The effects of surface radiative properties on the radiant cooling of opaque surfaces under clear sky condition are studied. Two types of surfaces, one gray and the other selective, are compared. For the nighttime cooling, black surface gives the lowest plate temperature and on the other hand the ideal selective surface gives the highest temperature. The reverse is true when there is an insolation. Equivalent radiative heat transfer coefficient of radiant cooling without convection is about $1{\sim}7\;W/m^2-K$ for the range of values studied. The surface with black within the $6{\sim}13\;{\mu}m$ band else zero emissivity could be regarded as a black surface for the nighttime radiant cooling purposes. However, lower band limit of $4\;{\mu}m$ is preferred to $6\;{\mu}m$ for small insolation situations.
Many works on the temperature prediction of power apparatus have usually done by coupled magneto-thermal analysis. However, this method can not consider the internal gas or oil flow in the power apparatus. This paper proposes a new coupled magneto-thermal-flow analysis considering Navier-Stokes equations. The convection heat transfer coefficient is calculated analytically and is applied to the boundary condition to the proposed method. Temperature distribution of 145kV 40kA three-phase GIS bus bar model is obtained by coupled magneto-thermal-flow analysis and shows good agreement with the experimental data.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제20권4호
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pp.309-332
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2016
Finite element method has been applied to solve the fundamental governing equations of natural convective, electrically conducting, incompressible fluid flow past an infinite vertical plate surrounded by porous medium in presence of thermal radiation, viscous dissipation, Soret and Dufour effects. In this research work, the results of coupled partial differential equations are found numerically by applying finite element technique. The sway of significant parameters such as Soret number, Dufour number, Grashof number for heat and mass transfer, Magnetic field parameter, Thermal radiation parameter, Permeability parameter on velocity, temperature and concentration evaluations in the boundary layer region are examined in detail and the results are shown in graphically. Furthermore, the effect of these parameters on local skin friction coefficient, local Nusselt number and Sherwood numbers is also investigated. A very good agreement is noticed between the present results and previous published works in some limiting cases.
Explosive evaporative removal process of biological tissue by absorption of a CW laser has been simulated by using gelatin and a multimode Nd:YAG laser. Because the point of maximun temperature of laser-irradiated gelatin exists below the surface due to surface cooling, evaporation at the boiling temperature is made explosively from below the surface. The important parameters of this process are the conduction loss to laser power absorption (defined as the conduction-to-laser power parameter, Nk), the convection heat transfer at the surface to conduction loss (defined as Bi), dimensionless extinction coefficient (defined as Br.), and dimensionless irradiation time (defined as Fo). Dependence of Fo on Nk and Bi has been observed by experiment, and the results have been compared with the numerical results obtained by solving a 2-dimensional conduction equation. Fo and explosion depth (from the surface to the point of maximun temperature) are increased when Nk and Bi are increased.To find out the minimum laser power for explosive evaporative removal process, steady state analysis has been also made. The limit of Nk to induce evaporative removal, which is proportional to the inverse of the laser power, has been obtained.
Oil-based nanofluids are prepared by dispersing spherical and fiber-shaped $Al_2O_3$ and AlN nanoparticles in transformer oil. Two hydrophobic surface modification processes are compared in this investigation. It is obvious that the combination of nanoparticle, surfactant and surface modification process is very important for the dispersity of nanofluids. For ($Al_2O_3$+AIN) particles with 1% volume fraction, the enhancement of thermal conductivity and convective heat transfer coefficient is nearly 11% and 30%, respectively, compared to pure transformer oil. The cooling effect of ($Al_2O_3$+AlN)-oil nanofluids on the heating element and oil itself is confirmed by a natural convection test using a prototype transformer.
표면 온도가 균일하지 않은 원통을 균속도 유동장에 가로 놓았을 경우, 표면에서의 열전달 특성은 표면이 등온이거나 일정한 heat flux가 주어졌을 때와는 판이하게 다르다. 본 연구에서는 공기의 균속도 유동장내에서 두가지 경우(step형 및 선형변화)의 비등은 경제조건이 원통면을 따라 원주방향으로 주어졌을 때 표면에서의 열전달 특성을 고찰하였다. Step형 변화는 원통형 태양로의 표면에서 관찰될 수 있다. Solar One(Califomia주의 Barstow시에 있는 태양로)의 경우, 작동유체(물)는 표면을 따라 원주방향과 수직으로 설치된 튜브를 따라 흐르면서 액체상태로부터 고온고압의 증기로 변한다. 이 과정에서 태양로 표면의 receiver panel은 그 위치에 따라, preheater, boiler, 그리고 superheater의 역할을 수행하며 표면의 온도도 균일하지 않은 분포를 나타낸다. 이와 같은 경우 표면의 평균 온도를 가지고 대류에 의한 열 손실을 계산하면 큰 오류를 범할 가능성이 있다.
Alameri, Saeed A.;King, Jeffrey C.;Alkaabi, Ahmed K.;Addad, Yacine
Nuclear Engineering and Technology
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제52권2호
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pp.248-257
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2020
This study presents an initial design for a novel system consisting in a coupled nuclear reactor and a phase change material-based thermal energy storage (TES) component, which acts as a buffer and regulator of heat transfer between the primary and secondary loops. The goal of this concept is to enhance the capacity factor of nuclear power plants (NPPs) in the case of high integration of renewable energy sources into the electric grid. Hence, this system could support in elevating the economics of NPPs in current competitive markets, especially with subsidized solar and wind energy sources, and relatively low oil and gas prices. Furthermore, utilizing a prismatic-core advanced high temperature reactor (PAHTR) cooled by a molten salt with a high melting point, have the potential in increasing the system efficiency due to its high operating temperature, and providing the baseline requirements for coupling other process heat applications. The present research studies the neutronics and thermal hydraulics (TH) of the PAHTR as well as TH calculations for the TES which consists of 300 blocks with a total heat storage capacity of 150 MWd. SERPENT Monte Carlo and MCNP5 codes carried out the neutronics analysis of the PAHTR which is sized to have a 5-year refueling cycle and rated power of 300 MWth. The PAHTR has 10 metric tons of heavy metal with 19.75 wt% enriched UO2 TRISO fuel, a hot clean excess reactivity and shutdown margin of $33.70 and -$115.68; respectively, negative temperature feedback coefficients, and an axial flux peaking factor of 1.68. Star-CCM + code predicted the correct convective heat transfer coefficient variations for both the reactor and the storage. TH analysis results show that the flow in the primary loop (in the reactor and TES) remains in the developing mixed convection regime while it reaches a fully developed flow in the secondary loop.
튜브 내의 입구영역에서 대류와 비회복사(mon-gray radiation)가 동시에 일어날 때의 열전달 특성을 수치해석적으로 연구하였다. 작동유체는 이산화탄소, 수증기, 질소의 혼합가스라 하였고, 유동은 속도장과 온도장이 동시에 발달하는 층류 유동으로 가정하였다. 복사전달방정식을 풀기 편하게 하기 위해 P-1 근사법이 사용되었고 혼합가스의 비회흡수계수(non-gray sbsorption coefficient)는 지수광폭밴드모형(exponential wide band model)을 이용해서 구하였다. 열전달 특성에 대한 온도조건의 영향을 조사하기 위해 튜브의 축방향에 대한 평균온도와 뉴셀트수(Nusselt number)의 변화를 몇 가지 다른 온도조건에 대해 나타내었다. 속도장과 온도장이 동시에 발달하는 경우의 뉴셀트수를 속도장은 완전히 발달되어 있고 온도장만 발달하는 경우의 뉴셀트 수와 비교하였다. 또한, 가스의 성분조성이 대류와 비회복사 뉴셀트수에 미치는 영향을 조사하였다.
Experimental studies have been performed to observe the basic phenomena of waste bed combustion in MSW incinerator. A reduced scale apparatus was utilized to simulate the combustion behavior in real plant with 1-dimensional transient behavior at the experimental setup, which uses wet cubic wood with ash content as simulated waste. LHV (lower heating value) of solid fuel, fuel particle size and flow rate of combustion air were taken as important parameters of the bed combustion. For the quantitative analysis, FPR (flame propagation rate), TBT (total burn-out time) and PBT (particle burn-out time) was defined. LHV represent the capability of heat release of the fuel, so that a higher LHV results in faster reaction rate of the fuel bed, which is shown by higher FPR. Fuel particle size is related with surface area per unit mass as well as heat and mass transfer coefficient. As the particle size increases the FPR decreases owing to decreasing specific surface area. Air injection supplies oxygen to the reaction zone. However oversupply of combustion air increases convection cooling of the bed and possibly extinguishes the flame.
Combined phase transformation and heat transfer was considered on the simulation of hot press forming process, using material properties modeler, $JMatPro^{(R)}$ and a finite element package, $DEFORM^{TM}$-HT. In order to obtain high temperature mechanical properties and flow curves for different phases, a material properties modeler, $JMatPro^{(R)}$ was used, avoiding expensive and extensive high temperature materials tests. The results successfully show that the strength of hot press forming parts may exhibit different strength in the same parts, depending on the contact of blank with tooling. It was also shown effectively that the strength of the parts can be controlled by designing appropriate cooling paths and coolants. This was shown in terms of different heat convection coefficient in the calculation. Overall, current combination of software was shown to be an effective tool for the tool and process design of hot forming process, although the material modeler needs to be additionally verified by an appropriate set of high temperature materials test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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