A plant layout problem has a large impact on the overall construction cost of a plant. When determining a plant layout, various constraints associating with safety, environment, sufficient maintenance area, passages for workers, etc have to be considered together. In general plant layout problems, the main goal is to minimize the length of piping connecting equipments as satisfying various constraints. Since the process may suffer from the heat and friction loss, the piping length between equipments should be shorter. This problem can be represented by the mathematical formulation and the optimal solutions can be investigated by an optimization solver. General researches have overlooked many constraints such as maintenance spaces and safety distances between equipments. And, previous researches have tested benchmark processes. What the lack of general researches is that there is no realistic comparison. In this study, the plant layout of a real industrial C3MR (Propane precooling Mixed Refrigerant) process is studied. A MILP (Mixed Integer Linear Programming) including various constraints is developed. To avoid the violation of constraints, penalty functions are introduced. However, conventional optimization solvers handling the derivatives of an objective functions can not solve this problem due to the complexities of equations. Therefore, the PSO (Particle Swarm Optimization), which investigate an optimal solutions without differential equations, is selected to solve this problem. The results show that a proposed method contributes to saving the capital expenditures.
To evaluate the quality changes of Kimchi cabbage, it was packaged in the modified atmosphere (MA) after hot-air surface drying (HASD) or differential pressure precooling (PC) and stored at 0℃ for 45 days. The respiration rate after PC was lower than that after HASD, but they were not significantly different. In both HASD and PC, the ethylene production rate was lower than that of the control group. The oxygen concentration decreased and the carbon dioxide concentration increased according to the storage period, but they did not show significant differences. The change of trimming loss and weight loss tended to increase as the storage period. No significant difference was shown between HASD and PC, but the corresponding result values of the treatment groups were significantly lower than those of the control group. There was no significant difference in electrolyte conductivity and texture between treatment groups, but HASD and PC were superior to the control group. These results suggest that HASD will be available on preprocessing method for long-term storage and freshness of Kimchi cabbage together with PC.
This study was conducted to develop precision control system fur cold storage facility that could offer safe storage environment for green grocery. For that reason of neuro-fuzzy control system with learning ability algorithm and single chip neuro-fuzzy micro controller was developed for cold storage facility. Dynamic characteristics and hunting of neuro-fuzzy control system were far superior to on-off and fuzzy control system. Dynamic characteristics of temperature were faster than on-off control system by 1,555 seconds(123% faster) and fuzzy control system by 460 seconds(36.4% faster). When system was arrived at steady state. hunting was ${\pm}$0.5$^{\circ}C$ in on-off control system, ${\pm}$0.4$^{\circ}C$ in fuzzy control system, and ${\pm}$0.3$^{\circ}C$ in neuro-fuzzy control system. Hunting of humidity and wind velocity was also controlled precisely by 70 to 72.5% and 1m/s For storage experiment with onion, characteristics of neuro-fuzzy control system were tested. Dynamic characteristics of neuro-fuzzy control system made cold storage facility conducted precooling ability and minimized hunting.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.11
no.4
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pp.457-463
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1999
The Joule-Thomson cryocooler with $H_2$gas has been developed. Cool-down characteristics and the cooling performance of a JT cryocooler have been investigated in detail. The JT cryocooler consists of JT expansion valve, heat exchanger, expansion chamber, compressed $H_2$gas storage tank, $LN_2$precooler, heater and a cryostat. The precooling process using both $GN_2$and $LN_2$was peformed to cool down the inside components of cryocooler under the maximum inversion temperature of $H_2$. The $H_2$expansion experiments have been peformed for 2-5MPa of H$_2$pressure to evaluate steady state temperatures of the cryocooler. It is found that the steady state temperatures are decreased as the H$_2$pressures are increased. The effects of cooling temperatures on the performance have been evaluated for various $H_2$and $N_2$pressures. It is seen that the cooling loads are increased, as the cooling temperature and operating pressure are increased.
This paper reviews the development status of magnetic refrigeration system for hydrogen liquefaction. There is no doubt that hydrogen is one of most important energy sources in the near future. In particular, liquid hydrogen can be utilized for infrastructure construction consisting of storage and transportation. Liquid hydrogen is in cryogenic temperatures and therefore high efficient liquefaction method must be studied. Magnetic refrigeration which uses the magneto-caloric effect has potential to realize not only the higher liquefaction efficiency > 50 %, but also to be environmentally friendly and cost effective. Our hydrogen magnetic refrigeration system consists of Carnot cycle for liquefaction stage and AMR (active magnetic regenerator) cycle for precooling stages. For the Carnot cycle, we develop the high efficient system > 80 % liquefaction efficiency by using the heat pipe. For the AMR cycle, we studied two kinds of displacer systems, which transferred the working fluid. We confirmed the AMR effect with the cooling temperature span of 12 K for 1.8 T of the magnetic field and 6 second of the cycle. By using the simulation, we estimate the total efficiency of the hydrogen liquefaction plant for 10 kg/day. A FOM of 0.47 is obtained in the magnetic refrigeration system operation temperature between 20 K and 77 K including LN2 work input.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.11
no.3
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pp.349-358
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1999
Thermodynamic cycle analysis has been performed to maximize the liquid amount for various hydrogen liquefaction systems using GM(Gifford-McMahon) refrigerator. Since the present authors' previous experiments showed that the liquefaction rate was approximately 5.1mg/s in a direct contact with a commercial GM refrigerator, the purpose of this study is to predict how much the liquefaction rate can be increased in different configurations and with improved heat exchanger performance. The optimal operating conditions have been analytically sought with real properties of normal hydrogen for the single-stage GM precooled L-H(Linde-Hampson) system, the two-stage GM direct contact system, the two-stage GM precooled L-H system and the two-stage helium GM-JT (Joule-Thomson) system. The maximum liquefaction rate has been predicted to be only about 7 times greater than the previous experiment, when the two-stage precooling is employed and the effectiveness of heat exchangers approaches to 99.0%. It is concluded that the liquefaction rate is limited mainly by the cooling capacity of the current GM refrigerators and a larger scale of hydrogen liquefaction is possible with a greater capacity of cryocooler at 60-70 K range.
KIM, HYOBONG;HONG, YONG-JU;YEOM, HANKIL;PARK, JIHO;KO, JUNSEOK;PARK, SEONG-JE;IN, SEHWAN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.31
no.6
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pp.571-577
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2020
Thermal analysis was performed for a cold box of a hydrogen liquefaction pilot plant with 0.5 ton/day capacity. The pilot plant has adopted a hydrogen liquefaction process using two-stage helium Brayton cycle with precooling of liquid nitrogen. The cold box for hydrogen liquefaction has generally vacuum insulation but inevitable heat invasion by conduction and radiation exists. The heat loads were calculated for cold box internals according to multilayer insulation emissivity. Total heat load of 181.7 W is estimated for emissivity of 0.03 considered in field condition.
Rapid loss of grape berry quality after harvest occurs due to poor postharvest management. Understanding physiological properties between cultivars is required to develop practical technologies to control fast quality deterioration of tables grapes. Physiological characteristics of whole cluster, rachis and berries were examined to find their effects on postharvest behaviour of table grapes. 'Tamnara' showed high respiration rate and browning of rachis compared to 'Campbell Early'. Weight loss of rachis of 'Cheongsoo' was highest of three cultivars. Berry decay in 'Cheongsoo' begins at the connection portion between peduncle and berry, and berry decay of 'Cheongsoo' was the most severe among three cultivars. Precooling at $0^{\circ}C$ showed better results than cooling at $10^{\circ}C$ regardless of cultivars but cooling effect decreased when simulated marketing period increased up to 10 days. Plastic film wrapping was effective on reducing decay in general but not at higher marketing temperature. For successful commercialization of newly developed grapes, the inhibition technology of rachis browning in 'Tamnara' is required and decay control in 'Cheongsoo' through establishment of cold chain system is recommended.
Park, Je-Kyun;Chun, Jae-Kun;Lee, Seung-Koo;Kim, Kong-Hwan
Korean Journal of Food Science and Technology
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v.20
no.6
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pp.845-849
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1988
A laboratory scale storage facility consisting of a cold room, sample jars and a ventilation device was designed and built. Storaging sample jars (1.7 l) for fruit were fabricated with transparent acryl and provided with a constant air flow. For the supplying of air to sample jars, the air distributing system was built with solenoid valves, an air precooling coil and a pressure equalizing tank. To provide the programmable storaging environment of the facility a microprocessor-based controller was designed and installed. The controller was built with the 8 bit microprocessor (Z-80), EPROM, RAM, programmable peripheral interface(8255 PPI), and A/D converter. Softwares for the auto-temperature measurement and control of the storage system were developed and systemized in ROM. The automated storage system was applied to citrus storage, and the temperature of the storage facilities was successfully acquisited to the computer and controlled.
This study attempted to establish the optimal conditions for storage of spring kimchi cabbage to stably control supply and demand. To this end, this study stored kimchi cabbages in various manners for different periods and compared the quality characteristics of kimchi using these cabbages. According to the results, pre-drying with photocatalytic and pre-cooling treatments showed average selectivity loss rates of 18.83 and 21.37%, respectively, which were lower than those of other treatments. Spring kimchi cabbages were stored for 15 weeks under various conditions, and the kimchi was stored for 4 weeks at $4^{\circ}C$. After ripening, each kimchi was analyzed for their soluble solid content, pH, acidity, and salinity. The average pH of kimchi was 4.60 and tended to rise, whereas average acidity was 0.38% and fell by 0.24 to 0.31% as the storage period was extended. Extension of the storage period caused decreases in soluble solid content and salinity, and the number of lactic acid bacteria decreased due to increased pH and reduced acidity (p<0.05). Sensory evaluation showed that all experts and non-professionals preferred kimchi treated by precooling compared to any other treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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