드의 검증을 위해서 전산해석 결과는 실험결과 및 Chan 등에 의해서 수행된 이전 연구결과와 비교되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권6호
• /
• pp.821-825
• /
• 2014

바이오매스의 수증기 가스화 특성을 고온 영역에서 살펴보고자 열중량 분석기(thermobalance)에서 톱밥 촤의 수증기 가스화 연구를 수행하였다. 반응 온도를 $850^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 수증기 분압을 0.3, 0.5, 0.7 atm으로 변화시키며 가스화 실험이 수행되었다. 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었고 이 중 modified volumetric model이 중량 변화를 가장 잘 나타내었다. 가스화 온도 $900^{\circ}C$를 기준으로 diffusion control regime과 reaction control regime의 두 단계로 가스화가 구분되었으며 이때 각각의 regime에 대하여 활성화에너지와 빈도인자를 도출하고 수증기 분압의 영향을 살펴보았다. 가스화와 동시에 수성가스화 변환반응이 진행되어 생성기체의 $H_2$ 농도가 CO에 비하여 2배 정도 높은 값을 나타내었다.