Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.6
no.1
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pp.19-31
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1996
To invetigate the impurity distribution in GaAs crystal grown by horizontal Bridgman method, we constructd the mathematical model describing heat transfer, mass transfer and fluid flow n transient growth of GaAs. Galerkin finite element method and implicit time integration were used to solve the equations and simulate the transient growth. The concentration distribution is similar to the case of diffusion controlled growth when Gr - 0. With the increase of Gr the concentration profile is distroted and the minimum solute concentration appears near the interface. As solidification prosceeds, interface deflection increases steadily and transverse segregation increases until mixing by flow becomes steady. The axial segregation increases with solidification. But, with high intensity of flow axial segregation becomes steady after short transient. At small and large Gr the result showed a good agreememt with the prediction Smith and Scheil.
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.
Jeong, Chan Ho;Lee, Hyung Ju;Kim, Hong Seok;Lee, Seong Hyuk
Journal of ILASS-Korea
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v.26
no.2
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pp.88-95
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2021
This study aims to investigate the influence of the droplet volume on the evaporation characteristics of the sessile droplet. In particular, the effect of the free convection in the vapor domain on the evaporation rate was analyzed through the numerical simulation. The commercial code of the ANSYS Fluent (V.2020 R2) was used to simulate the heat transfer in the liquid-vapor domain. Moreover, we used the diffusion model to estimate the evaporation rate for the different droplet volume under the room temperature. It was found that the evaporation rate significantly increases with the droplet volume because of the larger surface area for the mass transfer. Also, the effect of free convection on the evaporation rate becomes significant with an increment of droplet volume owing to the increase in the droplet radius corresponding to the characteristic length of the free convection.
An efficient computational fluid dynamics model was proposed for simulating microchannel-type steam/methane reformers with thin washcoat catalyst layers. In this model, by using the effectiveness factor correlations, the overall reaction rate that occurs in the washcoat catalyst layer could be accurately estimated without performing the detailed calculation of heat transfer, mass transfer, and reforming reactions therein. The accuracy of the proposed model was validated by solving a microchannel-type reformer, once by fully considering the complex steam/methane reforming (SMR) process inside the washcoat layer and again by simplifying the SMR calculation using the effectiveness factor correlations. Finally, parametric studies were conducted to investigate the effects of operating conditions on the SMR performance.
The Mass Flow Controller(MFC) has become crucial in semiconductor manufacturing equipments. It is an important element because the quality and the yield of a semiconductor process are decided by the accurate flow control of gas. Therefore, the demand for the high speed and the highly accurate control of MFCs has been requested. It is hard to find an article of the control algorithm applied to MFCs. But, it is known that commercially available MFCs have PID control algorithms. Particularly, when the system detects the flow by way of heat transfer, MFC control problem contains the time delay and the nonlinearity. In this presentation, MFC control algorithm with the superior performance to the conventional PID algorithm is discussed and the superiority is demonstrated through the experiment. Fuzzy controller was utilized in order to compensate the nonlinearity and the time delay, and the performance is compared with that of a product currently available in the market. The control system, in this presentation, consists of a personal computer, the data acquisition board and the control algorithm carried out by LabWindows/CVI program on the PC. In addition, the method of estimating an actual flow from sensor output containing the time delay and the nonlinearity is presented. In conclusion, according to the result of the experiment, the proposed algorithm shows better accuracy and is faster than the conventional controller.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.2
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pp.217-224
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2002
It is very important to measure and visualize the changes in the physical properties of fluid flow because this is the foundation of measurement techniques used in aerodynamics, heat transfer, plasma diagnostics, and stress analysis of transparent models. The optical methods are advantageous over probe-based techniques in the optical methods are of high speed, non-contact and are capable of providing full-field results with high spatial resolution. Therefore we propose the electronic speckle pattern interferometry(ESPI) that gives us a solution to overcome those limitations. In this paper the experimental results show qualitative and quantitative visualization of changes in the physical properties of the candle and alcohol lamp with 3D plotting. And we obtained the refractive index, mass density and temperature distribution of fluids. The results clearly show the process of flow phenomena and give the feasibility of quantitative interpretation of gasdynamics.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.4
no.4
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pp.306-315
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1992
This paper addresses performance analysis of a reciprocating compressor. A computer simulation model has been developed to predict and estimate the compressor performance. Instead of using ideal gas equations, real gas equations are used in describing the state of gas. The compressor simulation model consists of a cylinder control volume, suction system and discharge system. Conservation laws of mass and energy are applied to the cylinder section only, The suction and discharge system are described by the Helmholtz resonator modeling. Some of input data required for the simulation have been obtained from experiments. These experimentally obtained input data are effective flow area, effective force area and dynamic characteristics of valves. Simulation results of real gas equations have been compared with those of ideal gas equations. It has been found that the simulation with real gas equations yields lower cylinder temperature and heat transfer compared with those of ideal gas equations. Differences in pressure, mass flowrates, valve motions and gas pulsations are found quite small.
This study analyzed the performance of passive solar system for office building. A unit model of the passive solar system was proposed in order to predict its performance under varying parameters and Seoul weather date. Steady state heat transfer equations were set up using a energy balanced equations and solved using a inverse matrix method. Numerical simulation program to analyze system was developed by using MATLAB. As the results, the passive solar system performance of office building was determined by the insolation and the outdoor air temperature. Also the passive solar system indicate 6.7~16.2% of annual average efficiency. In the comparison with other systems of the conventional wall, mass wall could reduce the heating loads of 7.1% and trombe wall could reduce heating loads of 11.5%. Through this study, performance of passive solar system for office building was verified by numerical method. Consequently, the passive solar system could operate an important role as the alternative for saving energy consumption of office building, and the additional studies should be made through the experimental method for the commercialization.
This paper presents an experimental investigation to visualize cross-sectional two-phase flow structure and identify liquid-gas interface for condensation of steam at a low mass flux in a slightly inclined tube using the axial-viewing technique, which permits to look directly into flow during condensation of steam. In this technique, two-phase flow is viewed along the axis of a pipe by locating a high-speed video camera in front of a viewer that is fitted at the outlet of the pipe. A short section of the pipe is illuminated and is recorded through the viewer, which is kept free of liquid by mildly introducing air. Experiments were conducted in a pipe of 19.05 mm in inner diameter at atmospheric pressure. Cross-sectional two-phase flow structure is obtained at a steam mass flux of $2.62kg/m^2s$ as a function of steam quality in the range from 0.5 to 0.9. The results show that stratified-wavy flow is a unique flow pattern observed in the scope of the present study. Condensate film thickness, stratification angle and void fraction were measured from the obtained flow structure images. Finally, heat transfer coefficient was calculated using the measurement data and discussed in comparison with existing correlations.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.22
no.2
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pp.210-218
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1998
Experimental results for forced convection condensationof Refrigerant-22 and ternary Refrigerant-407c(HFC-32/125/134a 23/25/52 wt%) considered as a substitute R-22 inside horizontal micor-fin tubes are presented. The test section was horizontal double-tubed counterflow condenser with a length 4000 mm micro-fin tube having 9.53 mm OD., 0.2 mm fin height and 60 fins. The refrigerants R-22 and R-407c were cooled by a coolant circulated in a surrounding annulus. The range of parameters of mass velocity was varied from 102.1 to 301.0kg/($\textrm{m}^{2}.s$) with inlet quality 1.0. Both refrigerant R-22 and its alternative refrigerant R-407c were tested within the same range of parameters. At the given experimental conditions for R-22 and R-407c the pressure drops for R-407c were considerably higher than those for R-22 at micro-fin tubes. Over the mass velocity range tested the PF(penalty factor)was lower than the increasing ratio of heat transfer area by fins. Based on the data correlation was proposed for predicting the frictional pressure drops for R-22 and R-407c for a duration of condensation inside a horizontal micro-fin tube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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