This paper focuses on a systematic configuration of steam reforming fuel processor, particularly designed for small and medium sized hydrogen production application. In a typical integration of the fuel processor, there exist significant temperature gradients over the entire system which has negative effect on both catalyst life-time and system performance. Also, the volumetric inefficiency should be avoided to obtain the possible compactness for the commercial purpose. In the present work, the computational analysis will be performed to gain the fundamental insight on the transport phenomena and chemical reactions in the reformer consisting of preheating, steam reforming (SR), and water gas shift (WGS) reaction beds in the flow direction. Also, the fuel processing system includes a top-fired burner providing necessary thermal energy for endothermic catalytic reactor. A fully two-dimensional numerical modeling for a integrated fuel processing system is introduced for in-depth analysis of the heat and mass transport phenomena based on surface kinetics and catalytic process. In the model, water gas shift reaction and decomposition reaction were assumed to be at equilibrium. A kinetic model was developed and then computational results were compared with the experimental data available in the literature. Finally, the case study was done by considering the key parameters, i.e. steam to carbon (S/C) ratio and temperature. The computer-aided models developed in this study can be greatly utilized for the design of advanced fast-paced compact fuel processors research.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.9
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pp.472-481
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2017
Radiant floor heating systems have been used as common heating supply systems in most residential buildings in Korea. Since the system uses a floor as thermal storage, proper control strategy should be adopted to avoid over-or under-heating problems. So far, studies related to control of the floor heating system have been conducted based on computer simulations. The active layer in TRNSYS is known for its usability as a floor heating system model and is integrated with the TRNSYS building model (Type 56). However, floor heating system simulations with the active layer are operated only if pre-defined minimum mass flow rate is ensured. This study proposes a simple RC (Resistance-Capacitance) model for radiant floor heating systems. Model parameters such as Rs and Cs are defined by optimization. The active layer, in this study, is used as the target system to search for optimal values. A TRNOPT optimization tool was used to conduct optimization under given simulation conditions. The RC model with optimal parameters are tested in other mass flow rates that were not used during optimization. Results reveal the RC model describes the active layer with successfully optimized model parameters. The RC model has fewer model limitations, and is expected to be used for various target systems, e.g. experimental data of a real radiant heating system.
The zodiacal light emission is the thermal emission from the interplanetary dust and the dominant diffuse radiation in the mid- to far-infrared wavelength region. Even in the far-infrared, the contribution of the zodiacal emission is not negligible at the region near the ecliptic plane. The AKARI far-infrared all-sky survey covered 97% of the whole sky in four photometric bands with band central wavelengths of 65, 90, 140, and $160{\mu}m$. AKARI detected the small-scale structure of the zodiacal dust cloud, such as the asteroidal dust bands and the circumsolar ring, in far-infrared wavelength region. Although the most part of the zodiacal light structure in the AKARI far-infrared all-sky image can be well reproduced with the DIRBE zodiacal light model, there are discrepancies in the small-scale structures. In particular, the intensity and the ecliptic latitude of the peak position of the asteroidal dust bands cannot be reproduced precisely with the DIRBE models. The AKARI observational data during more than one year has advantages over the 10-month DIRBE data in modeling the full-sky zodiacal dust cloud. The resulting small-scale zodiacal light structure template has been used to subtract the zodiacal light from the AKARI all-sky maps.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.28
no.4
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pp.401-406
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2017
When Liquified Natural Gas (LNG) is vaporized into NG for industrial and household usage, tremendous cold energy was transferred from LNG to seawater during phase-changing process. This heat exchanger loop is not only a waste of huge cold energy, but will cause thermal pollution to the coastal fishery area also when cold water was re-injected into the sea. In this study, an innovation design has been performed to reclaim the cold energy for -35 to $62^{\circ}C$ refrigerated warehouse. Conventionally, this was done by installing mechanical refrigeration systems, necessitating tremendous electrical power to drive temperature. A closed loop LNG heat exchangers in series was designed to replace the mechanical or vapor-compression refrigeration cycle by process simulator. The process simulation software of PRO II with provision has been used to simulate this process for various conditions, what to effect on cold energy and used energy for re-liquefaction and evaporation process. In addition, through analysis the effect of the change of LNG supply pressure on sensible and latent heat, optimum operational conditions was suggested for LNG cold energy warehouse.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.2
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pp.150-157
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2014
Li-Ion battery is used in the most satellites now due to advantages such as weight, thermal dissipation and self discharge compared to the previous generations of electrochemical batteries. The performance analysis model of the Li-Ion battery is needed to aid the design of new satellite electrical power subsystem. This paper develops the performance analysis model of the Li-Ion battery to apply to the electrical power subsystem design and energy balance analysis on geostationary orbit. The analysis model receives the satellite bus power, solar array power and battery temperature and gives the battery voltage, charge and discharge currents, taper index, state of charge and power dissipation. The results from the performance analysis are compared and analyzed with the flight data to verify the model. The compared results show satisfactory without significant difference with the flight data.
The purpose of this research is to study the characteristics of heat transfer in composite rotary heat pipe as modeled turbine rotating by a finite element analysis and experiment. Nu number, Re number, Pr number and dimensionless condensate layer thickness by thermal input and revolutions per minute were given as analysis factors. The comparison between calculated and experimental data showed similar tendency. Therefore the analysis method may be useful to predict the performance of composite heat pipe. The resistance on heat pipe showed the best effect of heat transfer by film condensation, by decreasing film condensation, the heat transfer rate from condenser was increased rapidly. The dimensionless condensate layer thickness according to Re number at given Pr number showed constant values, the dimensionless condensate layer thickness is proportionate to the square root of inverse of revolution number per minute. In this study Nu=A$({\delta}({\omega}/v)^{-1/2}Re^B)$ is used to the convection heat transfer coefficient and A=0.963, B=0.5025 were obtained as analysis predicts.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.3
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pp.604-610
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2007
Injection molding is the most common method of shaping plastic resins for manufacturing a variety of parts. This injection molding is accomplished by injection molding machines (IMM) which consists of a hewer, a reciprocating screw, barrel assembly, and an injection nozzle. The plastic resin is fed to the machine through the hopper and it should be heated to the target melting temperature, which depends on material properties, as closely as possible with very small temperature overshoot in the barrel. Since the barrel, which has temperature dependent specific heat and thermal conductivity in the operating temperature range, is heated by the several electric heater bands, it is not an easy task to control the temperature of the barrel owing to the interference of neighboring heaters and its material properties. Though PID controller with auto-tuning capability is widely adopted in the nm, the auto-tuning process should be carried out whenever the operating temperature is changed significantly. Recently, though the predictive controller is developed and shows good performance, it has drawbacks: 1. Since the heat transfer modeling process is very complicated and should be carried out again when the barrel is changed, it is somewhat inappropriate in the field. 2. The controller performance is not validated in whole operating temperature range. In this paper, cascade type simple PI controller with input restriction is proposed to find the possibility of controlling the barrel temperature in the whole operating temperature range. It is shown by experiment that the proposed controller shows good performance. This result can be applied to design of PI controller with auto-tuning capability.
Lee H. J.;Han S. Y.;Chung Y. G.;Cho N. K.;Kil G. S.;Kim Y. K.
Journal of computational fluids engineering
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v.9
no.3
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pp.49-56
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2004
A heated and expanded helium is used to pressurize liquid propellants in propellant tanks of propulsion system of liquid propellant launch vehicles. To produce a heated and expanded helium, an hot-gas heat exchanger is used by utilizing heat source from an exhausted gas, which was generated in a gas generator to operate turbine of turbo-pump and dumped out through an exhaust duct of engine. Both experimental and numerical approaches of hot-gas heat exchanger design were conducted in the present study. Experimentally, siliconites - electrical resistance types - were used to simulate the full heat condition instead of an exhausted gas. Cryogenic heat exchangers, which were immersed in a liquid nitrogen pool, were used to feed cryogenic gaseous helium in a hot-gas heat exchanger. Numerical simulation was made using commercially utilized solver - Fluent V.6.0 - to validate experimental results. Helically coiled stainless steel pipe and stainless steel exhausted duct were consisted of tetrahedron unstructured mesh. Helium was a working fluid Inside helical heat coil and regarded as an ideal gas. Realizable k-』 turbulent modeling was adopted to take turbulent mixing effects in consideration. Comparisons between experimental results and numerical solutions are Presented. It is observed that a resulted hot-gas heat exchanger design is reliable based on the comparison of both results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.3
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pp.273-279
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2011
The yield strength of particle-reinforced composites increases as the size of the particle decreases. This kind of length scale has been mainly attributed to the geometrically necessary dislocation punched around the particle as a result of the mismatch of the thermal expansion coefficients of the particle and the matrix when the composites are cooled down after consolidation. In this study, two dislocation-punching theories that can be used in continuum structural modeling are assessed numerically. The two theories, presented by Shibata et al. and Dunand and Mortensen, calculate the size of the dislocationpunched zone. The composite yield strengths predicted by finite element analysis were qualitatively compared with experimental results. When the size of the particle is less than $2{\mu}m$, the patterns of the composite strength are quite different. The results obtained by Shibata et al. are in qualitatively better agreement with the experimental results.
$\alpha$-Dextranase, which can hydrolyze dextran, is largely used in the sugar industry. However, a thermostable $\alpha$-dextranase is needed to alleviate the viscosity of syrups and clean blocked machines. Thus, to improve the optimal temperature of Lipomyces starkeyi $\alpha$-dextranase expressed by Pichia pastoris, the rational introduction of a de novo designed disulfide bond was investigated. Based on the known structure of Penicillium minioluteum dextranase, L. starkeyi $\alpha$-dextranase was constructed using homology modeling. Four amino acids residues were then selected for site-directed mutagenesis to cysteine. When compared with the wild-type dextranase, the mutant DexM2 (D279C/S289C) showed a more than $13^{\circ}C$ improvement on its optimal temperature. DexM2 and DexM12 (T245C/N248C, D279C/S289C) also showed a better thermal stability than the wild-type dextranase. After the introduction of two disulfide bonds, the specific activity of DexM12 was evaluated and found to be two times higher than that of the wild-type. Moreover, DexM12 also showed the highest $V_{max}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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