The ice storage system uses water for low temperature latent heat storage. However, a refrigerator capacity is increased and COP is decreased due to supercooling of water in the course of phase change from solid to liquid. This study investigates the cooling characteristics of the TMA-water clathrate compound including TMA (Tri-methyl-amine, $(CH_3)_3N)$ of $20{\sim}25wt%$ as a low temperature latent heat storage material. The results showed that the phase change temperature and the specific heat is increased and the supercooling degree is decreased as the weight concentration of TMA increased. Especially, the clathrate compound containing TMA 25wt% has the average phase change temperature of $5.8^{\circ}C$, the supercooling degree of $8.0^{\circ}C$ and the specific heat of 3.499 kJ/kgK in the cooling process. This can lead to reduction of operation time of refrigerator in low temperature latent heat storage system and efficiency improvement of refrigerator COP and overall system. Therefore, energy saving and improvement of utilization efficiency are expected.
For a conventional natural-circulation type solar water heater, the pressure head is limited by the height between the storage tank and hot water tap. Therefore, it is difficult to provide sufficient hot water flow rate for general usage. This study deals with a design modification of the storage tank to utilize the tap-water pressure to increase hot-water supply Based on fluid dynamic and heat transfer theories, a series of modeling and simulation is conducted to achieve practical design requirements. An experimental setup is built and tested and the results are compared with theoretical simulation model. The storage tank capacity is 240 l and the outer diameter of piping was 15 mm. Number of tube turns tested are 5, 10, and 15. Starting with initial storage tank temperature of $80^{\circ}C$, the temperature variation of the supply hot water is investigated against time, while maintaining minimum flow rate of 10 1/min. Typical results show that the hot water supply of minimum $30^{\circ}C$ can be maintained for 34 min with tap-water supply pressure of 2.5 atm, The relative errors between modeling and experiments coincide well within 10% in most cases.
Kim, Huidong;Baek, Namchoon;Lee, Jinkook;Joo, Moonchang
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.11a
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pp.64.2-64.2
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2010
The objective of this study is to make a comparative study of the operation performance of different type of solar collectors. A flat-plate collector, a single-glazed evacuated collector and a double-glazed evacuated collector are used in this study. These 3 type of collectors are connected in series in the order of a flat-plate collector, a single-glazed evacuated collector and a double-glazed evacuated collector. This experimental facility is a kind of a solar system with a controller, a heat exchanger, a storage tank and a circulation pump. Each collector has a different collection area(flat-plate collector-$6.00m^2$ total area/$5.61m^2$ aperture area, double-glazed evacuated collector-$6.04m^2$ total area/$4.92m^2$ aperture area, single-glazed evacuated collector-$7.65m^2$ total area/$5.61m^2$ aperture area) and its performance characteristic respectively. The experiments have been demonstrated at around $70^{\circ}C$ operating temperature(flat-plate collector inlet temperature). The thermal collecting efficiencies of each collector are obtained under the different insolation and operation condition as a result.
We manufactured the inkjet printing system for the application into the nano Ag finger line interconnection process in Si solar cells. The home-made inkjet printer consists of motion part for XY motion stage with optical table, head part, power and control part in the rack box with pump, and ink supply part for the connection of pump-tube-sub ink tanknozzle. The ink jet printing system has been used to conduct the interconnection process of finger lines on Si solar cell. The nano ink includes the 50 nm-diameter. Ag nano particles and the viscosity is 14.4 cP at $22^{\circ}C$. After processing of inkjet printing on the finger lines of Si solar cell, the nano particles were measured by scanning electron microscope. After the heat treatment at $850^{\circ}C$, the finger lines showed the smooth surface morphology without micropores.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.4
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pp.316-323
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2013
The use of artificial roughness in various forms of shapes and sizes is the most common and effective way to improve the performance of a flat-plate solar collector. In the present study, numerical analysis on heat transfer and pressure drop was performed in a rectangular channel with various rib arrays. The uniform heat flux is applied to the channel from the upper side. The forms of ribs considered in this study were rib $90^{\circ}$, groove $90^{\circ}$, groove $60^{\circ}$, baffle $90^{\circ}$, baffle $60^{\circ}$, wave $90^{\circ}$ and wave $60^{\circ}$. Air is the working fluid, and the Reynolds number ranges from 3200 to 17800. Nusselt number and friction factor were investigated to predict the performance of the system with various type of ribs. The average Nusselt number and pressure drop were increased with the increase of velocity in all types of ribs. The highest heat transfer and pressure drop occurred for the baffle $90^{\circ}$, but highest performance factor considering heat transfer and pressure drop together occurred for the groove $60^{\circ}$. Therefore, heat transfer and pressure drop should be considered together when a flat plate solar collector is designed.
Purpose: The objective of this study is to evaluate the performance of the conical solar concentrator (CSC) system, whose design is focused on increasing its collecting efficiency by determining the optimal conical angle through a theoretical study. Methods: The design and thermal performance analysis of a solar concentrator system based on a $45^{\circ}$ conical concentrator were conducted utilizing different mass flow rates. For an accurate comparison of these flow rates, three equivalent systems were tested under the same operating conditions, such as the incident direct solar radiation, and ambient and inlet temperatures. In order to minimize heat loss, the optimal double tube absorber length was selected by considering the law of reflection. A series of experiments utilizing water as operating fluid and two-axis solar tracking systems were performed under a clear or cloudless sky. Results: The analysis results of the CSC system according to varying mass flow rates showed that the collecting efficiency tended to increase as the flow rate increased. However, the collecting efficiency decreased as the flow rate increased beyond the optimal value. In order to optimize the collecting efficiency, the conical angle, which is a design factor of CSC, was selected to be $45^{\circ}$ because its use theoretically yielded a low heat loss. The collecting efficiency was observed to be lowest at 0.03 kg/s and highest at 0.06 kg/s. All efficiencies were reduced over time because of variations in ambient and inlet temperatures throughout the day. The maximum efficiency calculated at an optimum flow rate of 0.06 kg/s was 85%, which is higher than those of the other flow rates. Conclusions: It was reasonable to set the conical angle and mass flow rate to achieve the maximum CSC system efficiency in this study at $45^{\circ}$ and 0.06 kg/s, respectively.
In order to improve the quality of traditionally sun-dried red peppers and to increase the efficiency of drying performance, three types of solar dryers were designed and built, and drying performance of the solar dryers was compared to traditional sun drying. Results obtained from the experiment are summarized as fallows: 1. The air temperature and relative humidity profiles over a 8-hour period measured at the specified locations in the drying chamber of solar dryers appeared to have large variation in each dryer. The rate of drying increased with the temperature rise in the drying chamber of the solar dryer. 2. In general. drying with solar dryers proceeded faster than traditional sun drying. With A'-type of solar dryer developed in the second experiment it was possible to dry red peppers in seven days from an initial moisture content of 80% to safe storage conditions. The drying time with the A'-type solar drier was 50% shorter compared to traditional sun drying. 3. Red peppers appeared to have an increasing or constant-rate drying period until the weight of the product was reduced to about one half the initial weight, followed by a falling-rate drying period. When the dried red peppers were exposed to the atmospere during the night, the moisture content increased as much as 6%, which is much higher than for the grains. 4. It was suggested from the experiment that either a heat storage system or a supplemental heating system in the solar dryer was desirable for more efficient drying operation. 5. It was shown that the solar dryer developed in this study may be suitable for drying other vegetables and fishes, and also offered additional advantages of saving in drying time, maintaining sanitation and minimizing contamination by dust, insects and unfavorable weather condition.
This paper is an experimental study on the freezing protection valve used for solar water heating, air-conditioning systems, and plumbing systems. When the phase change occurs from liquid to solid, most of the substances except water volumetrically shrink. And referred to as PCM(Phase Change Material) a substance with such properties, the phase change temperature varies depending on the material. To prevent the freezing of the plumbing system, such as air-conditioning system in the winter season, we developed a several types of freezing protection valve using PCM whose freezing temperature are $2-4^{\circ}C$. The working principle of the freezing protection valve is that the fluid inside the pipe is released to prevent the system-collapse when fluid temperature reaches the freezing temperature of the PCM. And then the valve is closed and returned to the original position automatically when the temperature of the operating fluid rises. In this paper, the operating temperatures, discharge flow rate and the response characteristics of the valve during the operation are tested and investigated. From the results of this research the freezing protection valves employing PCM are expected to be commercialized in the near future.
Investigation of the effective soil thermal conductivity($k$) is the first step in designing the ground loop heat exchanger(borehole) of a geothermal heat pump system. Another important factor is the borehole thermal resistance($R_b$). Thermal response tests offer a good method to determine the ground thermal properties for the total heat transport in the ground. The first step is measured for initial soil temperature. This is done by supplying a only pump power into a borehole heat exchanger. They need to supply into water unload heat power more than 30 minutes. In this study, the initial soil temperature was found to analysis $14.1{\sim}16.0^{\circ}C$,the ratio was 68.7% represented. In this case of $k$, was 2.1~3.0 $W/m{\cdot}k$, $R_b$ was 0.11~0.20 $m{\cdot}K/W$. In this work, it is also shown that the distribution of a soil thermal conductivity and borehole thermal resistance were on the influence of initial soil temperature. And soil thermal conductivity was related with factors of equation by linear least square method, borehole thermal resistance was on the influence of composite factors.
Park, Kyung-Kyoo;Ha, Yu-Shin;Hong, Dong-Hyuck;Jang, Seung-Ho;Kim, Jin-Hyun
Journal of Biosystems Engineering
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v.35
no.2
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pp.108-115
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2010
This study was conducted to estimate the optimum temperature and required time for soil sterilization when heated water was circulated through underground heating pipes in the greenhouse which solar heat was influenced to the temperature of soil during the summer day. Two different types of heating pipes were used for the experiment. One was a polyethylene pipe(XL) and the other was a corrugated ring shaped stainless steel pipe(STS). The results of the studies were summarized as follows; By measuring the thermal characteristics of the XL and STS, it was examined that the average temperature differences of the inlet and outlet were $8.5^{\circ}C$ and $13.3^{\circ}C$, the average flowrates were 15.3 L/min and 5.6 L/min, and the average radiation powers were 9.1 kW and 4.1 kW, respectively. As results of the regression analysis of underground temperatures, when average soil temperature was$35^{\circ}C$, an average water temperature was $80^{\circ}C$, and XL was used, it was estimated that the possible heat transfer distance, the required time for heat transfer and heat flux to reach the underground temperature of $60^{\circ}C$ were 300 mm, 230 hours, and $7.57kW/m^2$, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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