Seung Hyun Park;Min Gi Chu;Dong Kee Sohn;Han Seo Ko
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.22
no.2
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pp.104-114
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2024
To effectively control heat generation resulting from advancements in fast discharging technology for electric vehicle batteries, hybrid Battery Thermal Management Systems (BTMS) are gaining attention. In this study, a BTMS combining Phase Change Material (PCM) with Oscillating Heat Pipe (OHP) was designed. During the phase change process of the PCM, the maximum battery temperature increased slowly. Additionally, due to the excellent heat transfer capability of the OHP, the PCM/OHP BTMS delayed the time when the maximum battery temperature exceeded 50 ℃ by 810 s compared to the PCM/copper fin BTMS, resulting in the maximum battery temperature that was 41.29 ℃ lower at 3600 s. Furthermore, in the section where the latent heat of the PCM had the greatest impact, the slope of the battery temperature difference was 0.0017 lower than that of the PCM/copper fin BTMS. Therefore, the PCM/OHP BTMS demonstrates its potential as a viable hybrid BTMS.
In this paper a methodology of identifying individual pipes according to the internal and external characteristics of pipe is developed, and the methodology is applied to a case study water distribution pipe break database. Using the newly defined individual pipes the hazard rates of the cast iron 6 inch pipes are modeled by implementing the proportional hazards modeling approach for consecutive pipe failures. The covariates to be considered in the modeling procedures are selected by considering the general availability of the data and the practical applicability of the modeling results. The individual cast iron 6 inch pipes are categorized into seven ordered survival time groups according to the total number of breaks recorded in a pipe to construct distinct proportional hazard model (PHM) for each survival time group (STG). The modeling results show that all of the PHMs have the hazard rate forms of the Weibull distribution. In addition, the estimated baseline survivor functions show that the survival probabilities of the STGs generally decrease as the number of break increases. It is found that STG I has an increasing hazard rate whereas the other STGs have decreasing hazard rates. Regarding the first failure the hazard ratio of spun-rigid and spun-flex cast iron pipes to pit cast iron pipes is estimated as 1.8 and 6.3, respectively. For the second or more failures the relative effects of pipe material/joint type on failure were not conclusive. The degree of land development affected pipe failure for STGs I, II, and V, and the average hazard ratio was estimated as 1.8. The effects of length on failure decreased as more breaks occur and the population in a GRID affected the hazard rate of the first pipe failure.
The purpose of this study is to analyze and compare the heat transfer efficiency of using copper pipe, stainless pipe and traditional PE pipe commonly used for geothermal heat exchanger, with aims at seeking improved methods. In addition, the varying efficiency of heat transfer from ground heat and groundwater heat was assessed and its applicability was discussed. Design parameters for empirical field study were derived by controlling flow rate, velocity and caliber of pipes of the heat exchanger after the thermal efficiency of the heat exchanger material was evaluated. The heat exchange efficiency and effective thermal conductivity were measured with changing pattern through field thermal efficiency and thermal response test. Experimental results show that the metal material showed higher heat transfer efficiency than the PE pipe. Although the heat transfer efficiency was not high with the increase of the pipe diameter in the flow rate, it was high with the increase of the pipe diameter in the velocity.
Tunneling is one of the challenging tasks in civil engineering because it involves a variety of decision making and engineering judgment based on knowledge and experience. One of the challenges is to construct tunnels in risky areas under shallow overburden. In order to prevent the collapse of ceilings and walls of a large tunnels, in such conditions, either a sequential excavation method (SEM) or ground reinforcing method, or a combination of both, can be utilized. This research deals with the numerical modeling of L-profiles and pipe fore-poling pre-support systems in the adit tunnel in northwestern Iran. The first part of the adit tunnel has been drilled in alluvial material with very weak geotechnical parameters. Despite applying an SEM in constructing this tunnel, analyzing the results of numerical modeling done using FLAC3D, as well as observations during drilling, indicate the tunnel instability. To improve operational safety and to prevent collapse, pre-support systems, including pipe fore-poling and L-profiles were designed and implemented. The results of the numerical modeling coupled with monitoring during operation, as well as the results of instrumentation, indicate the efficacy of both these methods in tunnel collapse prevention. Moreover, the results of modeling using FLAC3D and SECTION BUILDER suggest a double angle with equal legs ($2L100{\times}100{\times}10mm$) in both box profile and tee array as an alternative section to pipe fore-poling system while neither $L80{\times}80{\times}8mm$ nor $2L80{\times}80{\times}8mm$ can sustain the axial and shear stresses exerted on pipe fore-poling system.
Mathematical modeling and performance simulation results were shown for the solar thermal storage system which used heat pipe. The thermal storage system was composed of thermal storage tank and charging/discharging heat exchanger with one by the heat pipes. Heat pipe heat exchanger was attached to system, and could carry out charging and discharging to thermal storage tank at the same time. Height of the thermal storage tank was 600 mm, and that of the charging/discharging heat exchanger was 400 mm. Length of the heat pipe was the same as the total height of thermal storage system, and outer and inner diameter were 25.4 mm(O.D.) and 21.4 mm(I.D.) respectively. Diameter of the circular was 43 mm(O.D.), and fin geometries were considered as the design parameters. High temperature phase change material(PCM), $KNO_3$ and low temperature PCM, $LINO_3$ were charged to storage tank to adjust working temperature. Total size of thermal storage system able to get heat capacity more than 500 kW was calculated and the results were shown in this study. Number of heat pipe was required more than maximum 500, and total length of thermal storage system was calculated to the more than maximum 3 m at various condition.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.6
no.4
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pp.16-23
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2015
The industrialization and urbanization forced to increase the density of pipelines such as water supply, sewers, and gas pipelines. The materials used for the existing pipe lines are mostly composed of concretes and steels, but it is true that the development for more durable and efficient materials has been continued performed to produce long lasting pipe lines. Recently, underground pipes serve in diverse applications such as sewer lines, drain lines, water mains, gas lines, telephone and electrical conduits, culverts, oil lines, etc. In this paper, we present the result of investigation pertaining to the structural behavior of unplasticized polyvinyl chloride (PVC-U) flexible pipes buried underground. In the investigation of structural behavior such as a ring deflection, pipe stiffness, 4-point bending test, experimental and analytical studies are conducted. In addition, pipe stiffness is determined by the parallel plate loading tests and the finite element analysis. The difference between test and analysis is about 8% although there are significant variations in the mechanical properties of the pipe material. In addition, it was found by the 4-point bending test there is no problem in the connection between the pipes by coupler.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.11
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pp.1630-1637
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2002
A slab-wick heat pipe was fabricated and tested for applications where the condenser temperature is in a range of 80 to 12$0^{\circ}C$. The pipe material was 9.53 mm O.D. copper tube and the working fluids were ethanol and water. The total length of the heat pipe was 1.6 m, in which evaporator section was 1.4 m and the condenser was 0.10 m. The slab was a composite wick structure fabricated with STS316 wire screens. Thermal load was varied for a specified fill charge ratio and inclined angle. The optimum fill charge ratio was identified to be 110% based on a theoretical calculation of the pore space in the slab wick of the heat pipe. The maximum thermal load was 120W for ethanol and the same was 200W for water with the condenser temperature of 8$0^{\circ}C$. The thermal performance of the slab wick heat pipe is analysed in terms of temperature characteristics and thermal resistance against thermal load, tilt angle and fill charge ratio.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.05b
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pp.95-101
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1996
In this paper, the steady 2-dimensional model for a long horizontal line with different end temperatures undergoing natural convection at very high Rayleigh number is proposed to numerically investigate the heat transfer and flow characteristics. The dimensionless governing equations are solved by using SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) algorithm which is developed using control volumes and staggered grids. The numerical results are verified by comparison with the operating PWR test data. The analysis focuses on the effects of variation of the heat transfer rates at the pipe surface, the thermal conductivities of the pipe material and the thickness of the pipe wall on the thermal stratification. The results show that the heat transfer rate at the pipe surface is the controlling parameter. A significant reduction and disappearance of thermal stratification phenomenon is observed at the Biot number of 5.0$\times$10$^{-2}$. The results also show that the increment of the thermal conductivity and thickness of the wall weakens the thermal stratification and somewhat reduces azimuthal temperature gradient in the pipe wall. Those effects are however minor, when compared with those due to the variation of the heat transfer rates at the surface of the pipe wall.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.10
no.2
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pp.13-18
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2014
This paper proposes an optimum pipe material (PVC vs. PE) design & selection for open loop ground heat exchangers. Heat exchange efficiency and/or workability, and the need for trench insulation were investigated by comparing EWT (cooling mode) of each system. CFD simulations for the PVC and PE pipe with the same inner diameter show similar EWT. This is because the PVC pipe has a small thickness but a low thermal conductivity as compared to the PE pipe, and thus these two properties tend to offset each other. However, a hypothetically insulated pipe led to a meaningful drop of EWT. This means pipe insulation is of importance in performance of ground heat exchangers. From analyzing climate data and system operation, it is not advantageous to insulate trench pipes due to construction difficulties and ground temperature characteristics that are seasonally varied.
Failure criterion is a parameter to represent the resistance to failure of locally wall thinned pipe, and it depends on material characteristics, defect geometry, applied loading type, and failure mode. Therefore, accurate prediction of integrity of wall thinned pipe requires a failure criterion adequately reflected the characteristics of defect shape and loading in the piping system. In the present study, the finite element analysis was performed and the results were compared with those of pipe experiment to develop a sound criterion for failure of internally wall thinned pipe subjected to combined pressure and bending loads. By comparing the predictions of failure to actual failure load and displacement, an appropriate criterion was investigated. From this investigation, it is concluded that true ultimate stress criterion is the most accurate to predict failure of wall thinned pipe under combined loads, but it is not conservative under some conditions. Engineering ultimate stress estimates the failure load and displacement reasonably for al conditions, although the predictions are less accurate compared with the results predicted by true ultimate stress criterion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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