A Numerical technique has been developed for the coupled heat transfer and fluid flow calculation during the casting process. In this method the SMAC technique was coupled with the concept of Volume of Fluid(VOF) to calculate melt free surface and velocity profiles within the melt, and the Energy Marker method coupled with the finite difference method was proposed for the convective and conductive heat transfer analysis in the casting. When comparing numerical calculations with experimental observations, a close correlation was evident. It has been shown that this technique is useful for proper gating and casting design, especially for thin-walled castings.
In this study, one-dimensional Stefan problem with air-gap resistance in the rectangular mold is considered and the thermal characteristics are examined by using the enthalpy-based simple implicit finite-difference scheme. The enthalpy and temperature are nondimensionalized to obtain general solutions. The temperature distribution and the locations of solidus and liquidus line are obtained and the effects of major parameters on the thermal characteristics are investigated.
The purpose of this study is to improve heat transfer by attaching rectangular fins to tube. Experiments were carried out under the following conditions - Aspect ratio$(W_f/R_f)$ is 0.7, 1.2 and 1.8. Temperature conversion between high and low positions of water in the thermal storage appeared because maximum density point of water is about $4^{\circ}C$ and inlet direction of working fluid influenced conductive heat transfer Compared with the unfinned tube(bare tube), the rectangular tube increased the ice thermal storage energy and the ice thermal storage energy was increased as aspect ratio was increased.
Whey는 일명 lactoserum 이라고도 하며 치즈제조시 우유를 응고시키는 과정에서 Casein과 지방으로부터 분리되어 나오는 액상의 부산물로 본래 우유 부피의 약 90%를 차지하며, 용해성 단백질, 유당, 비타민과 무기질 등을 함유하고 있다. 유청에 함유되어 있는 단백질은 건조고형분의 약 13%가 되는데, 주요 단백질은 $\beta$-lactoglobulin(50%), $\alpha$-lactalbumin(22%), Serum albumin(5%), Immunoglobulin(12%), Proteose-peptone(10%) 등이 있다. 유청단백질중 가장 많이 함유되어 있는 $\beta$-lactoglobulin은 구형의 단백질로 단량체의 분자량은 약 18,400이며, pH 3.5~7 범위내에서는 해리되지 않는 이량체(dimer)를 형성한다. pH 3.5 이하에서 이량체는 해리되고 다량체의 형성으로 재평성한다. pH 7.0 이상의 알칼리 영역에서는 Conformational Change가 일어나는 것으로 알려져 있으며, 등전점(isoelectric point)은 pH 5.2이다. $\alpha$-lactalbumin은 14,200의 분자량을 가지는 구형의 단백질로 등전점은 pH 4.8이다.
The heat transfer characteristics at the interface between the mold and the casting is one of the major factors for the solidification speed which determines the casting structures. The thermal resistance exists due to air gap formation at the mold/casting interface during the freezing process. In this study one dimensional Stefan problem with the air-gap resistance in the cylindrical mold is considered and the heat transfer characteristics is numerically examined by using the enthalpy method which is convenient in solving the Stefan problem with mushy zone. The present results agreed very well with those of previous papers. The effects of major parameters such as thermal conductivity, heat transfer coefficient of mold, on the thermal characteristics are investigated.
일반적인 근접장 현미경은 광섬유 팁 (tip) 끝에 수십 nm 크기의 구멍을 이용하여 근접장을 발생시키거나 측정한다. 근접장은 전파되는 빛보다 미세한 구조의 정보를 반영하게 되는데 수십 나노미터의 구멍대신 FRET (fluorescence resonance energy transfer)이라는 현상을 근접장 현미경에 적용하고자 한다. 10 nm 이내의 거리에서 상호작용을 하는 이 현상을 이용하여 광학적 분해능을 향상시킬 수 있다. FRET 현상의 도우너(donor)로서는 양자점을 사용하였으며 억셉터(acceptor) 로서는 Cy5 염료를 사용하였다. 팁으로는 광섬유를 에칭한 팁에 Cy5 염료를 코팅한 팁과 광섬유의 코어(core) 부근에 양자점이 포함된 광 폴리머를 응고시켜서 만들어진 팁을 사용하였다. 팁에 위치한 도우너와 시료로 사용되는 억셉터를 FRET 상호 작용 거리 내로 접근시키기 위하여 tuning fork를 이용한 shear force control을 사용하였다. 한 점에서의 접근 과정에서 FRET의 현상의 특징으로서 도우너인 양자점의 형광이 약해지고 Cy5의 형광이 강해지는 것을 측정하였다. 또한, 양자점을 Cy5 염료에 근접시켰을 때 발광 생존시간 (lifetime)이 짧아지는 것을 관찰하여 FRET 현상을 재확인 하였다.
This paper presents a simplified model for approximate analysis of the solute redistribution in coarsening dendrite arms during solidification of binary metal alloys. By introducing a quadratic concentration profile with a time-dependent coefficient, the integral equation for diffusion in the solid phase is reduced to a simple differential relation between the coefficient and the solid-liquid interface position. The solid fraction corresponding to the system temperature is readily determined from the relation, phase equilibrium and the overall solute balance in which the liquid phase is assumed to be completely mixed. In order to validate the developed model, calculations are performed for the directional solidification of Al-4.9 mass Cu alloy. The predicted eutectic fractions for a wide range of the cooling rate reasonably agree with data from the well-known experiment as well as sophisticated numerical analyses. Also, the results for the back diffusion limits are consistent with available references. Additional calculations show that the characteristic parameters such as the coarsening, density variation and nonlinarity in the phase diagram significantly affect the microsegregation. Owing to the simplicity, efficiency and compatibility, the present model may be suitable for the micro-macroscopic solidification model as a microscopic component.
A numerical analysis on the microstructural evolutions of microcellular and cellular ${\alpha}-aluminum$ phase in the gas-atomized Al-8wt. pct droplets was represented. The 2-dimensional non-Newtonian heat transfer and the dendritic growth theory in the undercooled melt were combined under the assumptions of a point nucleation on droplet surface and the macroscopically smooth solid-liquid interface enveloping the cell tips. It reproduced the main characteristic features of the reported microstructures quite well. It predicted a considerable volume fraction of segregation-free region in a droplet smaller than $l0{\mu}m$ if an initial undercooling larger than 100K is given. The volume fractions of the microcellular region($g_A$) and the sum of the microcellular and cellular region($g_a$) were predicted as functions of the heat transfer coefficient, h and initial undercooling, ${\triangle}T$. It was shown that $g_A$ and $g_a$, in the typical gas-atomization processes with $h=0.1-1.0W/cm^2K$, are dominated by ${\triangle}T$ and h, respectively, but for h larger than $4.0W/cm^2K$, a fully microcellular structure can be obtained irrespective of the initial undercooling.
In this study, basic design data which were required for development of highly efficient ice storage system with low temperature latent heat were experimentally obtained. The ice storage system considered in this study was the one that has been widly used in the developed country and called the ice-on-coil type. Using the system, the ice storage performance for various design parameters which were the flow direction and the inlet temperature of the secondary fluid was tested. In addition, the timewise variation of the interface profiles between the solid and the liquid were visualized, and the heat transfer characteristics of the Phase Change Material(PCM) in the ice storage tank were Investigated. During the freezing processes in the ice storage tank with several vertical tubes, decrease of the heat transfer area and the heat resistance of the ice layer made the increasing rate of ice packing factor(IPF) less. The total freezing energy for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow. The average ice storage efficiency for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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