The air gap membrane distillation (AGMD) process was applied for water desalination. The main objective of the present work was to study the heat and mass transfer mechanism of the process. The experiments were performed on a flat sheet module using aqueous NaCl solutions as a feed. The membrane employed was hydrophobic PTFE of pore size 0.22 ${\mu}m$. A mathematical model is proposed to evaluate the membrane mass transfer coefficient, thermal boundary layers' heat transfer coefficients, membrane / liquid interface temperatures and the temperature polarization coefficients. The mass transfer model was validated by the experimentally and fitted well with the combined Knudsen and molecular diffusion mechanism. The mass transfer coefficient increased with an increase in feed bulk temperature. The experimental parameters such as, feed temperature, 313 to 333 K, feed velocity, 0.8 to 1.8 m/s (turbulent flow region) were analyzed. The permeation fluxes increased with feed temperature and velocity. The effect of feed bulk temperature on the boundary layers' heat transfer coefficients was shown and fairly discussed. The temperature polarization coefficient increased with feed velocity and decreased with temperature. The values obtained were 0.56 to 0.82, indicating the effective heat transfer of the system. The fouling was observed during the 90 h experimental run in the application of natural ground water and seawater. The time dependent fouling resistance can be added in the total transport resistance.
Onsager 이론으로 확장된 Maxwell-Wagner 분극 모델을 이용하여 전도성 입자로 제조된 전기유변(Electrorheological, ER) 액체의 전기유변 현상에 대한 전산 모사를 수행하였다. 확장된 Maxwell-Wagner 분극 모델을 이용한 전산 모사는 전도성 입자로 제조된 전기유변 액체의 특성인 비제곱 전기유변 현상(Δτ∝En, n≈1.5)을 확인하였다. 전단 흐름에서 전단응력이 정상상태에 도달하는 시점은 전기장 하에서 생성된 사슬 모양 구조가 전단 흐름에 의해 깨짐과 재생성이 정상상태에 도달하는 지점으로 나타났다. 또한, 전단 속도의 증가에 따라 전단응력이 최솟값을 보이는 전도성 입자를 기반으로 한 전기유변 액체의 현상도 관찰하였으며, 이것은 입자의 사슬 모양 구조가 무작위 배열로 바뀌는 순간에 발생하는 것임을 관찰하였다. 입자의 부피 분율 ϕ가 증가에 따라 전단응력은 증가하다가 일정해지는 경향도 관찰하였다.
We are developing a new universal spectropolarimeter on the Domeless Solar Telescope (DST) at the Hida Observatory to realize precise spectropolarimetric observations in a wide range of wavelength in visible and near infrared. The system aims to open a new window of plasma diagnostics by using Zeeman effect, Hanle effect, Stark effect, impact polarization, and atomic polarization for measuring the external magnetic field, electric field, or an anisotropy in the excitation of the atoms. The polarimeter is a successor of formerly developed polarimeter on DST, which make possible to observe a polarization in a photospheric spectral line with polarimetric accuracy of 10-2 (Kiyohara et al. 2004). The new system consists of a 60cm aperture vacuum telescope, a high dispersion vacuum spectrograph, polarization modulator / analyzer composed of a rotating waveplate whose retardation is constant for a wide range of wavelength and Wallaston prism, and a fast and large format CCD camera or IR camera. Spectral images in both orthogonal polarizations are taken simultaneously with a frame rate of ~20Hz while the waveplate rotates continuously in a rate of 1rev./sec. Thus It takes 5 ~ 60 sec to observe polarization with accuracy of 10-3 in a wide wavelength range (400 - 1100nm). We also examined a polarimetric model of the telescope with accuracy of 10-3 to calibrate instrumental polarization on some wavelengths. In this talk, I will focus on the performance of the instrument.
Fuel cells of proton exchange membrane type (PEMFC) working with hydrogen in the anode and ambient air in the cathode ('air breathing') have been prepared and characterized. The cells have been studied with variable thickness of the cathode catalyst layer ($L_{CL}$), maintaining constant the platinum and ionomer loads. Polarization curves and electrochemical active area measurements have been carried out. The polarization curves are analyzed in terms of a model for a flooded passive air breathing cathode. The analysis shows that $L_{CL}$ affects to electrochemical kinetics and mass transport processes inside the electrode, as reflected by two parameters of the polarization curves: the Tafel slope and the internal resistance. The observed decrease in Tafel slope with decreasing $L_{CL}$ shows improvements in the oxygen reduction kinetics which we attribute to changes in the catalyst layer structure. A decrease in the internal resistance with $L_{CL}$ is attributed to lower protonic resistance of thinner catalyst layers, although the observed decrease is lower than expected probably because the electronic conduction starts to be hindered by more hydrophilic character and thicker ionomer film.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권9호
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pp.3907-3923
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2020
An enhanced irregular repetition slotted ALOHA (IRSA) protocol is proposed by using polarization characteristic of satellite link and MIMO detection in low earth orbit (LEO) satellite networks, which is dubbed polarized MIMO IRSA (PM-IRSA). In the proposed scheme, one or two packets in one slot can be decoded by employing polarized MIMO detection, and more than two collided packets in multiple slots which can construct the virtual MIMO model can be decoded by the MIMO detection algorithm. The performance of the proposed scheme is analyzed with the density evolution (DE) approach and the degree distribution is optimized to maximize the system throughput by using a differential evolution. Numerical results certify our analysis and show that the normalized throughput of the proposed PM-IRSA can achieve 1.89 bits/symbol.
We chose the Kushiro wetland in Hokkaido, Japan, as a test site to monitor wetland areas. Synthetic aperture radar (SAR) can carry out continuous observation in any weather conditions, and can therefore be used to observe high humidity areas such as wetlands. We applied multi-parameter SAR data (dual-frequency, multi-polarization, and multi-incidence angle) to monitoring the wetland forest. To find the optimum incidence angle and polarization for monitoring the wetland biomass, a simple backscattering model of wetland vegetation was developed and applied to estimate backscattering coefficients for different biomass and surface conditions.
Polarized mid-infrared emission from polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) can provide a crucial test of basic physics of alignment of nanoparticles and opens a potential new window into studying magnetic fields. In this talk, I will present a new model of polarized PAH emission that takes into account the effect of PAH alignment with the magnetic field due to resonance paramagnetic relaxation. I will then present our predictions for the polarization level of the strong PAH emission features from the interstellar medium. I will present the first detection of polarization of PAH emission at 11.3micron which is consistent with our theoretical prediction. Finally, I will discuss important implications of this work for tracing magnetic fields via mid-IR PAH features and for constraining the polarization of anomalous microwave emission that is useful for the quest of CMB B-modes.
A three-dimensional constitutive model for polarization switching in ferroelectric materials is used to predict the formation of switching zones in an atomic force microscopy(AFM) tip/ferroelectric thin film/bottom electrode system via finite element simulation. Initially the ferrolectric film is poled upward and the bottom electrode is grounded. A strong dc field is imposed on a fixed point of the top surface of the film through the AFM tip. A small switching zone with downward polarization is nucleated and grows with time. It is found that initially the shape of the switched zone is that of a bulgy dagger, but later turn to the shape of a reversed cup with the lower part wider than the upper part. It can also be concluded that the size of switching zones increases with the period of applied electric potential. The present results are qualitatively consistent with experimental observations.
Concentration polarization(CP) phenomena show great potential on desalination technology. As we can control the dimension of silicon based nanochannel system, it can be used to model ion exchange membrane. In this study, to investigate the effect of nanochannel number and working conditions on the CP based desalination process, nanochannel based microfluidic system is fabricated. First, we optimized nanochannel number and working conditions to conduct visualization study on CP based desalination process. Second, we visualized the desalination process with fluorescent dye in the desalination chip. We also visualized that the particles also can be removed by the CP based desalination process.
Polarization and strain induced by unipolar electric field (P\ulcorner, S\ulcorner), those induced by bipolar electric field (P, S) and remanent polarization (P\ulcorner) were investigated in 0.9Pb(Mg\ulcornerNb\ulcorner)O$_3$-$0.1PbTiO_3$relaxor ferroelectric ceramics in the temperature range of $-50^{\circ}C$~$90^{\circ}C$. From the temperature dependence of polarization and strain, the transition from predominantly paraelectric (electrostrictive) to partially ferroelectric (piezoelectric) is visualized. Under the given temperature, the P\ulcorner/P\ulcorner is always larger than the S\ulcorner/S\ulcorner and the difference between them becomes larger ass the temperature decrease. The S\ulcorner/P\ulcorner increases as the temperature decreased below phase transition temperature. It was suggested that these experimental results might be explained with a simple rigid ion model concentrating on BO\ulcorner octahedron.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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