Predicting coal combustion by computational fluid dynamics (CFD) requires a combination of complicated flow and reaction models for turbulence, radiation, particle flows, heterogeneous combustion, and gaseous reactions. There are various levels of models available for each of the phenomena, but the use of advanced models are significantly restricted in a large-scale boiler due to the computational costs and the balance of accuracy between adopted models. In this study, the influence of coal devolatilization model and turbulent mixing rate was assessed in CFD for a commercial boiler at 500 MWe capacity. For coal devolatilization, two models were compared: i) a simple model assuming single volatile compound based on proximate analysis and ii) advanced model of FLASHCHAIN with multiple volatile species. It was found out that the influence of the model was observed near the flames but the overall gas temperature and heat transfer rate to the boiler were very similar. The devolatilization rate was found not significant since the difference in near-flame temperature became noticeable when it was multiplied by 10 or 0.1. In contrast, the influence of turbulent mixing rate (constant A in the Magnussen model) was found very large. Considering the heat transfer rate and flame temperature, a value of 1.0 was recommended for the rate constant.
본 작품은 사실적 표현, 즉 실사에 근거한 분위기의 애니메이션에 관한 관점에서 시작한다. 물론 애니메이션에서는 생략과 과장이 자유로우며 풍자적이고 은유적인 분위기를 연출하는 것이 특징이다. 즉 사실성보다는 허구적이며 과장된 표현으로 왜곡을 가함으로써 관객들에게 극적 효과를 유발한다. 하지만 관객은 사실적이지 않은 허구인 것을 알면서도 자유로운 상상력의 오락적 분위기에 흥미를 갖는다. 아울러 본 작품은 애니메이션의 동인(動因)과 감성과의 관계를 전제로 한 애니메이션의 분석모형 작품이다. 이러한 모델 설계를 통해 대상물의 본질적인 면, 즉 사실성에 근거한 표현정도에 따라 인간의 감성이 달라질 수 있다는 가정 하에 애니메이션에 있어서 프레임 수와 대상물의 단순화 정도에 따라 감성이 어떻게 반응하고 변화하는가를 웹사이트 상에서 조사할 수 있도록 분석모형을 제작하였다. 연구작품을 위해 애니메이션의 동인이라고 할 수 있는 시간, 운동, 공간 중에서 움직임 지각에 영향을 줄 수 있는 타이밍, 즉 속도문제에 대해 프레임 수와 단순화 단계를 애니메이션의 Movement 동인에 대한 조작적 정의에 독립변수로 보았다. 분석모형의 설계는 객관적인 시각에서 대상물의 움직임을 파악할 수 있는 Duration이 짧은 유형의 대상물(말)과 중간정도의 대상물(사람), 그리고 긴 유형의 대상물(거북이)을 표본으로 선정하여 각 대상물마다 4단계의 프레임으로 나누어 좌표상의 Y축에 제작 배열하였다. 한편 단순화 단계는 대상물의 사실성에 선 드로잉에 이르기까지 4단계로 구분${\cdot}$제작하여 X축에 배열하여 각 클립별 감성언어 조사를 인터넷상에서 할 수 있도록 디자인하였다. 한편 각 클립에서 보여지는 표현향식에 대해 느끼는 감성조사는 디자인 관련 감성 형용사 중에서 본 연구에 적합한 감성언어들을 골라 조사 실시하고자 한다.
Investigating coal combustion in a large-scale boiler using computational fluid dynamics (CFD) requires a combination of flow and reaction models. These models include a number of rate constants which are often difficult to determine or validate for particular coals or furnaces. Nonetheless, CFD plays an important role in developing new combustion technologies and improving the operation. In this study, the model selection and rate constants for coal devolatilization, char conversion, and turbulent reaction were evaluated for a commercial wall-firing boiler. The influence of devolatilization and char reaction models was found not significant on the overall temperature distribution and heat transfer rate. However, the difference in the flame shapes near the burners were noticeable. Compared to the coal conversion models, the rate constant used for the eddy dissipation rate of gaseous reactions had a larger influence on the temperature and heat transfer rate. Based on the operation data, a value for the rate constant was recommended.
본 연구에서는 분사연소합성(SCS)을 위한 기초단계로서 용액연소합성에 대한 거동을 살펴보고자 알루미나 합성을 모델로 하였으며 이를 위해 전구체에 대한 열분해거동, 그리고 각 온도에서의 평형종 분압 계산 및 합성과정을 조사하였다. 각각의 열중량 분석(TGA) 결과 산화제와 환원제(연료)의 열분해 이력이 서로 다르게 나타났으며, 열역학 응용 프로그램인 ChemSag에 의한 평형종 분압의 계산에서 연소속도를 저하시킬 수 있는 $CO_2$와 수증기 가스 분압이 상당부분 존재하였다. 산화제/환원제 혼합물의 열분석(DTA/TG) 결과 산화제와 환원제의 열분해 거동의 차이, 그리고 매우 작은 시료의 양으로 인해 263$^{\circ}C$에서 발열피크가 매우 작게 나타났다. 열분석 시료에 비해 발열 에너지를 높이기 위해 산화제와 환원제 혼합 전구체를 비이커에서 증기압을 조절하며 가열시켜 본 결과 27$0^{\circ}C$에서 $\alpha$-Al$_2$O$_3$생성물을 얻을 수 있었다. 따라서 분사연소합성 반응을 통해 세라믹 원료를 합성하기 위해서는 연소과정 중 열분해 거동과 평형종의 분압을 고려하여야 한다.
The effects of the operating conditions in AFC single cells have not been studied in detail. In this study, by using a one-dimensional isothermal model a computational simulation was conducted to investigate the effects of the initial electrolyte concentration and the operating gas pressure. According to the result, the optimum electrolyte concentration at the base-case was found to be within $3.0\~3.5$ M. The variation of the cell performance according to the electrolyte concentration was found to be caused mainly by the charge transfer resistances of both electrodes, Henry's constant and the liquid phase diffusivity of the dissolved gases. It was also found that an increase in operating pressure increased the reaction rates and the solubilities of the gases, which led to a considerable enhancement of the cell performance.
Potassium Sorbate의 향균능력측정결과 효모(Saccharomyces cerevisiae)의 성장에 대하여 uncompetitive 기작으로 작용하였다. 열처리 실험의 결과 Potassium Sorbate는 가열온도에 대하여 Arrhenius, 또한 가열시간에 대하여 1차반응식관계로 향균능력을 잃었으며 따라서 보존제로 Potassium Sorbate를 식품에 첨가후 포장, 가열살균하는 일반 식품가공공정상에서 가열살균공정이 첨가 보존제의 잔류향균능력을 잃게 하는 것으로 나타났다. 플라스틱 film과 치즈안에서 Potassium Sorbate의 확산계수 및 확산에 의한 물질전달 현상을 수학적모델과 컴퓨터 simulation 그리고 실험에 의해 구하였다. 저밀도폴리에틸렌(LDPE)이 범용플라스틱중에서 가장 작은 확산계수를 가져 빠른 물질전달이 요구되는 film층 또는 약물저장층으로 적합한것으로 나타났다. 그외 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(PET)는 느린 물질전달이 요구되는층 또는 복합다층 film에서 물질전달에 단방향성을 주는 고차단층으로 적합한것으로 나타났다. Potassium Sorbate분말과 LDPE resin분말을 섞은후 단일스크루 익스트루더로 항균성 포장 film을 제조한 결과 LDPE film의 tensile strength과 elongation, elastic modulus는 Potassium Sorbate를 3% 이상 포함할때까지 변화하지 않았다. 그러나 film의 투명도는 급격히 낮아졌다. 향균성LDPE film은 효모가 접종된 한천배지상에서 항균물질인 Potassium Sorbate를 배지위로 서서히 방출시켜 효모의 성장속도(growth rate)를 저하시키고 초기성장지체기(lag period)를 연장시킨다. 따라서 식품포장재로 적용시에 미생물의 오염을 막고 식품저장기간을 연장할것이라 여겨진다.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2017.05a
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pp.71-71
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2017
플라즈마를 이용하는 건식 식각 또는 박막 증착 장비(PECVD)의 경우 웨이퍼에 rf bias를 인가하여 이온의 에너지와 입사각을 조절한다. 종래에는 웨이퍼의 가장 자리 3 mm영역을 공정 대상에서 제외하는 exclusion area로 지정하였으나 점차 공정 기술의 발달로 2 mm 이내로 감소하고 있다. 따라서 웨이퍼의 가장 자리에서 발생하는 전기장의 방향 및 크기 변화를 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하게 되었으며 그중 핵심적인 부품이 Si 또는 SiC로 제작되는 edge ring이다. Focus ring이라고도 불리는 이 부품은 웨이퍼 상에서 반경 방향으로 흐르는 가스의 유속이 가장 자리에 근접하면 빨라지는 현상과 이에 의해 식각/증착 화학 반응 속도가 증가하는 문제를 완화하기 위한 것과 적절한 전기 전도도를 부여함으로써 가장 자리의 전기장 분포를 최적화 할 수 있는 새로운 설계 변수로 활용할 수 있다. 스퍼터링의 경우에도 웨이퍼 중앙과 주변 부는 마그네트론 음극의 회전 링과의 입체각이 차이가 나므로 가장 자리의 경우 트렌치나 홀의 내측이 외측에 비해서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 있으며 건식 식각의 경우 홀의 형상이 수직에서 벗어나는 경향이 발생할 수 있다. 또한 사용 시간에 비례해서 edge ring의 형상이 변화하는데 상대적으로 고가품이어서 교체 주기를 설정하는 보다 합리적 기준이 필요하다. 본 연구에서는 전산 유체 역학 모델을 사용하는 ESI사의 CFD-ACE+를 활용하여 edge ring의 형상과 재질이 갖는 영향을 전산 모사하기 위한 기초 작업을 그림 1과 같이 진행하였다. 2D-CCP model에 Ar 가스를 가정하고 비유 전율 10내외 전도도 $0.1/Ohm{\cdot}m$정도의 재질에 대한 용량성 결합 플라즈마에 대해서 계산을 하고 이 때 기판에 인가되는 고주파 전력에 의한 이온의 입사 에너지 분포 및 각도 분포를 Monte Carlo 방법으로 처리하여 계산하였다.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.1
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pp.133-140
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2002
This article presents an application of a large-scale structural mixing model(Broadwell et at. 1984) to the blowout of turbulent reacting cross flow jets. Experimental observations, therefore, aim to identify the existence of large-scale vortical structure exerting an important effect upon the flame stabilization. In the analysis of common stability curve, it is seen that the phenomenon of blowout are only related to the mixing time scale of the two flows. The most notable observation is that the blowout distance is traced at a fixed positions according to the velocity ratio at all times. Measurements of the lower blowout limits in the liftable flame are qualitatively in agreement with the blowout parameter $\xi$, proposed by Broadwell et al. Good agrement between the results calculated by a modified blowout parameter $\xi$'and the present experimental results confirms the important effect of large-scale structure in the stabilization feature of blowout.
The seismic source parameters of the Odaesan earthquake on 20 January 2007, including focal depth, focal mechanism, magnitude, and source characteristics, are analysed using seismic moment tensor inversion. The Green's function for different 3 crust models representing the southern Korean Peninsula are used. Final results show that the event, considering 6 seismic moment tensor elements, is caused by the typical strike slip fault with nearly NNE strike. The focal depth is estimated to be about 11km and 6 seismic moment tensor elements with 7.2% CLVD value shows typical double couple seismic source. The consistent characteristics of the strike and epicenter of the event with Odaesan fault imply that Odaesan earthquake is mainly caused by movement of the Odaesan fault.
Batch adsorption tests were performed to evaluate the applicability of adsorption kinetic model by using hydrogel chitosan bead crosslinked with glutaraldehyde (HCB-G) for Cu(II) as cation and/or phosphate as anion. Pseudo first and second order model were applied to determine the sorption kinetic property and intraparticle and Boyd equation were used to predict the diffusion of Cu(II) and phosphate at pore and boundary-layer, respectively. According to the value of theoretical and experimental uptake of Cu(II) and phosphate, pseudo second order is more suitable. On comparison with the value of adsorption rate constant (k), phosphate kinetic was 2-4 times faster than that of Cu(II) at any experimental condition indicating the electrostatic interaction between ${NH_3}^+$ and phosphate is dominated at the presence of single component. However, when Cu(II) and phosphate simultaneously exist, the value of k for phosphate was sharply decreased and then the difference was not significant. Both diffusion models confirmed that the sorption rate was controlled by film mass transfer at the beginning time (t < 3 hr) and pore diffusion at next time section (t > 6 hr).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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