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Sensitivity study for important parameters of VIV fatigue evaluation of SCR

  • Lee, Sung-Je;Kang, Chanhoe;Jang, Changhwan;Park, Sung-Gun
    • Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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    • 제3권2호
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    • pp.66-74
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    • 2017
  • Since risers have to be operated without being replaced during the design life time after installation, fatigue evaluation as well as strength analysis should be performed. The fatigue life of the riser is known to be dominantly influenced by wave loading and vortex induced vibration (VIV) phenomena. The fatigue life evaluation method and the behavior characteristics of the riser by the wave have been done a lot. Even though the VIV is an important source of fatigue damage for SCR, the evaluation method and behavior characteristics by VIV have not been studied relatively. Most of the S / W for calculating VIV fatigue are a semi-empirical model based on various theoretical models and experiments. For better understanding of VIV response, it is necessary to investigate the effect of parameters which affects the analysis result. This paper summarizes the results of parametric study performed to enhance the understanding of relationship between each parameter and fatigue analysis result.

백금계 촉매상에서 산화질소(NO)의 산화반응속도에 관한 실험 및 모델링 연구 (An Experimental and Modeling Study on the Oxidation Kinetics of Nitric Oxide over Platinum-based Catalysts)

  • 김영득;정수진;김우승
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제20권5호
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    • pp.71-80
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    • 2012
  • To improve the $NO_X$ conversion over a SCR (selective catalytic reduction) catalyst, the DOC (diesel oxidation catalyst) is usually placed upstream of the SCR catalyst to enhance the fast SCR reaction ($4NH_3+2NO+2NO_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$) using equimolar amounts of NO and $NO_2$. Here, a ratio of $NO_2/NO_X$ above 50% should be avoided, because the reaction with $NO_2$ only ($4NH_3+4NO+O_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$) is slower than the standard SCR reaction ($4NH_3+4NO+O_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$). In order to accurately predict the performance characteristics of SCR catalysts, it is therefore desired to develop a more simple and reliable mathematical and kinetic models on the oxidation kinetics of nitric oxide over a DOC. In the present work, the prediction accuracy and limit of three different chemical reaction kinetics models are presented to describe the chemicophysical characteristics and conversion performance of DOCs. Steady-state experiments with DOCs mounted on a light-duty four-cylinder 2.0-L turbocharged diesel engine then are performed, using an engine-dynamometer system to calibrate the kinetic parameters such as activation energies and preexponential factors of heterogeneous reactions. The reaction kinetics for NO oxidation over Pt-based catalysts is determined in conjunction with a transient one-dimensional (1D) heterogeneous plug flow reactor (PFR) model with diesel exhaust gas temperatures in the range of 115~$525^{\circ}C$ and space velocities in the range of $(0.4{\sim}6.5){\times}10^5\;h^{-1}$.

디젤엔진의 $NO_X$ 저감을 위한 SCR $DeNO_X$ 촉매의 모델링 및 성능해석 (Modeling and Performance Analysis of SCR $DeNO_X$ Catalyst for Reducing $NO_X$ Emissions in Diesel Engine)

  • 김영득;김우승;이천환
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제17권1호
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    • pp.137-145
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    • 2009
  • The steady-state kinetics of the selective catalytic reduction (SCR) of $NO_X$ with $NH_3$ has been investigated over a commercial ${V_2}{O_5}/TiO_2$ catalyst. In order to account for the influence of transport effects the kinetics are coupled with a fully transient two-phase 1D+1D monolith channel model. The Langmuir-Hinshelwood (L-H) mechanism is adopted to describe the steady-state kinetic behavior of the ${V_2}{O_5}/TiO_2$ catalyst. The reaction rate expressions are based on previously reported papers and are modified to fit the experimental data. The steady-state chemical reaction scheme used in the present mathematical model has been validated extensively with experimental data of selective $NO_X$ reduction efficiency for a wide range of inlet conditions such as space velocity, oxygen concentrations, water concentration, and $NO_2/NO$ ratio. The parametric investigations are performed to examine how the $NH_3$ slip from a SCR $DeNO_X$ catalyst and the conversion of $NO_X$ are affected by the reaction temperature, $NH_3/NO_X$ feed ratio, and space velocity for feed gas compositions with $NO_2/NO_X$ ratios of 0 and 0.5.

질화포텐셜 제어 가스질화로 개발(III) : SCR420H 에널러스기어에 대한 제어질화 적용 및 내구성 평가 (Development of Controlled Gas Nitriding Furnace(III) : Application of Controlled Gas Nitriding Process and Evaluation of Durability for SCR420H Annulus gear)

  • 이원범;정민재;권민상;김태환;문철우
    • 열처리공학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.161-173
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    • 2023
  • This study investigated the effects of KN and process time on the formation of a compound layer at a nitriding temperature of 540℃ for SCR420H material. As a result of controlled nitriding from 3 h to 20 h at KN 1.2 atm-1/2, compound layers were formed up to about 10 ㎛, and an effective hardening depth of about 460 ㎛ was obtained. Initially, an ε+γ' complex phase was formed, and the phase fraction changed over time, and finally, the fraction of ε phase decreased to less than 1%. With higher KN, the compound thickness increased, a pore layer was formed on the surface, and the surface hardness decreased. By applying the controlled nitriding process, it was possible to produce annulus gears with a compound thickness of 12.8 ㎛ and an ε phase of 5% or less. The annulus gears made through controlled nitriding were mounted on a 6-speed transmission and tested for durability. As a result, the durability test of 250,000 km was satisfied, and the transmission efficiency was also confirmed to be expected.

망간황화물을 이용한 NO의 선택적 촉매 환원 (Selective Catalytic Reduction of NO on Manganese Sulfates)

  • 정순관;박태성;홍성창
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권3호
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    • pp.473-478
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    • 2008
  • 망간황화물이 NO의 선택적 촉매 환원에 미치는 영향을 반응성 및 속도론적평가와 TPR(Temperature Programmed Reduction), TGA분석을 통하여 고찰하였다. 망간산화물은 $200^{\circ}C$ 이하의 저온에서 우수한 질소산화물 전환을 보였으나, 망간황화물의 경우 황화정도에 따라 질소산화물 전환은 고온으로 전이하였다. 또한 질소산화물 전환율도 황화정도에 따라 감소하였다. TPR 실험결과 망간산화물들은 $160^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 환원이 시작되었으나 망간황화물은 $280^{\circ}C$ 이상의 온도에서 환원이 시작되었다. TPR 실험을 통한 환원 시작온도는 촉매의SCR 시작 온도와 관련이 있는 것으로 판단된다. 망간황화물의 활성화에너지는 다른 촉매에 비해 낮게 나타났으나 pre-exponential 상수 크기가 다른 촉매에 비해 1/1000배 만큼 작아 NO에 대한 활성이 낮게 나타났다. 천연망간광석은 함유된 다양한 금속산화물의 영향으로 순수한 망간산화물보다 낮은 온도에서 재생되었다.

Copper-Alumina 촉매필터 반응기에서의 NOx 제어 (Control of NOx Emission in a Copper-Alumina Catalytic Filter Reactor)

  • 류동길;이상권
    • 한국대기환경학회:학술대회논문집
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    • 한국대기환경학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.263-264
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    • 2002
  • 연소시설에서 배연가스중의 NOx 배출을 저감하기 위하여 선택적 촉매 환원법(SCR)과 선택적 무촉매 환원법(SNCR)이 널리 이용되고 있다. 이러한 촉매처리는 Pt와 같은 귀금속이 포함된 촉매 하에서 암모니아를 환원제로 사용하였으나, R와 같은 귀금속의 경우 배연가스내에 함유된 중금속이나 비소(Arsenic), SOx, 비산재(fly ash)등에 의해 쉽게 비활성화(deactivation)되는 단점이 있다(Sumitra R et al., 1995). (중략)

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망간산화물(NMO, MnO2, Mn2O3)을 이용한 저온에서의 NH3-SCR의 반응속도 연구 (A Reaction Kinetic for Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3 over Manganese Oxide (NMO, MnO2, Mn2O3) at Low Temperature)

  • 김민수;홍성창
    • 청정기술
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    • 제24권4호
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    • pp.307-314
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    • 2018
  • 본 연구에서는 NMO (Natural Manganese Ore), $MnO_2$, $Mn_2O_3$ 촉매를 산소 존재 하에 저온에서 $NH_3$를 환원제로 이용하여 질소산화물(NOx)을 제거하는 선택적 촉매 환원법에 사용되었다. NMO의 경우, 안정성 실험에서 질소산화물 전환율이 423 K에서 100시간 후에도 변하지 않는 것을 확인하였다. 동력학 실험의 경우, 열 및 물질전달이 영향을 주지 않는 영역에서 수행하였다. 정상상태에서의 반응속도 연구는 저온 SCR반응에서 암모니아에 대하여 0차이고 일산화질소에 대해서는 0.41 ~ 0.57차였으며 산소에 대해서는 0.13 ~ 0.26차인 것을 확인하였다. 온도가 증가할 때, 암모니아와 산소 농도의 결과에 따라 반응차수가 감소함을 확인하였다. 촉매 표면에 해리흡착 된 암모니아와 가스상 일산화질소(E-R 모델)와의 반응 및 흡착 된 일산화질소(L-H 모델)와의 반응을 확인하였다.

PI제어기 설계에 따른 인버터 DC 저항 점 용접의 용접성 비교 (Comparison of Inverter DC Spot Weldability with PI Controller Design)

  • 황인성;윤현준;;김동철;강문진
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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    • pp.117-117
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    • 2009
  • 저항 점 용접 시스템은 SCR 방식과 Inverter 방식으로 나뉘어지는데 현재 공급전원의 안정화 및 고속의 제어가 가능한 Inverter 방식으로 점차 변해가는 추세이다. 이러한 추세에 따라 기존 SCR 방식에서는 구현하기 힘들었던 고속의 전류제어가 요구되고 있으며 여러 제어 알고리즘들이 적용되고 있다. 일반적으로 전류를 제어하기 위해 PI제어 알고리즘이 많이 사용되고 있다. PI제어보다 좀더 반응이 빠르고 정밀한 제어 알고리즘의 적용이 시도되고 있지만 실질적으로 현장에 적용하여 활용하기에 어려움이 있어 PI제어가 많이 선호되고 있다. 일반적으로 용접전류의 제어는 일정한 전류를 공급할 수 있게 하는 것이 주요하지만 저항 점 용접 시스템에서는 일정한 전류의 공급 이외에 목표 전류까지 도달하는 응답시간 또한 주요한 사항으로 작용하고 있다. 이는 짧은 통전시간으로 인해 응답성에 따라 입열량의 차이가 나타나기 때문이다. 응답시간이 느릴수록 그만큼 전류의 공급이 적어지고 이로 인해 입열량이 감소하게 된다. 국내의 Inverter 방식의 경우 응답시간이 15ms 이상이지만, 해외 선진 제품의 경우 10ms 이하의 응답시간을 가져 크게는 1cycle(16.6ms)의 차이가 나고 같은 용접전류 조건에서도 용접성의 차이가 나타나게 된다. 본 연구에서는 응답시간에 따른 용접성의 변화와 응답시간 제어의 필요성을 확인하기 위해 PI제어기를 응답시간에 따라 설계하고 이를 자체 제작한 Inverter DC 저항 점 용접기에 적용하여 용접실험을 실행하였다. 용접소재로는 현 자동차용 강판 소재인 SPFC590, 1mmt를 사용하였고 인장 및 단면시험을 통해 용접성을 비교하였다. 또한 각각의 로브곡선을 도출하고 비교하여 응답시간에 따른 용접성의 차이를 확인하였다.

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S.C.R.에 의한 단상유도전동기의 운전특성에 관해서 (A study on the running characteristics of the single phase induction motor by S.C.R.)

  • 원종수
    • 전기의세계
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    • 제17권4호
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    • pp.7-12
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    • 1968
  • In recent years the development of the SCR has made possible the control of the power system. It is one example that the speed control of the induction motor can be done by changing the frequency with the S.C.R. This paper is devoted primarily to a study of the running characteristics of the single phase induction motor through the experimental and theoretical methods when the speed of the motor is controlled by varying the conduction period in current with S.C.R. under the constant frequency. We conclude from the experiments that the adjustment of the phase angle in current is equivalent to the change of the supply voltage to the motor. Therefore, the speed control of the motor such as a fan duty motor is possibly by this methods.

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