• 한국안전학회지
• /
• 제35권6호
• /
• pp.32-45
• /
• 2020

The problem of determining the discharge rates of gases from pressurized vessels through pressure relief devices was dealt with comprehensively. First, starting from basic fluid flow equations, detailed modeling procedures were presented for isentropic nozzle flows and frictional flows in a pipe, respectively. Meanwhile, physical explanations were given to choking phenomena in terms of the acoustic velocity, elucidating the widespread use of Mach numbers in gas flow models. Frictional flows in a pipe were classified into adiabatic, isothermal, and general flows according to the heat transfer situation around the pipe, but the adiabatic flow model was recommended suitable for gas discharge through pressure relief devices. Next, for the isentropic nozzle flow followed by adiabatic frictional flow in the pipe, two equations were established for two unknowns that consist of the Mach numbers at the inlet and outlet of the pipe, respectively. The relationship among the ratio of downstream reservoir pressure to upstream pressure, mass flux, and total frictional loss coefficient was shown in various forms of MATLAB 2-D plot, 3-D surface plot and contour plot. Then, the profiles of gas properties and velocity in the pipe section were traced. A method to quantify the relationship among the pressure head, velocity head, and total friction loss was presented, and was used in inferring that the rapid increase in gas velocity in the region approaching the choked flow at the pipe outlet is attributed to the conversion of internal energy to kinetic energy. Finally, the Levenspiel chart reproduced in this work was compared with the Lapple chart used in API 521 Standatd.

• 신재생에너지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.12-21
• /
• 2022

The pyrolysis characteristics of high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), and polypropylene (PP) were analyzed numerically using a 1D plug flow reactor (PFR) model. A lumped kinetic model was selected to simplify the pyrolysis products as wax, oil, and gas. The simulation was performed in the 400-600℃ range, and the plastic pyrolysis and product generation characteristics with respect to time were compared at various temperatures. It was found that plastic pyrolysis accelerates rapidly as the temperature rises. The amounts of the pyrolysis products wax and oil increase and then decrease with time, whereas the amount of gas produced increases continuously. In LDPE pyrolysis, the pyrolysis time was longer than that observed for other plastics at a specified temperature, and the amount of wax generated was the greatest. The maximum mass fraction of oil was obtained in the order of HDPE, PP, and LDPE at a specified temperature, and it decreased with temperature. Although the 1D model adopted in this study has a limitation in that it does not include material transport and heat transfer phenomena, the qualitative results presented herein could provide base data regarding various types of plastic pyrolysis to predict the product characteristics. These results can in turn be used when designing pyrolysis reactors.

• 한국추진공학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.49-57
• /
• 2023

자가증기 가압시스템은 저비용, 고신뢰도의 장점으로 차세대 재사용 발사체들의 추진기관에 널리 채택되고 있다. 자가증기 가압시스템은 구조가 간단하나 탱크 내부에서 일어나는 열과 물질의 전달과정에 대한 이해가 필요하다. 이러한 이유로 자가증기 가압시스템의 모사시험을 구상하였다. 모사시험설비는 해외 가압시험설비 사례와 전문가의 자문을 기반으로 구성하였는데, 실제 자가증기 가압시스템과 달리 추진제 탱크를 단열하여 외부환경에 의한 영향을 배제하고자 하였으며, 열과 물질 전달현상의 연구의 편의를 위하여 가압가스 공급라인과 추진제 배관을 분리하였다. 제작된 자가증기가압 모사시험설비를 이용하여 극저온 추진제에서 가압가스의 응축현상, 헬륨을 이용한 가압과 증발된 추진제를 이용한 자가증기가압의 효율성 비교, 그리고 자가증기의 온도에 따른 가압능력을 평가할 수 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.78-85
• /
• 2023

구리가 함침된 하이드로탈사이트 촉매의 고유 키네틱 데이터를 이용하여 메탄올 수증기 개질 반응의 고정층 반응기 Computational Fluid Dynamics(CFD) 시뮬레이션을 수행하였다. 이전 연구결과로부터 얻어진 20wt%의 구리가 함침된 하이드로탈사이트 촉매의 활성화 에너지는 97.4 kJ/mol, 전 지수 인자는 5.904 × 10¹⁰를 이용하였다. 그리고 고유의 키네틱 데이터를 사용하여 반응온도 (200-450 ℃) 및 메탄올과 물의 몰비 변화에 따른 전환율을 관찰하였다. 또한 위의 키네틱 상수를 power law 모델을 사용하여 Axial 2D Symmetry 시뮬레이션을 통해 상용반응기(I.D. 0.05 - 0.1 m, Length 1 m)의 열 및 물질유동해석을 예측하였다.

• Advances in materials Research
• /
• 제13권3호
• /
• pp.161-171
• /
• 2024

This study aimed to investigate the effect of physicochemical properties and mix ratios of iron ore (oxide feed): coke (reductant) on the carbothermic reductions of iron ore. Coke size was fixed at ≤63 ㎛ while iron ore size varied between 150-63 ㎛ and ≤63 ㎛ respectively. Mix ratios were changed from 100:0 (reference) to 80:20 and 60:40 while the temperature, heating rate and soaking duration in muffle furnace were fixed at 1100 ℃, 10 ℃/min and 1 hour. Particle size analyzer, XRF, CHNS and XRD analyses were used for determination of raw feed characteristics. The occurrence of phase transformations from various forms of iron oxides to iron during the carbothermal reductions were identified through XRD profiles and supported with weight loss (%). XRF analysis proved that iron ore is of high grade with 93.4% of Fe₂O₃ content. Other oxides present in minor amounts are 2% Al₂O₃ and 1.8% SiO₂ with negligible amounts of other compounds such as MnO, K₂O and CuO. Composite pellet with finer size iron particles (≤63 ㎛) and higher carbon content of 60:40 exhibited 45.13% weight lost compared to 32.30% and 3.88% respectively for 80:20 and 100:0 ratios. It is evident that reduction reactions can only occur with the presence of coke, the carbon supply. The small weight loss of 3.88% at 100:0 ratio occurs due to the removal of moisture and volatiles and oxidations of iron ore. Higher carbon supply at 60:40 leads into better heat and mass transfer and diffusivity during carbothermic reductions. Overall, finer particle size and higher carbon supply improves reactivity and gas-solid interactions resulting in increased reductions and phase transformations.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.314-322
• /
• 2003

콘크리트 구조물의 수화열 저감 방안으로 사용되는 파이프 쿨링 시스템을 적용할 경우 파이프 관 주변의 내부유동에 의한 열전달이 발생하게 된다. 이와 같은 내부유동에 의한 열전달 효과를 정확히 규명하기 위해서는 유수대류계수를 산정하여야 한다. 파이프 쿨링 효과의 규명에 필요한 유수대류계수의 영향인자로는 냉각수의 층난류 여부, 냉각수의 유동속도, 관의 형상 및 열특성 등이 있다. 본 연구에서는 유수대류계수를 산정하기 위한 실험장치를 개발하였으며, 이를 이용하여 강재 및 PVC 파이프에 대한 실험을 수행하였다. 이들 실험결과를 토대로 관의 내부표면이 매끈한 원형관이며 난류흐름을 갖는 내부유동에 대한 유수대류계수 모델식을 제안하였으며, 제안된 모델식은 냉각수의 유속뿐만 아니라 유동관의 재질 및 형상을 고려할 수 있다. 유수대류계수는 관을 흐르는 냉각수의 대류에 의한 열전달 효과를 나타내는 값으로 관의 열전도율 및 관의 직경과는 비례관계에 있으며, 관의 두께와는 반비례관계를 갖는다. 본 연구에서 개발된 유수대류계수 모델식은 이러한 영향을 잘 반영하고 있으나, 강재 파이프에 대해서만 관의 두께 및 직경에 관한 보정계수를 제시하였다. 제안된 모델식에 의한 유수대류 계수와 실험으로부터 구한 유수대류계수를 비교한 결과, 제안된 모델식이 실험값을 정확히 추정하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제41권4호
• /
• pp.572-577
• /
• 2017

Background: Panax ginseng Meyer is cultivated because of its medicinal effects on the immune system, blood pressure, and cancer. Major ginsenosides in fresh ginseng are converted to minor ginsenosides by structural changes such as hydrolysis and dehydration. The transformed ginsenosides are generally more bioavailable and bioactive than the primary ginsenosides. Therefore, in this study, hydrothermal processing was applied to ginseng preparation to increase the yields of the transformed ginsenosides, such as 20(S)-Rg3, Rk1, and Rg5, and enhance antioxidant activities in an effective way. Methods: Ginseng extract was hydrothermally processed using batch reactors at $100-160^{\circ}C$ with differing reaction times. Quantitative analysis of the ginsenoside yields was performed using HPLC, and the antioxidant activity was qualitatively analyzed by evaluating 2,2'-azino-bis radical cation scavenging, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging, and phenolic antioxidants. Red ginseng and sun ginseng were prepared by conventional steaming as the control group. Results: Unlike steaming, the hydrothermal process was performed under homogeneous conditions. Chemical reaction, heat transfer, and mass transfer are generally more efficient in homogeneous reactions. Therefore, maximum yields for the hydrothermal process were 2.5-25 times higher than those for steaming, and the antioxidant activities showed 1.6-4-fold increases for the hydrothermal process. Moreover, the reaction time was decreased from 3 h to 15-35 min using hydrothermal processing. Conclusion: Therefore, hydrothermal processing offers significant improvements over the conventional steaming process. In particular, at temperatures over $140^{\circ}C$, high yields of the transformed ginsenosides and increased antioxidant activities were obtained in tens of minutes.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.648-654
• /
• 2004

반도체 제조 장비에서 가스의 질량 흐름 제어기(Mass Flow Controller: MFC)가 차지하는 비중은 매우 크다. 가스의 흐름 제어가 곧 반도체 소자의 품질 및 수율을 결정하는 중요한 요소이기 때문이다. 따라서 MFC의 고속, 고정밀 제어를 구현하기 위한 요구가 높아지고 있다. MFC의 제어 알고리즘에 관한 연구 선례는 찾아보기가 매우 힘들다. 그러나 일반적으로 PID 제어 알고리즘을 사용되는 것으로 알려지고 있다. MFC 제어의 어려움은 열에 의해 흐름을 감지하는 시스템일 경우 느린 응답 특성과 비선형성을 포함한다는 데 있다. 본 논문에서는 기존의 PID 알고리즘 보다 더 우수한 성능을 보이는 MFC 제어 알고리즘을 제시하고 실험을 통해 그 우수성을 보인다. 비선형성과 느린 응답 특성을 보상하기 위하여 퍼지제어 알고리즘을 적용하였으며 그 성능을 현재 상용화된 제품과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 PC와 PC에 장착된 데이터 획득 보드를 통하여 제어루프를 형성하였고, PC상에서 LabWindows/CVI 프로그램으로 제어알고리즘을 구현하였다. 또한, 느린 응답 특성이 존재하는 센서출력으로부터 실제의 흐름을 추정하는 하나의 방법도 제시하였다. 실험결과 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 기존의 제품보다 더 빠르고, 더 정확한 제어성능을 보였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
• /
• pp.1639-1645
• /
• 1991

Because of the important role LD converters play in the production of high quality steel, various dynamic models have been attempted in the past by many researchers not only to understand the complex chemical reactions that take place in the converter process but also to assist the converter operation itself using computers. And yet no single dynamic model was found to be completely satisfactory because of the complexity involved with the process. The process indeed involves dynamic energy and mass balances at high temperatures accompanied by complex chemical reactions and transport phenomena in the molten state. In the present study, a mathematical model describing the dynamic behavior of LD converter process has been developed. The dynamic model describes the time behavior of the temperature and the concentrations of chemical species in the hot metal bath and slag. The analysis was greatly facilitated by dividing the entire process into three zones according to the physical boundaries and reaction mechanisms. These three zones were hot metal (zone 1), slag (zone 2) and emulsion (zone 3) zones. The removal rate of Si, C, Mn and P and the rate of Fe oxidation in the hot metal bath, and the change of composition in the slag were obtained as functions of time, operating conditions and kinetic parameters. The temperature behavior in the metal bath and the slag was also obtained by considering the heat transfer between the mixing and the slag zones and the heat generated from chemical reactions involving oxygen blowing. To identify the unknown parameters in the equations and simulate the dynamic model, Hooke and Jeeves parttern search and Runge-Kutta integration algorithm were used. By testing and fitting the model with the data obtained from the operation of POSCO #2 steelmaking plant, the dynamic model was able to predict the characteristics of the main components in the LD converter. It was possible to predict the optimum CO gas recovery by computer simulation

• 청정기술
• /
• 제25권3호
• /
• pp.189-197
• /
• 2019

본 연구에서는 대표 악취물질로 분류되는 황화수소(hydrogen sulfide, $H_2S$)를 처리하기 위해 3원계의 금속이온 물질이 담지된 활성탄의 제조조건 최적화에 대한 연구를 수행하였다. $H_2S$ 흡착성능 증진을 위한 금속이온 물질로는 $H_2S$ 흡착성능 증진 물질인 KI를 기반으로 Li 및 Fe 또는 3원계(K, Li, Fe)로 조합 시 성능 증진을 확인하였으며, 이는 XRD 분석을 통해 각 활성 물질의 $H_2S$와의 반응 또한 결합에 의한 것으로 판단하였다. 흡착제의 열처리시 질소를 이용한 경우 공기에 비교하여 흡착 성능이 약 3배 이상 증가하였다. 최적 흡착제의 최대 흡착량 상수($q_m$)값은 97.07로써 기존 K 기반 첨착활성탄 대비 6배의 흡착성능이 나타났으며, 물질전달속도와 흡착속도 간 평형에 의해 객관적인 흡착량($0.3g\;g^{-1}$ 이상)이 확보됨을 확인하였다. 입자 크기에 따른 흡착제 성능 차이를 확인한 결과, 성능의 구배는 존재하나 시약급 활성탄 입자 크기를 가지는 활성탄의 개질 시에도 성능 증진이 뚜렷함을 확인하였다. 상대습도가 비교적 높은 60, 100%에서도 흡착성능이 존재함을 확인하였으며, 이를 통해 스크러버 후단과 같은 습도가 높은 실 공정에도 적용 가능할 것으로 판단된다.