In the present study, the discharge characteristics of a lithium-ion battery was evaluated to calculate the rate of heat generation under various discharge rates by mathematical modeling. The modeling and simulation of a pseudo-two dimensional ionic transport system for governing Butler-Volmer equation were carried out by using FEMLAB as a PDE (partial differential equation) solver, where the discharge rate was changed from 5 $A/m^2$ to 25 $A/m^2$. The computational results showed that the concentration of consumed solid-phase lithium at the surface of electrode was increased with increasing discharge rates. While the resulting diffusion limitation occurred shortly, it increased the rate of heat generation even more rapidly for the internal voltage to approach the cutoff voltage of the lithium-ion battery.
S.H. Kang;H.W. Jung;H. Lee;S.J. Kim;Y.S. Oh;J. Jung;S. Oh;H. Kim
Transactions of Materials Processing
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v.32
no.4
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pp.215-220
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2023
In this study, the correction process of stress-strain curves obtained from hot compression test is introduced since the barreling induced by friction and adiabatic heat generation induced by plastic work occur under high strain rate. A shear friction factor was quantitatively estimated by measuring the dimension of barreling and temperature rise due to adiabatic heat generation was directly measured during compression test. Thereafter, the stress-strain curves were re-evaluated by introducing several equations to correct the effects of the friction and temperature rise. It was found that adiabatic factor at strain rate of 10/s is in the range of about 0.5 to 0.75 for Nimonic 80A and decreases as the assigned temperature increases.
The object of this study is the development of a Method which is enable to review the preliminary feasibility for co-generation system in new apartment buildings. In Korea co-generation systems have been installed in most of large industrial plants and commercial buildings which consume a large quantity of electric and heat energy, for energy saving and cutting products cost, under positive governmental supports. However for apartment buildings which consume quite a large electric and heat energy, are still remained in conventional energy supply system, and are not popular to utilize useful co-generation system. One of the major reason for these is the lack of clear and easy justification tool. In this circumstance, this study can provide a tool to verify the feasibility of co-generation in apartment buildings with this handy tools for planners and designers beforehand.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.15
no.8
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pp.697-703
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2003
Cogeneration is the simultaneous generation of heat and electricity in a single unit, and is a highly energy-efficient technology compared to the independent generation of both products. Therefore, cogeneration has been widely introduced in many countries for use in industrial, commercial and residential applications. However, there have been few models with an output of less than 100 kilowatt. In the present study, a spark ignited gas engine with electric generation output of 10 kilowatts was developed for micro cogeneration package. The gas engine shows 26.7% of electric generation efficiency, NOx emission less than 10 ppm at 13% oxygen, 82 dB of Noise level, and about 3 seconds of switching time from idling to nominal power.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.2
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pp.695-701
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2018
Research into exhaust heat recovery has been actively carried out to improve the thermal efficiency of internal combustion engines. In this study, the performance of thermoelectric generation from exhaust heat recovery for motorcycle engines was analyzed by 1-D thermo-fluid simulation. GT-SUITE, which was developed by Gamma Tech., was used for the simulation of the internal combustion engine and thermoelectric generation system. The basic performance of the engine was analyzed in the range of engine speed of 1000~7000 rpm and engine load of 0~100%. The ratio of exhaust heat energy to fuel chemical energy was found to be about 40~60%. A combined simulation of the engine model and thermoelectric generation model was carried out to analyze the voltage, current and power generated by the thermoelectric material. The generation characteristics of the thermoelectric material was dominantly affected by the exhaust gas temperature. The maximum generated power of the current thermoelectric generation system was found to be about 2.2% of the total exhaust heat energy. The design optimization of the thermoelectric generation system will be carried out to maximize its power generation and economic feasibility.
A transient model for hydrogen generation in molten metal-water interactions was developed with separate models for two stages of coarse mixing and stratification. The model selves the mechanistic equations (heat and mass transfer correlation, heat conduction equation and the concentration diffusion equation) of each stage with non-zero boundary conditions. Using this model, numerical simulations were performed for single droplet experiments in the Argonne National Laboratory tests and for FITS tests that simulated dynamic fragmentation and stratification. The calculation results of hydrogen generation showed better agreement to the experiment data than those of previous works. It was found from the analyses that the steam concentration to be reached at the reaction front might be the main constraint to the extent of the metal droplet oxidized. Also, the hydrogen generation rate in the coarse mixing stage was the higher than that in the stratification stage. The particle size was the most important factor in the coarse mixing stage to predict the amount of hydrogen generation.
Kim, Myoung-Jun;Ga, Gwang-Jin;Chea, Gyu-Hoon;Kim, In-Seup
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.22
no.5
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pp.583-592
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2016
IMO (International Maritime Organization) in the UN (United Nations) set up that aim at reducing $CO_2$ emission from ship by up to 30 percent until 2030. The final purpose of this study is the development of marine thermoelectric generation system using waste heat from vessel of internal combustion engines. Before the development of marine thermoelectric generation system, this paper carried out the fundamental heat analysis of marine thermoelectric generation system. It was able to obtain the valuable results about the efficiency improvement of the thermoelectric generation system. The results is as follows : 1) It was confirmed that the efficiency of thermoelectric generation system improves to 8.917 % with increasing the temperature difference of peltier module by reducing the temperature difference between peltier module and heat source at the hot side. 2) System efficiency according to change in the external load resistance was confirmed that the change width of about 6 % which does not significantly occur. 3) System efficiency in the case stainless steel at the same condition is 8.707 %. System efficiency could be confirmed that the stainless steel is higher than duralumin (8.605 %), copper (8.607 %).
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.1
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pp.51-56
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2012
This paper reports the generation efficiency and the thermal performance of a thermoelectric generator (TEG) harvesting energy from the waste heat of high power electronic components. A thermoelectric (TE) model containing thermal boundary resistances is used to predict generation efficiency and junction temperature of a high power electronic component. The predicted results are verified with measured values, and the discrepancy between prediction and measurement is seen to be moderate. The verified TE model predicts generation efficiencies, junction temperatures of the component, and temperature differences across a TEG at various source heat flows associated with various electrical load resistances. This study explores effects of the load resistance on the generation efficiency, the temperature difference across a TEG, and the junction temperature.
Purpose: The aim of this study was to do numerical analysis of the wavelength dependence in low level laser therapy (LLLT) using a finite element method (FEM). Methods: Numerical analysis of heat transfer based on a Pennes' bioheat equation was performed to assess the wavelength dependence of effects of LLLT in a single layer and in multilayered tissue that consists of skin, fat and muscle. The three different wavelengths selected, 660 nm, 830 nm and 980 nm, were ones that are frequently used in clinic settings for the therapy of musculoskeletal disorders. Laser parameters were set to the power density of 35.7 W/$cm^2$, a spot diameter of 0.06 cm, and a laser exposure time of 50 seconds for all wavelengths. Results: Temperature changes in tissue based on a heat transfer equation using a finite element method were simulated and were dominantly dependent upon the absorption coefficient of each tissue layer. In the analysis of a single tissue layer, heat generation by fixed laser exposure at each wavelength had a similar pattern for increasing temperature in both skin and fat (980 nm > 660 nm > 830 nm), but in the muscle layer 660nm generated the most heat (660 nm ${\gg}$ 980 nm > 830 nm). The heat generation in multilayered tissue versus penetration depth was shown that the temperature of 660 nm wavelength was higher than those of 830 nm and 980 nm Conclusion: Numerical analysis of heat transfer versus penetration depth using a finite element method showed that the greatest amount of heat generation is seen in multilayered tissue at = 660 nm. Numerical analysis of heat transfer may help lend insight into thermal events occurring inside tissue layers during low level laser therapy.
Kang, Hyeji;Park, Hongbeom;Han, Kyoungho;Yoon, Do Young
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.19
no.3
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pp.114-121
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2016
This study investigates a CFD modeling of the charge-discharge behavior due to heat generation during charge-discharge cycles of a Li-ion secondary battery(LIB). Present LIB system adopted a current-density equation, heat and mass transfer governing equations upon the 1-dimensional system to the thickness direction for the rectangular pouch configuration. According to the 3-kinds of the charge-discharge current densities of 1C($17.5A/m^2$), 3C($52.5A/m^2$) and 5C($87.5A/m^2$) subject to a 3 V of cut-off voltage, a constant-temperature system at 298 K and three different heat generating systems were analyzed with comparison. Battery capacity decreases with increment of charge-discharge densities not only at the constant-temperature system but also at the heat-generating system. The time for charge-discharge cycles increases at the heat-generating system compare to the constant-temperature system. These trends are considered that the increase of temperature due to heat generation causes the decrement of equilibrium potential of electrodes and the increment of diffusivity of Li ions. Furthermore, cooling effects were discussed in order to control the influence of heat generation due to charge-discharge behavior of a Li-ion secondary battery.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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