Transactions of the KSME C: Technology and Education
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v.1
no.1
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pp.99-105
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2013
In this paper, we carried out the basic design of 36 MTD natural gas BOG re-liquefaction system to recover the generated natural gas during performance test of LNG pump and natural gas compressor. The re-liquefaction process of natural gas is designed to have 1500 kg/h of liquefaction rate with reverse Brayton refrigeration cycle. With the designed process, the variation of liquefaction rate is calculated for various inlet conditions of feed gas. From results, the liquefaction rate is more sensitive for inlet temperature than gas composition. The specifications of equipments such as gas blower, natural gas compressor, cryogenic heat exchanger and nitrogen compander are determined on the basis of the designed process. The requirement of power consumption and cooling water are also determined through the basic design.
Choi, Hoon Seok;Kim, Jae Hoon;Na, Seong Hyun;Lee, Youn Hyung;Kim, Sung Hun;Kim, Young Kyun;Kim, Ki Dong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.5
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pp.429-435
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2016
Cold stretching(CS) pressure vessels from ASS304 (austenitic stainless steel 304) are used for the transportation and storage of liquefied natural gas(LNG). CS pressure vessels are manufactured by pressurizing the finished vessels to a specific pressure to produce the required stress ${\sigma}_k$. After CS, there is some degree of plastic deformation. Therefore, CS vessels have a higher strength and lighter weight compared to conventional vessels. In this study, we investigate the tensile and fatigue behavior of ASS304 sampled by CS pressure vessels in accordance with the ASME code at cryogenic temperature. From the fatigue test results, we show S-N curves using a statistical method recommended by JSEM-S002. We carried out the fractography of fractured specimens using scanning electron microscopy (SEM).
Seung Yun Rhee;Kwangsoo Kim;Young-Ha Yoon;Moo-Keun Yi;Hee Chul Kim
Composites Research
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v.36
no.2
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pp.132-139
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2023
A linerless composite propellant tank was designed and manufactured by using the carbon fiber-reinforced composite materials which have superior strength-to-weight ratio in order to reduce weight of the tank. In this research, we designed a sub-scale composite propellant tank with a diameter of 800 mm to withstand an MEOP of 1.7 MPa. We manufactured the boss of the tank by using the same composite materials to reduce the thermal expansion difference between the boss and the secondary-bonded composite layers of the barrel in the cryogenic environment. We used the collapsible mandrel to manufacture the tank without any liner. The mandrel was made from epoxy-based composite tooling prepregs to reduce weight of the mandrel. We manufactured the test tanks by laying up the carbon fiber fabric prepregs manually on the mandrel and then applying the autoclave cure process. We performed a proof test, a helium tightness test, a repeated pressurization test, and a burst test in room temperature. The test results demonstrate that the proposed design and manufacture process satisfies all strength requirements as well as an anti-leakage requirement.
In order to anticipate gradual increase of fault current in electric power systems, current limiting technology and current limiting device has been investigated for a long time. But the commercial use of current limiting device was delayed due to the lack of effective method to insert impedance to the elective power systems without loss and surplus defects. However, novel current limiting device, which use superconducting materials, was considered as a dream technology to be applied in a distribution and transmission lines. LG Industrial systems and KERPI started to investigate resistive type superconducting fault current limiters in order to develop 154kV fault current limiters and this year, we succeed to test 3 phase 6.6kV/200A fault current limiters. Based on these achievements, 24kV superconducting fault current limiters will be realized withing 3 years which could be tested in a real fields. In this paper, the developments of fault current limiting module which use YBCO thin films, cryogenic systems, the structure and construction of 3 phase fault current limiters and finally the test results of 6.6kV superconducting fault current limiters will be introduced.
Recently, the market of liquefied natural gas is growing in accordance with shale gas development and environmentally friendly policies. Also, LNG is in the spotlight as an alternative fuel to previously used fossil fuel and the fuel for the ship to meet emission standards which takes effected by IMO (International Maritime Organization). According to growth of LNG, LNG carriers needs are also expected to increase significantly. This study investigates low cycle fatigue (LCF) performance of 304L stainless steel weldments to investigate fatigue performance in plastic strain region. 304L stainless steel is known to have improved fatigue performance at cryogenic conditions. LCF behavior are investigated by a strain-controlled condition up to 1% strain range and conducted with three different thickness (3mm, 5mm, 10mm). Also, test were performed with three different strain ratio R such as R = -1, -0, 0.5, Finally, the fatigue design curve for 304L stainless steel weldments at room tem- perature are proposed. Considering all test conditions, it is shown that LCF performance have similar tendency regardless of thickness and strain ratio. LCF design curve of 304L stainless steel weldments are lower than 304L stainless steel base metal.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.56
no.6
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pp.515-522
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2019
Since Liquefied Natural Gas (LNG) is normally carried at 1.1 bar pressure and at -163℃, special Cargo Containment System (CCS) are used. As LNG carrier is becoming larger, typical LNG insulation systems adopt a method to increase the thickness of insulation panel to reduce sloshing load and Boil-off Rate (BOR). However, this will decrease LNG cargo volume and increase insulation material costs. In this paper, silica aerogel, glass bubble were synthesized in polyurethane foam to increase volumetric efficiency by improving mechanical and thermal performance of insulation. In order to increase dispersibility of particles, ultrasonic dispersion was used. Dynamic impact test, quasi-static compression test at room temperature (20℃) and cryogenic temperature (-163℃) was evaluated. To evaluate the thermal performance, the thermal conductivity at room temperature (20℃) was measured. As a result, specimens without ultrasonic dispersion have a little effect on strength under the compressive load, although they show high mechanical performance under the impact load. In contrast, specimens with ultrasonic dispersion have significantly increased impact strength and compressive strength. Recently, as the density of Polyurethane foam (PUF) has been increasing, these results can be a method for improving the mechanical and thermal performance of insulation panel.
Copper powder dispersed with 4 vol.% of $Cr_2O_3$ was successfully produced by a simple milling at 210 K with a mixture of $Cu_2O$, Cu and Cr elemental powders, followed by Hot Pressing (HP) at 1123 K and 50 MPa for 2h to consolidate the milled powder. The microstructure of the HPed material was characterized by standard metallographic techniques such as XRD (X-ray Diffraction), TEM and STEM-EDS. The results of STEMEDS analysis showed that the HPed materials comprised a mixture of nanocrystalline Cu matrix and $Cr_2O_3$ dispersoid with a homogeneous bimodal size distribution. The mechanical properties of the HPed materials were characterized by micro Vickers hardness test at room temperature. The thermodynamic considerations on the heat of formation, the incubation time to ignite MSR (Mechanically induced Self-sustaining Reaction), and the adiabatic temperature for the heat of displacement reaction between the oxide-metal are made for the delayed formation of $Cr_2O_3$ dispersoid in terms of MSR suppression. The results of TEM observation and hardness test indicated that the relatively large dispersoids in the HPed materials are attributed to the significant coarsening for the high temperature consolidation; this leads to the low Vickers hardness value. Based on the thermodynamic calculation for the operating processes with a limited number of parameters, the formation kinetics and coarsening of the $Cr_2O_3$ dispersoid are discussed.
Lee, Jangho;Chung, David;Choi, Jeong-Heui;Lee, Jongchun;Lee, Soo Yong
Journal of Environmental Science International
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v.27
no.12
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pp.1271-1277
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2018
The National Environmental Specimen Bank (NESB) has been sampling and cryogenically preserving various wildlife specimens to monitor bio-accumulations of chemical pollutants since 2010. Recently, the NESB set up a plan to develop reference materials at their facility to assure the analytical quality of and validate the analytical methods for their monitoring samples. One of the crucial characteristics of reference materials is intra- and inter-bottle homogeneity. In this study, we used ANOVA for total mercury concentrations in some samples to validate their homogeneities after milling and homogenization. We examined the intra- and inter-bottle homogeneities of two cryogenically-milled samples (Korean mussel (Mytilus coruscus) and black-tailed gull's egg (Larus crassirostris). The variations in the total mercury concentrations were not significantly different intra- and inter-bottle (mussel: F=0.74, p=0.67; gull egg: F=1.96, p=0.10). Additionally, the relative standard deviations of the total mercury concentrations showed low values (mussel: 2.02%, gull egg: 1.78%). Therefore, the cryogenic-milling process statistically proves the homogeneity of the materials of mussels and sea gull eggs for chemical analysis for total mercury.
In the present study, composite insulation mat was reinforced over polyurethane foam (PUF) to improve the thermal performance and impact resistance of the PUF applied to the liquefied natural gas carrier insulation system. The composite insulation mat used Kevlar, aerogel, and cryogel composite mat that can be applied in a cryogenic environment. The thermal conductivity was measured at $20^{\circ}C$ to investigate the thermal performance, and the drop impact test was carried out under impact energy of 30 J at $20^{\circ}C$, $-163^{\circ}C$ to investigate the impact resistance. The measured thermal performance was compared with neat PUF through effective thermal conductivity theoretical value. The shock resistance was evaluated of contact force, contact time, and absorb energy. In experimental results, cryogel composite mat was the best performance in terms of thermal performance, and aerogel composite mat was the best performance in terms of impact resistance.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.38
no.4
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pp.555-565
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2018
Nowadays, the artificial ground freezing (AGF) method has been used in many geotechnical engineering applications such as temporary excavation support, underpinning, and groundwater cutoff. The AGF method conducts the freezing process by employing a refrigerant circulating through a set of embedded freezing pipes to form frozen walls serving as an excavation support and cutoff wall. Two refrigerants of brine with the freezing temperature of $-20{\sim}-40^{\circ}C$ and liquid nitrogen with the freezing (evaporating) temperature of $-196^{\circ}C$ are commonly being used in geotechnical applications. This paper performed a series of field experiments to evaluate the freezing rate of marine clay in application of the AGF method. The field experiments consisted of the single freezing-pipe test and the frozen-wall formation test by circulating liquid nitrogen, which is a cryogenic refrigerant, into freezing pipes constructed at a depth of 3.2 m in the ground. The temperature of discharged liquid nitrogen was maintained through the automatic valve, and the temperature change induced by AGF method was measured at the freezing pipes and in the ground with time. According to the experimental results, the single freezing-pipe test consumed about 11.9 tons of liquid nitrogen for 3.5 days to form a cylindrical frozen body with the volume of about $2.12m^3$. In addition, the frozen-wall formation test used about 18 tons of liquid nitrogen for 4.1 days to form a frozen wall with the volume of about $7.04m^3$. The radial freezing rate decreased with increasing the radius of frozen body because the frozen area at a certain depth is proportional to the square of the radius. The radial freezing rate was formulated as a simple equation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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