The selectivity of a gas in the carbon molecular sieve membrane (CMSM) can be expressed as the ratio of the product of the diffusivity and the solubility of two different gases. The diffusivity is also expressed as the product of the entropy and the total energy (kinetic and potential energy) in the nano-sized pore of the membrane. The present study calculates the entropic-energy and selectivity of penetrant gases such as H$_2$, O$_2$, N$_2$, and CO$_2$ from the gas-in-a box theory to physically analyze the diffusivity of penetrant gas in slit-shaped pore of CMSM focusing on the restriction of gas motion based on the size difference between penetrant gas pairs. The contribution of each energy term is converted to entropic term separately. By the conjugated calculation for each entropic-energy, the entropic effects on diffusivity-selectivity for gas pairs such as H$_2$/N$_2$, CO$_2$/N$_2$, and O$_2$/N$_2$ were analyzed within active pore of CMSM. In the activated diffusion domain, the calculated value of entropic-selectivity lies between 9.25 and 111.6 for H$_2$/N$_2$, between 3.36 and 6.0 for CO$_2$/N$_2$, and between 1.25 and 16.94 for O$_2$/N$_2$, respectively. The size decrement of active pore in CMSM had the direct effect on the reduction of translational entropic-energy and the contribution of vibrational entropic-energy for N$_2$, O$_2$, and H$_2$ was almost negligible. However, the vibrational entropic term of CO$_2$ might extravagantly affect on the entropic-selectivity.
The configuration of the flow channel on a bipolar plate of a proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) for efficient reactant supply has great influence on the performance of the fuel cell. Recent demand for higher energy density fuel cells requires an increase in current density at mid voltage range and a decrease in concentration overvoltage at high current density. Therefore, an interdigitated flow channel where mass transfer rate by convection through a gas diffusion layer is greater than the mass transfer by a diffusion mechanism through a gas diffusion layer was recently proposed. This study attempts to analyze the i-V performance, mass transfer and pressure drop in interdigitated flow channels by developing a fully three dimensional simulation model for PEMFC that can deal with anode and cathode flow together. The results indicate that the trade off between performance and pressure loss should be considered for efficient design of flow channels. Although the performance of the fuel cell with interdigitated flow is better than that with conventional flow channels due to a strong mass transfer rate by convection across a gas diffusion layer, there is also an increase in friction due to the strong convection through the porous diffusion layer accompanied by a larger pressure drop along the flow channel. It was evident that the proper selection of the ratio of channel and rib width under counter flow conditions in the fuel cell with interdigitated flow are necessary to optimize the interdigitated flow field design.
등유-산소 동축류 확산화염 버너에서 연료의 유량, 버너 외축에 공급되는 산화제의 온도, 불활성가스로 희석된 산화제의 특성이 화염 길이 변화 특성에 미치는 영향을 고찰해 보았다. 각 실험 조건에서 생성된 동축류 확산 화염은 쉴리렌 카메라를 이용하여 촬영한 뒤 디지털 이미징 프로세싱 기법을 적용하여 그 길이를 측정하였다. 실험결과를 통해 측정된 화염길이는 등유 연료의 유량과 산화제의 온도에 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 아울러, 산화제에 첨가되는 불활성가스의 희석량이 증가할수록 화염 길이는 증가하는 하였고, 특히 동일한 산소 농도에서 질소가스로 희석된 경우가 헬륨가스로 희석된 경우에 비해 화염길이가 큰 폭으로 증가하였다. 이는 유체의 점성 저항에 영향을 미치는 불활성가스의 희석이 화염 길이 변화에 영향을 미치는 주요 메카니즘이기 때문으로 판단된다.
The problem of separation of isotopes in a concurrent gas centrifuge is solved analytically for an arbitrary binary mixture of isotopes. The separative power of the optimised concurrent gas centrifuges for the uranium isotopes equals to ${\delta}U=12.7(V/700m/s)^2(300K/T)(L/1m)kg{\cdot}SWU/yr$, where L and V are the length and linear velocity of the rotor of the gas centrifuge and T is the temperature. This equation agrees well with the empirically determined separative power of optimised counter-current gas centrifuges.
Energy distribution function for electrons in $SF_6$-Ar mixtures gas used by MCS-BEq algorithm has been analysed over the E/N range 30${\sim}$300(Td) by a two term Boltzmann equation and by a Monte Carlo Simulation using a set of electron cross sections determined by other authors, experimentally the electron swarm parameters for 0.2(%) and 0.5(%) $SF_6$-Ar mixtures were measured by time-of-flight(TOF) method, The results show that the deduced longitudinal diffusion coefficients and transverse diffusion coefficients agree reasonably well with theoretical for a rang of E/N values The results obtained from Boltzmann equation method and Monte Carlo simulation have been compared with present and previously obtained data and respective set of electron collision cross sections of the molecules.
Numerical prediction of the diffusion controlled transition in a turbine gas pass is important because it can change the local heat transfer rate over a turbine blade as much as three times. In this study, the gas flow over turbine blade is simplified to the flat plate boundary layer, and an adaptive grid scheme redistributing grid points within the computation domain is proposed with a great emphasis on the construction of the grid control function. The function is sensitized to the second invariant of the mean strain tensor, its spatial gradient, and the interaction of pressure gradient and flow deformation. The transition process is assumed to be described with a κ-ε turbulence model. An elliptic solver is employed to integrate governing equations. Numerical results show that the proposed adaptive grid scheme is very effective in obtaining grid independent numerical solution with a very low grid number. It is expected that present scheme is helpful in predicting actual flow within a turbine to improve computation efficiency.
Energy distribution function for electrons in SF6-Ar mixtures gas used by MCS-BEq algorithm has been analysed over the E/N range 30~300[Td] by a two term Boltzmann equation and a Monte Carlo Simulation using a set of electron cross sections determined by other authors experimentally the electron swarm parameters for 0.2[%] and 0.5[%] $SF_6-Ar$ mixtures were measured by time-of-flight(TOF) method, The results show that the deduced longitudinal diffusion coefficients and transverse diffusion coefficients agree reasonably well with theoretical for a rang of E/N values. The results obtained from Boltzmann equation method and Monte Carlo simulation have been compared with present and previously obtained data and respective set of electron collision cross sections of the molecules.
Diffusion coefficients Of electrons in $SF_6$-Ar mixtures gas used by MCS- BEq algorithm has been analysed over the E/N range $30\sim300$(Td) by a two term Boltzmann equation and by a Monte Carlo Simulation using a set of electron cross sections determined by other authors, experimentally the electron swarm parameters for 0.2[%] and 0.5[%] $SF_6$-Ar mixtures were measured by time-of-flight(TOF) method, The results show that the deduced electron drift velocities, the electron ionization or attachment coefficients, longitudinal and transverse diffusion coefficients and mean energy agree reasonably well with theoretical for a rang of E/N values The results obtained from Boltzmann equation method and Monte Carlo simulation have been compared with present and previously obtained data and respective set of electron collision cross sections of the molecules.
An experiment using high preheated and swirled air in the coaxial diffusion flame burner was carried out in order to decrease NOx emission and improve the thermal efficiency. $N_2$ gas was used for diluent and propane was utilized for fuel. Combustion using high preheated air has two remarkable characteristics ; (1) low NOx emission with increasing dilution level, (2) high thermal efficiency in the furnace. Also, swirled air can mix fuel and oxidizer well in condition of diffusion flme and maintain the stable combustion. The color of flame changes from yellow to blue green according to increasing the dilution level of mixture gas. NO emission decreased with increasing dilution level and the swirl number.
We have suggested sputtered W-C-N thin film for preventing thermal budget between semiconductor and metal. These results show that the W-C-N thin film has good thermal stability and low resistivity. In this study we newly suggested sputtered W-B-C-N thin diffusion barrier. In order to improve the characteristics, we examined the impurity behaviors as a function of nitrogen gas flow ratio. This thin film is able to prevent the interdiffusion during high temperature (700 to $1000^{\circ}C$) annealing process and has low resistivity ($\sim$200$\mu{\Omega}-cm$). Through the analysis of X-Ray diffraction, resistivity and XPS, we studied structure behavior of W-B-C-N diffusion barrier.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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