Reactant mixing has a critical role in ensuring reformate quality and an important design objective is to achieve sufficiently complete mixture of reactants. For that purpose it is required to understand the coupled transport-kinetics phenomena in the mixing region. Three-dimensional computational fluid dynamics model was developed and validated in previous works. The mixing characteristics in various alternatives of a prototype mixing chamber were compared, and then a reduced reaction kinetics was applied to two extreme designs for investigating the impact of gas-phase reactions. Both designs did not reach threshold ethylene mole fraction of 0.001, but surprisingly more ethylene was generated in the design having better mixing characteristics. The presentation will deliver the development process of coupled transport and kinetics model briefly and the detailed information about the mixing characteristics and gas-phase reactions in two mixer designs.
Kinetic analysis was important to develope the biological nutrient removal process effectively. In this research, anoxic-anaerobic-aerobic system was operated to investigate kinetic behavior on the nutrient removal reaction. Nitrification and denitrification were important microbiological reactions of nitrogen. The kinetics of organic removal and nitrification reaction have been investigated based on a Monod-type expression involving two growth limiting substrates : TKN for nitrification and COD for organic removal reaction. The kinetic constans and yield coefficients were evaluated for both these reactions. Experiments were conducted to determine the biological kinetic coefficients and the removal efficiencies of COD and TKN at five different MLSS concentrations of 5000, 4200, 3300, 2600, and 1900 mg/L for synthetic wastewater. Mathematical equations were presented to permit complete evaluation of the this system. Kinetic behaviors for the organic removal and nitrification reaction were examined by the determined kinetic coefficient and the assumed operation condition and the predicted model formulae using kinetic approach. The conclusions derived from this experimental research were as follows : 1. Biological kinetic coefficients were Y=0.563, $k_d=0.054(day^{-1})$, $K_S=49.16(mg/L)$, $k=2.045(day^{-1})$ for the removal of COD and $Y_N=0.024$, $k_{dN}=0.0063(day^{-1})$, $K_{SN}=3.21(mg/L)$, $k_N=31.4(day^{-1})$ for the removal of TKN respectively. 2. The predicted kinetic model formulae could determine the predicted concentration of the activated sludge and nitrifier, investigate the distribution rate of input carbon and nitrogen in relation to the solid retention time (SRT).
Numerical study was conducted to clarify effects of added $CO_2$ for the downstream interaction between $H_2$-air and CO-air premixed flames in counterflow configuration. The reaction mechanism adopted was Davis model which had been known to be well in agreement with reliable experimental data. The results showed that both lean and rich flammable limits were reduced. The most discernible difference between the two with and without having $CO_2$ addition into $H_2$-air and CO-air premixtures was two flammable islands for the former and one island for the latter at high strain flame conditions. Even a small amount of $H_2$, in which $H_2$-air premixed flame cannot be sustained by itself, participates in CO oxidation, thereby altering the CO-oxidation reaction path from the main reaction route $CO+O_2{\rightarrow}CO_2+O$ with a very long chemical time in CO-air flame to the (H, O, OH)-related reaction routes including $CO+OH{\rightarrow}CO_2+H$ with relatively short chemical times. This intrinsic nature alters flame stability maps appreciably. The results also showed that chemical effects of added $CO_2$ suppressed flame stabilization. Particularly this phenomenon was appreciable at flame conditions which lean and rich extinction boundary was merged. The detailed discussion of chemical effects of added $CO_2$ was addressed to the present downstream interaction.
Park, Jeong;Kwon, Oh Boong;Kim, Tae Hyung;Park, Jong Ho
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.20
no.1
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pp.6-14
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2015
Numerical study was conducted to clarify effects of added $H_2O$ for the downstream interaction between $H_2$-air and CO-air premixed flames in counterflow configuration. The reaction mechanism adopted was Davis model which had been known to be well in agreement with reliable experimental data. The results showed that both lean and rich flammable limits were reduced in increase of strain rate. The most discernible difference between the two with and without having $H_2O$ and/or $H_2$ addition into $H_2$-air and CO-air premixtures was two flammable islands for the former and one island for the latter at high strain flame conditions. Even a small amount of $H_2$, in which $H_2$-air premixed flame cannot be sustained by itself, participates in CO oxidation, thereby altering the CO-oxidation reaction path from the main reaction route $CO+O_2{\rightarrow}CO_2+O$ with a very long chemical time in CO-air flame to the OH-related reaction routes including $CO+OH{\rightarrow}CO_2+H$ with very short chemical times. This intrinsic nature alters flame stability maps appreciably. The results also showed that chemical effects of added $H_2O$ help lean flames at relatively low strain rate be sustained, and suppress the flame stabilization at high strain rates.
Park, Sang-Hyung;Lee, Hae-Chang;Lim, Seong-Muk;Kim, Jung-Su
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.2
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pp.127-134
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2016
This paper presents a robust control of a reaction wheel inverted pendulum. To this end, a mathematical model is derived using physical laws, and then parameters in the model are identified as well. Based on the model, a robust position control is designed, which consists of two parts: swing-up control using passivity and robust stabilization control using LMI (Linear Matrix Inequality). When the pendulum starts to move, the swing-up control is applied. If the position of the pendulum is near the desired upright position, the control is switched to the robust stabilization control. This robust control is employed in order to deal with the uncertainties in the inertia of the pendulum dynamics. The performance of the proposed control scheme is validated not only simulation but also real experiment.
Kim, Jae-kwan;Park, Seok-un;Hong, Jun-seok;Shin, Dong-ik;Jeong, Jae-hyeok
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.3
no.1
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pp.29-34
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2017
Leaching kinetics for extracting yttrium from the coal fly ash was investigated in the presence of sulfuric acid during extraction. The leaching kinetics of yttrium were conducted at reactant densities of 5~1,000 g coal fly ash per L of $1.0{\sim}10.0N\;H_2SO_4$, agitation speed of 250 rpm and temperature ranging from 30 to $90^{\circ}C$. As a result, the leaching kinetic model was determined in a two-step model based on the shrinking core model with spherical particles. The first step was proceeded by chemical reaction at ash surface, and the second step was proceeded by ash layer diffusion because the leaching conversion of yttrium by the first chemical reaction increases with increased the time irrelevant to the temperature whereas it increases with increased the leaching temperature. The activation energy of the first chemical leaching step was determined to be $1.163kJmol^{-1}$. After the first chemical reaction, the activation energy of ash layer diffusion leaching was derived to be $41.540kJmol^{-1}$. The optimum conditions for leaching the yttrium metal of 60 % were found to be the slurry density of 250 g fly ash per L of $H_2SO_4$, solvent concentration of $2.0N\;H_2SO_4$, second step leaching of temperatures of $30^{\circ}C$ for 3 hours and then $90^{\circ}C$ for 3 hours at agitation rate of 250 rpm.
Journal of the military operations research society of Korea
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v.23
no.2
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pp.72-84
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1997
In this paper, we consider an economic order quantity(EOQ) and an optimal discount pricing policy for the monopsony related to the weapon system acquisition. In the monopsony case, a buyer wishes to maximize the profit. However, a seller wants to minimize the total inventory related cost since a buyer can determine the purchase price for the product. We develop a generalized version of EOQ model for the monopsony, including one seller-one buyer model and two seller-one buyer model. A model of buyer reaction to any given pricing scheme is developed to show that there exits a unified pricing policy which motivates the buyer to increase its ordering quantity per order, thereby reducing the joint(buyer and seller) ordering and holding costs in the system.
A transient model for hydrogen generation in molten metal-water interactions was developed with separate models for two stages of coarse mixing and stratification. The model selves the mechanistic equations (heat and mass transfer correlation, heat conduction equation and the concentration diffusion equation) of each stage with non-zero boundary conditions. Using this model, numerical simulations were performed for single droplet experiments in the Argonne National Laboratory tests and for FITS tests that simulated dynamic fragmentation and stratification. The calculation results of hydrogen generation showed better agreement to the experiment data than those of previous works. It was found from the analyses that the steam concentration to be reached at the reaction front might be the main constraint to the extent of the metal droplet oxidized. Also, the hydrogen generation rate in the coarse mixing stage was the higher than that in the stratification stage. The particle size was the most important factor in the coarse mixing stage to predict the amount of hydrogen generation.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.10
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pp.710-716
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2013
New and renewable energy sources have drawn attention because of climate change. Many studies have been carried out in waste-to-energy field. Fast pyrolysis of waste lignocelluosic biomass is one of the waste-to-energy technologies. Bubbling fluidized bed (BFB) reactor is widely used for fast pyrolysis of the biomass. In BFB pyrolyzer, bubble behavior influences on the chemical reaction. Accordingly, in the present study, hydrodynamic characteristics and fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass occurring in a BFB pyrolyzer are scrutinized. The computational fluid dynamics (CFD) simulation of the fast pyrolysis reactor is carried out by using Eulerian-Granular approach. And two-stage semi-global kinetics is applied for modeling the fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass. To summarize, generation and ascendant motion of bubbles in the bed affect particle behavior. Thus biomass particles are well mixed with hot sand and consequent rapid heat transfer occurs from sand to biomass particles. As a result, primary reaction is observed throughout the bed. And reaction rate of tar formation is the highest. Consequently, tar accounts for 66wt.% of the product gas. However, secondary reaction occurs mostly in the freeboard. Therefore, it is considered that bubble behavior and particle motions hardly influences on the secondary reaction.
The objective of this work is to elucidate the details of two key factors dominating the droplet buring behavior in sprays : droplet-droplet interaction and convective flow. The combustion of a one-dimensional linear droplet array with a convective flow has been studied. A one-step, second order model was employed to simulate the chemical reaction in the combustion process. Results for droplet arrays burning at two Reynolds numbers, 50 and 100, two horizontal droplet spacings, 5 and 11 radii, and two vertical droplet spacing, 2 and 4 radii, were obtained. The results indicate the droplet burning behavior is affected by Reynolds number, droplet-droplet spacing, and the relative location of droplets in the array. Droplet-droplet interaction was found to be strong for arrays with smaller droplet spacing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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