The paper presents the optimal design of a oil-free two-stage compressor, which is driven by 75 kW motor at an operating speed of 39,000 rpm, and the pressure ratio of which is up to 4. First, an attempt is made to obtain the optimal design of a bump bearing which supports a compressor rotor. Second, bump bearings and shaft are considered simultaneously, and the weighted sum of rotor weight and frictional torque is minimized. Finally, the optimal geometry of compressor wheel is considered. The mean efficiency and the - minimum efficiency are maximized respectively. The results presented in this paper provide important design information necessary to reduce the energy loss.
Park, Kwangyong;Lee, Tae-Won;Yoon, Min-Ju;Choe, Jong-In
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제35권2호
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pp.531-538
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2014
The quantum mechanical properties of a series of oligo-para-phenylenes (2-11) were characterized using DFT B3LYP/6-311G(d,p) calculations. The global minimum among the various torsional conformers of an oligo-p-phenylene is calculated to be a twist conformation. A less stable planar conformation, in which all the dihedral angles in oligo-p-phenylene are restricted to be planar, has also been calculated. The total electronic energies, normal vibrational modes, Gibbs free energies, and HOMOs and LUMOs of the two different conformations (twisted and planar) of the oligo-p-phenylenes were analyzed. The energy differences between the HOMOs and LUMOs of the substrates are in accord with the maximum absorption peaks of the experimental UV spectra of 2-6. The calculated normal vibrational modes of 2-6 were comparable with their experimental IR spectra.
We have performed replica-exchange molecular dynamics (REMD) simulations on the dimer formation of fibrilforming segments of $\alpha$-Synuclein (residues 71 - 82) using implicit solvation models with two kinds of force fields- AMBER parm99SB and parm96. We observed spontaneous formation of dimers from the extensive simulations, demonstrating the self-aggregating and fibril forming properties of the peptides. Secondary structure profile and clustering analysis showed that dimers with antiparallel $\beta$-sheet conformations, stabilized by well-defined hydrogen boding, are major species corresponding to global free energy minimum. Parallel dimers with partial $\beta$-sheets are found to be off-pathway intermediates. The relative instability of the parallel arrangements is due to the repulsive interactions between bulky and polar side chains as well as weaker backbone hydrogen bonds.
The turbine system converts the kinetic energy of water flow to electricity by rotating the rotor in a restricted waterway between the seabed and free surface. A turbine system's immersion depth and rotation direction are significantly critical in the turbine's performance along with the shape of the rotor. This study has investigated the hydrodynamic performance of the Savonius hydrokinetic turbine (SHT) according to the immersion depth and rotation direction using computational fluid dynamics (CFD) simulations. The instantaneous torque, torque coefficient, and power coefficients are calculated for the immersion ratios Z/D ranging [0.25, 3.0] and both clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) rotations. A flow visualization around the rotor is shown to clarify the correlation between the turbine's performance and the flow field. The CFD simulations show that the CCW rotation produces a higher power at shallow immersion, while the CW rotation performs better at deeper immersion. The immersion ratio should be greater than the minimum of Z/D=1.0 to obtain the maximum power production regardless of the rotation direction.
The nucleophilic substitution reactions of Y-aryl ethyl chlorothiophosphates with X-pyridines are studied kinetically in acetonitrile at $55.0^{\circ}C$. The Hammett and Bronsted plots for substituent X variations in the nucleophiles exhibit biphasic concave upwards with a break point at X = 3-Me. The substituents of X = 4-CN and 4-Ac show great positive deviations from both the Hammett and Bronsted plots. The Hammett plots for substituent Y variations in the substrates exhibit biphasic concave upwards with a minimum point at Y = H. The obtained values of the cross-interaction constants (${\rho}_{XY}$) are all in spite of the biphasic free energy correlations for both substituent X and Y variations, since the ${\rho}_X$values with both the strongly and weakly basic pyridines are almost constant. A stepwise mechanism with a rate-limiting leaving group departure from the intermediate is proposed where the distance between X and Y does not vary from the intermediate to the second transition state. A frontside attack is proposed with the strongly basic pyridines based on the considerably great magnitudes of ${\rho}_X$ and ${\beta}_X$ values and a backside attack is proposed with the weakly basic pyridines based on the relatively small magnitudes of ${\rho}_X$ and ${\beta}_X$. The positive deviations of the two strong ${\pi}$-acceptor parasubstituents, X = 4-Ac and 4-CN, from both the Hammett and Bronsted plots are rationalized by the great extents of bond formation and breaking.
In this exploratory study, eight types of microalgae from different phyla (Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella species, Haematococcus pluvialis, Porphyridium purpureum, Porphyridium cruentum, Isochrysis species, Isochrysis galbana, and Pavlova lutheri) were tested for their antibacterial activities against eight target pathogenic bacterial strains. The agar well diffusion method and broth micro dilution assay were conducted to estimate the antibacterial activity. Microalgae cell-free supernatants, exopolysaccharides (EPS), water, and organic solvent extracts were used for inhibition analysis. EPS extracted from P. lutheri showed activity against Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa. Inhibition zone diameters of 14-20 mm were recorded on agar plates, while the minimum inhibitory concentrations in the broth micro dilution assay were $0.39-25mg\;ml^{-1}$. During this study, haptophyte microalgae, Isochrysis species, and P. lutheri extracts showed the highest activity against most of the tested pathogenic bacterial strains, while most of the extracts were active against the important foodborne pathogen P. aeruginosa. This study showed promising results regarding important microalgae phyla, which will further aid research related to extracts and exploitation of bioactive metabolic compounds in the food and pharmaceutical industries.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권2호
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pp.217-224
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2014
We have developed the novel device that can extract energy from ocean waves utilizing the heaving motion of a floating mass. The major components of the energy converter are: a floater, a counterweight, a cable, a driving pulley, two idler pulleys, a ratchet, and a generator. The device generates power through the tension force in the cable and the weight difference between the floater and the counterweight. When the system is at static free condition, the tension in the cable is equal to the weight of the counterweight which is minimum. Therefore it is desirable to keep the counterweight lighter than the floater. However, experiments show that during the rise of the water level, the torque generated by weight of the counterweight is insufficient to rotate the driving pulley which causes the cable on the floater side to slack. The proposed application of the tension pulley rectifies these problems by preventing the cable from becoming slack when the water level rises. In this paper, the dynamics model is modified to incorporate the dynamics of the tension pulley. This has been achieved by first writing the dynamical equations for the tension pulley and the energy converter separately and combining them later. This paper investigates numerically the effect of the tension pulley on various physical quantities such as the cable tension, the floater displacement, and the floater velocity. Results obtained indicate that this application is successful in suppressing large fluctuations of the cable tension.
Where is a better place to live? In the coming era, this should be more than simply a livable place. It should be an adaptable place that has a flexible system adaptable to any new situation in terms of diversity. Customization and real-time operation are needed in order to realize this technologically. We expect a smart city to have a flexible system that applies technologies of self-monitoring and self-response, thereby being a promising city model towards being a better place to live. Energy demand and supply is a crucial issue concerning our expectations for the flexible system of a smart city because it is indispensable to comfortable living, especially city living. Although it may seem that energy diversification, such as the energy mix of a country, is a matter of overriding concern, the central point is the scale of place to build grids for realizing sustainable urban energy systems. A traditional hard energy path supported by huge centralized energy systems based on fossil and nuclear fuels on a national scale has already faced difficult problems, particularly in terms of energy flexibility/resilience. On the other hand, an alternative soft energy path consisting of small diversified energy systems based on renewable energy sources on a local scale has limitations regarding stability, variability, and supply potential despite the relatively light economic/technological burden that must be assumed to realize it. As another alternative, we can adopt a holonic path incorporating an alternative soft energy path with a traditional hard energy path complimentarily based on load management. This has a high affinity with the flexible system of a smart city. At a system level, the purpose of all of the paths mentioned above is not energy itself but the service it provides. If the expected energy service is fixed, the conclusive factor in choosing a more appropriate system is accessibility to the energy service. Accessibility refers to reliability and affordability; the former encompasses the level of energy self-sufficiency, and the latter encompasses the extent of energy saving. From this point of view, it seems that the small diversified energy systems of a soft energy path have a clear advantage over the huge centralized energy systems of a hard energy path. However, some insuperable limitations still remain, so it is reasonable to consider both energy systems continuing to coexist in a multiplexing energy system employing a holonic path to create and maintain reliable and affordable access to energy services that cover households'/enterprises' basic energy needs. If this is embodied in a smart city concept, this is nothing else but smart energy inclusion. In Japan, following the Fukushima nuclear accident in 2011, a trend towards small diversified energy systems of a soft energy path intensified in order to realize a nuclear-free society. As a result, the Government of Japan proclaimed in its Fifth Strategic Energy Plan that renewable energy must be the main source of power in Japan by 2050. Accordingly, Sony vowed that all the energy it uses would come from renewable sources by 2040. In this situation, it is expected that smart energy inclusion will be achieved by the Japanese version of a smart grid based on the concept of a minimum cost scheme and demand response.
내경 0.109 m의 유동층에서 다입자경 모래에 대한 압력요동의 표준편차와 유속간의 선형회귀분석을 이용한 최소유동화속도 측정법의 적용성을 조사하였다. 다입자경 모래를 평균입자크기가 같은 Gaussian 분포에서 입자분포의 표준편차에 따른 최소유동화속도를 측정하고, 측정치를 타 연구자들의 식과 비교 검토하였다. 압력요동의 표준편차 값 선형회귀분석법과 층내 압력강하로부터 구한 최소유동화속도를 구하였다. 최소유동화속도 결정에서 유속 범위는 혼합도가 낮은 유속범위와 free bubbling 영역 이상을 제외한 범위값 이어야 하며, 이 유속범위에서 측정위치는 혼합이 양호한 층 중앙이 가장 적절하다.
The structural and electrical properties of $(1-x)Ba(Sm_{1/2}Nb_{1/2})O_3-xBaTiO_3$; ($0{\leq}x{\leq}1$) ceramics were prepared by conventional ceramic technique at $1375^{\circ}C$/7 h in air atmosphere. The crystal symmetry, space group and unit cell dimensions were derived from the X-ray diffraction (XRD) data using FullProf software whereas crystallite size and lattice strain were estimated from Williamson-Hall approach. XRD analysis of the compound indicated the formation of a single-phase cubic structure with the space group Pm m. Dielectric study revealed that the compound $0.75Ba(Sm_{1/2}Nb_{1/2})O_3-0.25BaTiO_3$ is having low and ${\varepsilon}^{\prime}$ and ${\varepsilon}^{{\prime}{\prime}}$ a low $T_{CC}$ (< 5%) in the working temperature range (up to+$100^{\circ}C$) which makes this composition suitable for capacitor application and may be designated as 'Stable Low-K' Class I material as per the specifications of the Electronic Industries Association. The correlated barrier hopping model was employed to successfully explain the mechanism of charge transport in the system. The ac conductivity data were used to evaluate the density of states at Fermi level, minimum hopping length and apparent activation energy of the compounds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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