Mechanical alloying (MA) of Ti-25.0~37.5at%Si powders was carried out in a high-energy ball mill, and in situ thermal analysis was also made during MA. In order to classify the synthesis behavior of the powders with respect to at%Si, the synthesis behavior during MA was investigated by in situ thermal analysis and X-ray diffraction (XRD). In situ thermal analysis curves and XRD patterns of Ti-25.0~26.1at%Si powders showed that there were no peaks during MA, indicating $Ti_{5}$$Si_3$ was synthesised by a slow reaction of solid state diffusion. Those of Ti-27.1~37.5at%Si powders, however, showed that there were exothermic peaks during MA, indicating $_Ti{5}$$Si_3$ and$ Ti_3$Si phase formation by a rapid exothermic reaction of self-propagating high-temperature synthesis (SHS). For Ti-27.1~37.5at%Si powders, the critical milling times for SHS decreased from 38.1 to 18.5 min and the temperature rise, ΔT (= peak temperature - onset temperature) increased form $19.5^{\circ}C$ to $26.7^{\circ}C$ as at%Si increased. The critical composition of Si for SHS reaction was found to be 27.1at% and the critical value of the negative heat of formation of Ti-27.1at%Si to be -1.32 kJ/g.
Mechanical alloying (MA) of Ti-50.0~66.7at%Si powders was carried out in a high-energy ball mill, and in situ thermal analysis was also made during MA. In order to classify the synthesis behavior of the powders with respect to at%Si, the synthesis behavior during MA was investigated by in situ thermal analysis and X-ray diffraction (XRD). In situ thermal analysis curves and XRD patterns of Ti-50.0~59.6at%Si powders showed that there were exothermic peaks during MA, indicating TiSi, $TiS_2$, and $Ti_{5}$$Si_4$ phase formation by a rapid exothermic reaction of self-propagating high-temperature synthesis (SHS). Those of Ti-59.8~66.7 at%Si powders, however, showed that there were no peaks during MA, indicating any Ti silicide was not synthesised until MA 240 min. For Ti-50.0~59.6at%Si powders, the critical milling times for SHS increased from 34.5 min to 89.5 min and the temperature rise, $\Delta$T (=peak temperature-onset temperature) decreased form $26.2^{\circ}C$ to $17.1^{\circ}C$ as at%Si increased. The critical composition of Si for SHS reaction was found to be 59.6at% and the critical value of the negative heat of formation of Ti-59.6at%Si to be -1.48 kJ/g.
As condition-based maintenance (CBM) has risen as a new trend, there has been an active movement to apply information technology for effective implementation of CBM in power plants. This motivation is widespread in operations and maintenance, including monitoring, diagnosis, prognosis, and decision-making on asset management. Thermal efficiency analysis in nuclear power plants (NPPs) is a longstanding concern being updated with new methodologies in an advanced IT environment. It is also a prominent way to differentiate competitiveness in terms of operations and maintenance costs. Although thermal performance tests implemented using industrial codes and standards can provide officially trustworthy results, they are essentially resource-consuming and maybe even a hind-sighted technique rather than a foresighted one, considering their periodicity. Therefore, if more accurate performance monitoring can be achieved using advanced data analysis techniques, we can expect more optimized operations and maintenance. This paper proposes a framework and describes associated methodologies for in-situ thermal performance analysis, which differs from conventional performance monitoring. The methodologies are effective for monitoring, diagnosis, and prognosis in pursuit of CBM. Our enabling techniques cover the intelligent removal of random and systematic errors, deviation detection between a best condition and a currently measured condition, degradation diagnosis using a structured knowledge base, and prognosis for decision-making about maintenance tasks. We also discuss how our new methods can be incorporated with existing performance tests. We provide guidance and directions for developers and end-users interested in in-situ thermal performance management, particularly in NPPs with large steam turbines.
Knowing the ground thermal conductivity is very importnat in designing ground heat exchangers. Knowledge of the ground soil and rock composition information dose not guarantee the prediction of accurate thermal information. In Situ testing of ground heat exchangers is becoming popular. However, in situ testing are performed at construction sites in real life. Adequate data collection and analysis are not easy mainly due to poor power quality. Power fluctuation also causes the fluctuation of received data. The power quality must be maintained during the entire in situ testing processes. To accurately analyse the test data, the understanding of the response of the power fluctuation is essential. Testing under the power quality varied by tester is very difficult. Analyzing power variation by numerical simulation is a realistic option. By varying power in a sinosuidal manner, its effects on predicting thermal conductivity from thermal response plots made from the test data are examined.
지열원 히트펌프 시스템에서 지중 열교환기 설계를 위해 수행하는 현장 열응답 시험은 많은 시간과 비용이 수반되기 때문에 조건 변화에 따른 출구온도 예측이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 주로 사용하는 수직형 지중 열교환기의 열전달 성능을 예측하기 위한 방안으로 3차원 CFD 해석 기법을 제안하고, 2개소의 현장 열응답 시험의 출구온도와 기울기 값을 비교하여 CFD 해석 방법의 신뢰성을 확인하였다. CFD 해석 결과, 2개소의 현장 열응답 시험의 출구온도는 $0.5^{\circ}C$ 이내에서 예측하였고, 기울기 값은 1.6% 이내에서 적절히 예측하였다. 이를 통해 CFD 해석 방법의 신뢰성을 확인하고, 2개소의 현장 열응답 시험의 유량 및 지중 유효 열전도도 조건을 각각 ${\pm}20%$ 변화시키면서 현장 열응답 시험의 출구온도를 예측하였다. 첫 번째 현장(Case 1)의 경우 유량 변화에 따라 $28.0^{\circ}C$(-20%)와 $29.6^{\circ}C$(+20%), 지중 유효 열전도도 변화에 따라 $29.6^{\circ}C$(-20%)와 $28.0^{\circ}C$(+20%)로 현장 열응답 시험의 출구온도를 예측하였으며, 두 번째 현장(Case 2)의 경우 유량 변화에 따라 $28.4^{\circ}C$(-20%)와 $29.8^{\circ}C$(+20%), 지중 유효 열전도도 변화에 따라 $29.7^{\circ}C$(-20%)와 $28.4^{\circ}C$(+20%)로 현장 열응답 시험의 출구온도를 각각 예측하였다.
본 연구에서는 수직형 지중 열교환기의 3차원 CFD 해석 기법을 제안하여 2개소의 현장 열응답 시험과 비교하였다. CFD 해석 비교를 위해 GAMBIT을 이용하여 지중과 지중 열교환기 형상을 모델링하였으며, 상용코드인 FLUENT를 사용하여 3차원 열전달 유동 해석을 수행하였다. 2개소의 현장 열응답 시험에서 도출된 지중 유효 열전도도와 지중 초기온도를 경계조건으로 사용하였으며, 시간에 따른 지중 열교환기의 입구온도 변화는 profile을 사용하여 실제 조건을 모사하였다. CFD 해석 결과 2개소의 지중 열교환기 출구온도는 $0.5^{\circ}C$ 범위 내에서 예측하였고, 기울기는 1.6% 이내에서 적절히 예측하였다. 향후 CFD 해석 기법을 활용하여 지중 열교환기 깊이, 형상 및 배열 변화 등에 따른 성능예측에 활용하고자 한다.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.1294-1295
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2006
Various reactions and the in-situ formation of new phases can occur during the mechanical alloying process. In the present study, Al powders were strengthened by AlN, using the in-situ processing technique during mechanical alloying. Differential thermal analysis and X-ray diffraction studies were carried out in order to examine the formation behavior of AlN. It was found that the precursors of AlN were formed in the Al powders and transformed to AlN at temperatures above $600^{\circ}C$. The hot extrusion process was utilized to consolidate the composite powders. The microstructure of the extrusions was examined by SEM and TEM. In order to investigate the mechanical properties of the extrusions, compression tests and hardness measurements were carried out. It was found that the mechanical properties and the thermal stability of the Al/AlN composites were significantly greater than those of conventional Al matrix composites.
A new geothermal energy source obtained from a tunnel structure has been studied in this paper. The geothermal energy is extracted through a textile-type ground heat exchanger named "Energy Textile" that is installed between a shotcrete layer and a guided drainage geotexitle. A test bed was constructed in an abandoned railway tunnel to verify the geothermal heat exchanger system performed by the energy textile. To evaluate the applicability of the energy textile, we measured the thermal conductivity of shotcrete and lining samples which were prepared in accordance with a common mixture design. An overall performance of the energy textile installed in the test bed was evaluated by carrying out a series of in-situ thermal response test. In addition, a 3-D finite volume analysis (FLUENT) was adopted to simulate the operation of the ground heat exchanger being encased in the energy textile with the consideration of the effect of the shotcrete and lining thermal conductivity.
Purpose : The energy saving in a residential building (apartment) sector is known as one of the effective solution of energy reduction. In South Korea, the government has recently reinforced regulations associated with the energy performance of buildings. However, there is a lack of research on the methods for the energy performance diagnosis that is used to analyze the wall thermal performance of the existing apartments. Because a reliable diagnosis is necessary to save the building energy, this study analyzed wall thermal performance of an existing apartment in Seoul. Method : This paper applied two methods for analysis of the thermal insulation performance; HFM(Heat Flow Meter) method and ASTR(Air-Surface Temperature Ratio) method. The HFM method is suggested by ISO9869-1 code to measure the thermal performance. The ASTR method is proposed by this study for the simplified In-situ measurement and it uses three temperature data (interior wall surface, interior and exterior air) and the overall heat transfer coefficient. This study conducted the experiment of an existing apartment in Seoul using these methods and analyzed the results. Furthermore, the energy simulation tool of the building was used to suggest retrofit of the building based on the results of measurements. Result : The error rate of HFM method and ASTR method was analyzed in about 17 to 20%. As the results of comparison between the initial design values of the wall and the measured values, the 26% degradation of insulation thermal performance was measured. Lastly, the energy simulation tool of the building shows 10.8% energy savings in accordance with the construction of suggested retrofit.
본 연구에서는 일련의 현장 열응답 시험결과를 동일한 지중열교환기와 지반 조건에 대한 CFD(Computational Fluid Dynamics) 수치해석 결과와 비교하고 역해석을 통해 지반의 열전도도를 평가하였다. 총 6개의 보어홀을 원주에 소재하고 있는 시험시공 현장에 설치하였으며 순환 파이프의 형상과 그라우트 재료에 대한 수직 밀폐형 지중열교환기의 성능을 비교하기 위해 일반적인 U형 순환 파이프와 새롭게 개발된 3공형 순환 파이프를 보어홀 내 시공하였다. 수치해석은 CFD 해석 프로그램인 FLUENT를 적용하여 3차원 열전달 거동 해석을 수행하였으며 각각의 보어홀에 대해 시간에 따른 순환수의 유입, 유출 온도 차이와 지반의 깊이별 온도변화를 User Define Function (UDF)을 이용하여 실제 조건을 모사하였다. 주어진 보어홀 조건과 실내시험을 통해 시험시공 현장의 열 물성을 입력치로 적용하여 수치 해석을 수행하였으며, 현장 열응답 시험에서 측정된 시간에 따른 유입, 유출 순환수의 온도 변화를 모사하였다. 수치해석 결과, 지반의 열전도도를 3W/mK로 적용하였을 때 보다 4W/mK일 때 현장 열응답 시험과 유사한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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