Park, Seongje;Hong, Yongju;Ko, Junseok;Kim, Hyobong;Yeom, Hankil;In, Sehwan;Kang, Insu;Lee, Cheongsu
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.25
no.6
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pp.648-655
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2014
This paper describes the continuing effort to develope a single acting free-piston Stirling engine/alternator combination for use of the household cogeneration. Free piston Stirling engines(FPSE) use variations of working gas pressure to drive mechanically unconstrained reciprocating elements. Stirling cycle free-piston engines are driven by the Stirling thermodynamic cycle which is characterized by an externally heated device containing working gas that is continuously re-used in a regenerative, reversible cycle. The ideal cycle is described by two isothermal process connected by two constant volume processes. Heat removed during the constant volume cooling process is internally transferred to the constant volume heating process by mutual use of a thermal storage medium called the regenerator. Since the ideal cycle is reversible, the ideal efficiency is that of Carnot. Free-piston Stirling engine is have no crank and rotating parts to generate lateral forces and require lubrication. The FPSE is typically comprised of two oscillating pistons contained in a common cylinder. The temperature difference across the displacer maintains the oscillations, and the FPSE operate at natural frequency of the mass-spring system. The power is generated from a linear alternator. The purpose of this paper is to describe the design process of the single acting free-piston Stirling engine/alternator. Electrical output of the single acting free-piston Stirling engine/alternator is about 0.95 kW.
This study was carried out to investigate the usability of the used frying oil, which was extracted from soybean, as one of the alternative fuel of a small diesel engine. For the experiment, NO. 2 diesel oil [D], used frying oil [UF], and their volumetric blends were applied and analysis of the properties and compositions of the experimental fuels were conducted. A four cycle diesel engine with single cylinder, water cooling system, maximum output 8.1 ㎾/2,200 rpm was selected and a direct injection chamber and a precombustion chamber were attached alternately. The results obtained were as follows: 1. Engine power (BHP) were increased from 4.13~4.27㎾ to 9.08~9.15㎾ for diesel oil, from 4.05~4.19㎾ to 8.44~8.92㎾ for UF, and from 4.01~4.48㎾ to 8.69~9.16㎾ for blend fuel, as the engine speed increased from 1,000 rpm to 2,200 rpm. The BHP in case of the direct combustion chamber were fluctuated higher than those of the pre-combustion chamber. 2. With the engine speed increased, torque of the engine were increased from 39.50~40.80 N.m to 42.89 N.m, then decreased to 39.44~39.77 N.m for diesel oil, and increased from 38.73~40.04 N.m to 40.12~40.82 N.m then decreased as 36.53~38.76 N.m for UF. Torque of the blend fuels were increased from 38.75~41.76 N.m to 40.47~42.89 N.m then decreased to 37.73~39.78 N.m. There is no significant difference of torque between the type of combustion chambers. 3. The specific fuel consumption of the UF was increased about 20 percent depending on the engine speed variations. And in case of direct injection chamber, about 12 percent lower fuel consumption was observed than that of precombustion chamber. 4. NOx emission of the UF was higher than that of diesel oil at above 1,800rpm of the engine speed. In case of the direct injection chamber, NOx emission was revealed higher about 59 percent than that of the precombustion chamber, depending on the range of the engine speeds. 5. Smoke emission was decreased in case of UF compared with diesel oil on direct injection chamber. When using precombustion chamber smoke emission was a little higher than that of the direct injection chamber were showed at the engine speed range. 6. At all the engine speed range, exhaust gas temperatures were decreased 2~3$^{\circ}C$ for UF used engine compared with those of the diesel oil. The exhaust gas temperature of the direct injection chamber was higher than that of the precombustion chamber by 72$^{\circ}C$. 7. Unburnt materials remained in the cylinder in case of the pre-combustion chamber was smaller and softer than that of the direct combustion chamber. 8. The feasibility of the blend fuel B-1 and B-2 were verified as a direct combustion chamber was attached to the diesel engine, with respect to the power performance of the engine.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.2
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pp.182-188
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2020
This study aimed to collect the carbon dioxide generated as a by-product from petrochemicals and liquor factories and use it in a crop breeding greenhouse. This was applied mainly to the storage of dry ice and the supply of carbon dioxide to achieve this target. Dry ice has a strong cooling effect because CO2 becomes a solid or gas at temperatures and pressures below the triple point, and the solid sublimes at -78.5℃ and atmospheric pressure. The consumption of dry ice according to temperature was 0.983kg/day, 2.358kg/day, 5.102kg/day, and 7.035kg/day when the temperature was 5℃, 10℃, 15℃, and 20℃, respectively, which corresponded to 1,102ppm, 1,481ppm, 1,677ppm, and 1,855ppm. Dry ice consumption in the test greenhouse decreased by approximately 0.9kg/h, and the CO2 concentration in the greenhouse at 9 a.m., before supplying dry ice increased to 517ppm, 1,519ppm at 10 a.m., 1,651ppm at 11 a.m., and 1,651ppm at 12 p.m., before maintaining this level of activity. Overall, this study attempted to contribute to increasing farm income by deriving the supply conditions through an expansion of the supply of carbon dioxide gas for crops.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.14
no.3
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pp.85-90
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2006
The purpose of this research is to design an imitation boiler similar to the waste heat boiler installed on a plasma melting furnace in order to acquire a capability of a thermal design as to the circulation of heat and the discharge of noxious gas inside a boiler and to improve the efficiency of a waste heat boiler using the CFD (Computation Fluid Dynamics) program. The position of corrosion and the generation of a clinker inside a boiler due to temperature changes, combustion gas flows, and corrosive gases inside a boiler are examined to design the structure of an efficient boiler and recycle energy. As a result of this research, the boiler installed on a plasma melting furnace met the conditions of design by cooling the combustion gases discharged after the second combustion from an exhaust port, originally at 1,200 degrees Celsius, down to around 450 degrees Celsius. On the other hand, the circulation of corrosive gases (SOx and HCL) may lead to the generation of corrosion or a clinker in the upper and lower parts of an exhaust port more easily than any other parts of a boiler. Accordingly, the corrosion on the inside and outside walls of a boiler may result in a shortened lifespan of a boiler and an inability to recycle waste heat in an efficient manner. A prevention against corrosion at high and low temperatures needs to be considered in detail.
This study presents the development of a well placement optimization model, combining an artificial neural network, which enables high-speed calculation, with a simulated annealing algorithm. The conventional FDM simulator takes excessive time when used to perform a field scale reservoir simulation. In order to solve this problem, an artificial neural network was applied to the model to allow the simulation to be executed within a short time. Also by using the given result, the optimization method, SA algorithm, was implemented to automatically select the optimal location without taking any subjective experiences into consideration. By comparing the result of the developed model with the eclipse simulator, it was found that the prediction performance of the developed model has become favorable, and the speed of calculation performance has also been improved. Especially, the optimum value was estimated by performing a sensitivity analysis for the cooling rate and the initial temperature, which is the control parameter of SA algorithm. From this result, it was verified that the calculation performance has been improved, as well. Lastly, an optimization for the well placement was performed using the model, and it concluded the optimized place for the well by selecting regions with great productivity.
This paper presents a brief historical review of various attempts to estimate the age of the Earth, and reappraises the study of Patterson (1956) which revealed for the first time that the age of the Earth is $4550{\pm}70Ma$ by measuring Pb isotope ratios of several meteorites and a marine sediment. The standard model for the planetary formation of early solar system is: formation of solid particles condensed from the cooling of hot nebular gas -> formation of planet-sized bodies by accretion of those solid particles. The Moon is supposed to have formed from the accretion of the relicts produced by the collision of proto-Earth with Mars-sized body. It is not easy to pinpoint the age of the Earth, considering the series of events related to the formation of the Earth. So, I propose that the collision age as that of the Earth, since the present status of the Earth is thought to be the direct product of the collision. According to the previous studies, the collision age can be broadly constrained between the age ($4567.30{\pm}0.16Ma$) of the earliest condensates (CAI, calcium-aluminum rich inclusion) of the nebula gas, i.e., the age of the solar system, and the oldest age ($4,456{\pm}40Ma$) among rocks and minerals of the Earth and the Moon. We need more precise estimation of the collision age, since it is important in estimating time scale for the formation of planet-size body and in revealing thermal evolution of magma oceans of the Earth and the Moon presumably developed right after the collision.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.1
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pp.603-613
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2021
As a core policy for achieving the goal of reducing greenhouse gas emissions in the building sector, Korea has enforced the mandatory certification of zero energy buildings for new public buildings from 2020. This study suggests energy-saving technologies and economic factors that building officials can refer to for decision-making on the implementation of zero energy buildings. For this study, the construction cost for the energy item of a building was analyzed by collecting the building energy efficiency level certification data and detailed construction cost statement data from public institutions for the last three years. Based on the building energy efficiency certification data, each energy item of the baseline building was derived, and the energy performance of the zero energy building was derived through repetitive simulations by gradually increasing the energy performance value of the baseline building. By applying the analyzed construction cost, the construction cost for each energy item of the baseline and zero energy buildings was derived. As a result, the lighting equipment contributed up to 10.5% energy savings, and the increase in construction cost of the cooling and heating system was at least 9.1%.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.8
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pp.1107-1115
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2009
The strengthened regulations for atmospheric emissions from ships like MARPOL Annex VI have caused a necessity of new, alternative power system in ships for the low pollutant emissions and the high energy efficiency. This paper attempts to investigate the configuration of SOFC/GT hybrid power system for marine applications like LNG tanker and to analyze the influence of design parameters on the system performance. The simulation results provide the basic data for the design and efficiency improvement of SOFC/GT hybrid system and indicate the guidelines for the safe system operation.
A bench scale slurry bubble column reactor (SBCR) with active-Fe based catalyst was developed for the Fischer-Tropsch synthesis (FTS) reaction. Considering the highly exothermic reaction heat generated in the bench scale SBCR, an effective cooling system was devised consisting of a U-type dip tube submerged in the reactor. Also, the physical and chemical properties of the catalyst were controlled so as to achieve high activity for the CO conversion and liquid oil ($C_{5+}$) production. Firstly, the FTS performance of the FeCuK/$SiO_2$ catalyst in the SBCR under reaction conditions of $265^{\circ}C$, 2.5 MPa, and $H_2/CO=1$ was investigated. The CO conversion and liquid oil ($C_{5+}$) productivity in the reaction were 88.6% and 0.226 $g/g_{cat}-h$, respectively, corresponding to a liquid oil ($C_{5+}$) production rate of 0.03 bbl/day. To investigate the FTS reaction behavior in the bench scale SBCR, the effects of the space velocity and superficial velocity of the synthesis gas and reaction temperature were also studied. The liquid oil production rate increased upto 0.057 bbl/day with increasing space velocity from 2.61 to 3.92 $SL/h-g_{Fe}$ and it was confirmed that the SBCR bench system developed in this research precisely simulated the FTS reaction behavior reported in the small scale slurry reactor.
PARK, SEONGJE;KO, JUNSEOK;HONG, YONGJU;KIM, HYOBONG;YEOM, HANKIL;IN, SEHWAN
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.26
no.6
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pp.638-644
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2015
This paper describes the continuing effort to analysis and design on dynamic and electrical behavior of gamma-type free piston Stirling engine/generator with dual-opposed linear generator for domestic micro-CHP (Combined Heat and Power) system. The double acting Stirling engine/generator has one displacer and two power piston which are supported by flexure springs. Two power pistons oscillate with symmetric sinusoidal displacement and are connected with moving magnet type linear generators for power generation. To operate Stirling engine/generator, combustion heat of natural gas is supplied to hot-end and heat is rejected from cold-end by cooling water. The temperature difference across the displacer induces the oscillating motion, and it can be explained with mass-spring vibration system. The purpose of this paper is to describe the design process of linear generator for the double acting free-piston Stirling engine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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