Hyeonsu Jeong;Younghee Jang;Ye Hwan Lee;Sung Chul Kim;Byung Hun Jeong;Sung Su Kim
Applied Chemistry for Engineering
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v.34
no.6
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pp.619-625
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2023
In order to solve problems caused by the heat load of hypersonic aircraft, this study examined the optimization of the Si/Al ratio of the catalyst and nickel ion exchange to improve the performance of the hydrocarbon decomposition reaction (endothermic reaction). It was confirmed that the catalysts prepared through Si/Al ratio optimization and nickel ion exchange showed about 10% improvement in heat absorption performance compared to thermal cracking at 4 MPa and 550 ℃. FT-IR and NH3-TPD analyses were found to identify factors affecting activity changes, and it was observed that the Si/Al ratio of the HZSM-5 catalyst was closely correlated with acid site development and catalytic activity. In addition, TGA and O2-TPO analyses were conducted to observe the carbon deposition inhibition properties of the nickel-added catalyst.
Kim, Chulhyun;Sohn, Youngjun;Park, Gugon;Kim, Minjin;Lee, Jonguk;Kim, Changsoo;Choi, Yusong;Cho, Sungbaek
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.23
no.5
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pp.468-475
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2012
A proper stacking force and assembly are important to the performance of fuel cell. Improper assembly pressure may lead to leakage of fuels and high interfacial contact resistance, excessive assembly pressure may result in damage to the gas diffusion layer and other components. The pressure distribution of gas diffusion layer is important to make interfacial contact resistance less for stack performance. To analyze the influence of design parameter factors for pressure distribution, and to optimize stack design, DOE (Design of Experiment) was used for polymer electrolyte membrane fuel cell stack pressure test. As commonly known, the higher clamping force improves the fuel cell stack performance. However, non-uniformity of stress distribution is also increased. It shows that optimization between clamping force and stress distribution is needed for well designed structure of fuel cell stack. In this study, stack design optimization method is suggested by using FEM (Finite Element Methode) and DOE for light-weighted fuel cell stack.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.1
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pp.109-116
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2012
There are a number of studies concentrating on drilling equipment and drilling methods, but none investigates the impact performance and optimization of DTH (down-the-hole) drilling. It is very difficult to experimentally evaluate the performance of a DTH hammer, because putting together an experimental setup for DTH drilling requires a great deal of money and time. Therefore, this paper examines the characteristics and performance of DTH hammers through pneumatic simulation after a thorough investigation of their working mechanism. In addition, the parameters linked to the performance of DTH hammers were selected using the design-of-experiment method, and then the optimization of performance factors, which are the impact rate and impact energy, was investigated using Taguchi method.
The more or less homogeneous fuel-air mixture that exists at the end of the compression process is ignited by an electric ignition spark from a spark plug shortly before top dead center. The actual moment of ignition is an optimization parameter; it is adapted to the engine operation so that an optimum combustion process is obtained. Brake mean effective pressure (BMEP) of the spark ignition energy control device (IECD) than conventional spark system at the stoichiometric mixture is increased about 9%. For lean burn engine, the lean limit is extended about 25% by using the IECD. It was considered the stability of combustion by the increase of flame kernel according to the high ignition energy supplies in initial period and discharge energy period lengthen by using the IECD.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.1
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pp.11-24
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2017
The present work focuses multi-objective optimization of blade sweep for a Wells turbine. The blade-sweep parameters at the mid and the tip sections are selected as design variables. The peak-torque coefficient and the corresponding efficiency are the objective functions, which are maximized. The numerical analysis has been carried out by solving 3D RANS equations based on k-w SST turbulence model. Nine design points are selected within a design space and the simulations are run. Based on the computational results, surrogate-based weighted average models are constructed and the population based multi-objective evolutionary algorithm gave Pareto optimal solutions. The peak-torque coefficient and the corresponding efficiency are enhanced, and the results are analysed using CFD simulations. Two extreme designs in the Pareto solutions show that the peak-torque-coefficient is increased by 28.28% and the corresponding efficiency is decreased by 13.5%. A detailed flow analysis shows the separation phenomena change the turbine performance.
Membrane distillation (MD), which can utilize low-grade thermal energy, has been extensively studied for desalination. By incorporating solar thermal energy, the solar membrane distillation desalination system (SMDDS) is a potential technology for resolving the energy and water resource problems. Small-scale SMDDS (s-SMDDS) is an attractive and viable option for the production of fresh water for small communities in remote arid areas. The minimum-cost design and operation of s-SMDDS are determined by a systematic method, which involves a pseudo steady state approach for equipment sizing and the dynamic optimization using overall system mathematical models. The s-SMDDS employing three MD configurations, including the air gap (AGMD), direct contact (DCMD) and vacuum (VMD) types, are optimized. The membrane area of each system is $11.5m^2$. The AGMD system operated for 500 kg/day water production rate gives the lowest unit cost of $5.92/m^3$. The performance ratio and recovery ratio are 0.85 and 4.07%, respectively. For the commercial membrane employed in this study, the increase of membrane mass transfer coefficient up to two times is beneficial for cost reduction and the reduction of membrane heat transfer coefficient only affects the cost of the DCMD system.
Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) is a widely used heat exchanger in the supercritical carbon dioxide (sCO2) Brayton cycle because it can work under high temperature and pressure, and has been a hot topic in Next Generation Nuclear Plant (NGNP) projects for use as recuperators and condensers. Most previous studies focused on channel structures or shapes. However, no clear advancement has so far been seen in the allover size of the PCHE. In this paper, we proposed an optimal size of the PCHE with a fixed volume. Two boundary conditions of PCHE were simulated, respectively. When the volume of PCHE was fixed, the heat transfer rate and pressure loss were picked as the optimization objectives. The Pareto front was obtained by the Multi-objective optimization procedure. We got the optimized number of PCHE channels under two different boundary conditions from the Pareto front. The comprehensive performance can be increased by 5.3% while holding in the same volume. The numerical results from this study can be used to improve the design of PCHE with straight channels.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.6
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pp.2422-2443
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2020
This paper studies a single-user Mobile Edge Computing (MEC) system where mobile device (MD) includes an application consisting of multiple computation components or tasks with dependencies. MD can offload part of each computation-intensive latency-sensitive task to the AP integrated with MEC server. In order to accomplish the application faultlessly, we calculate out the optimal task offloading strategy in a time-division manner for a predetermined execution order under the constraints of limited computation and communication resources. The problem is formulated as an optimization problem that can minimize the energy consumption of mobile device while satisfying the constraints of computation tasks and mobile device resources. The optimization problem is equivalently transformed into solving a nonlinear equation with a linear inequality constraint by leveraging the Lagrange Multiplier method. And the proposed dual Bi-Section Search algorithm Bi-JOTD can efficiently solve the nonlinear equation. In the outer Bi-Section Search, the proposed algorithm searches for the optimal Lagrangian multiplier variable between the lower and upper boundaries. The inner Bi-Section Search achieves the Lagrangian multiplier vector corresponding to a given variable receiving from the outer layer. Numerical results demonstrate that the proposed algorithm has significant performance improvement than other baselines. The novel scheme not only reduces the difficulty of problem solving, but also obtains less energy consumption and better performance.
Ryu, Tomohiro;Kanemaru, Takashi;Kataoka, Shiro;Arihama, Kiyoshi;Yoshitake, Akira;Arakawa, Daijiro;Ando, Jun
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.406-417
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2014
This paper presents a numerical optimization method to improve the performance of the propeller with Turbo-Ring using real-coded genetic algorithm. In the presented method, Unimodal Normal Distribution Crossover (UNDX) and Minimal Generation Gap (MGG) model are used as crossover operator and generation-alternation model, respectively. Propeller characteristics are evaluated by a simple surface panel method "SQCM" in the optimization process. Blade sections of the original Turbo-Ring and propeller are replaced by the NACA66 a = 0.8 section. However, original chord, skew, rake and maximum blade thickness distributions in the radial direction are unchanged. Pitch and maximum camber distributions in the radial direction are selected as the design variables. Optimization is conducted to maximize the efficiency of the propeller with Turbo-Ring. The experimental result shows that the efficiency of the optimized propeller with Turbo-Ring is higher than that of the original propeller with Turbo-Ring.
Even if an expert who has majored energy engineering, it is a difficult concept to understand power output optimization and power efficiency optimization. In this study a diagram applying thermodynamic state value as specific exergy and exergy ratio was developed. Although general peoples who did not major energy engineering can be easily understand the concept of power output optimization and power efficiency through the developed diagram. A represented property that can identify the performance of power plant is the main steam temperature and pressure. At the developed diagram the maximum power output line and maximum power efficiency line are shown according to the temperature and pressure of main steam. Therefore we can identify how much a power plant approach to maximum power output and maximum power efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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