Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.6
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pp.446-454
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2008
The purpose of this paper is to analyze two-phase flows of the hydrogen recirculation system. Two-phase flow modeling is one of the great challenges in the classical sciences. As with most problems in engineering, the interest in two-phase flow is due to its extreme importance in various industrial applications. In hydrogen recirculation systems of fuel cell, the changes in pressure and temperature affect the phase change of mixture. Therefore, two-phase flow analysis of the hydrogen recirculation system is very important. Two-phase computation fluid dynamics (CFD) calculations, using a commercial CFD package FLUENT 6.2, were employed to calculate the gas-liquid flow. A two-phase flow calculation was conducted to solve continuity, momentum, energy equation for each phase. Then, the mass transfer between water vapor and liquid water was calculated. Through an experiment to measure production of liquid water with change of pressure, the analysis model was verified. The predictions of rate of condensed liquid water with change of pressure were within an average error of about 5%. A comparison of experimental and computed data was found to be in good agreement. The variations of performance, properties, mass fraction and two-phase flow characteristic of mixture with resepct to the fuel cell power were investigated.
Contrails are line-shaped clouds formed by the condensation of water vapor from the interaction of exhaust gas from aircraft engines and the high-altitude atmosphere. Contrails are known to aggravate global warming by creating a greenhouse effect by absorbing or reflecting radiation emitted from the Earth. In this study, development of a model that can quantitatively predict the contrail occurrence was conducted for the reduction of contrail, which is likely to form an aircraft certification category in the future. Based on prior research results, a model that can predict the occurrence of contrail between Tokyo and Qingdao was developed, in addition to proposing improved flight altitude that can minimize the occurrence of contrail.
Kim, Hye-Won;Lee, Seungheon;Jeong, Seongpil;Byun, Jeehye
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.38
no.3
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pp.143-149
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2022
Membrane distillation (MD) has emerged as a sustainable desalination technology to solve the water and energy problems faced by the modern society. In particular, the surface wetting properties of the membrane have been recognized as a key parameter to determine the performance of the MD system. In this study, a novel surface modification technique was developed to induce a Janus-type hydrophilic/hydrophobic layer on the membrane surface. The hydrophilic layer was created on a porous PVDF membrane by vapor phase polymerization of the pyrrole monomer, forming a thin coating of polypyrrole on the membrane walls. A rigid polymeric coating layer was created without compromising the membrane porosity. The hydrophilic coating was then followed by the in-situ growth of siloxane nanoparticles, where the condensation of organosilane provided quick loading of hydrophobic layers on the membrane surface. The composite layers of dual coatings allowed systematic control of the surface wettability of porous membranes. By the virtue of the photothermal property of the hydrophilic polypyrrole layer, the desalination performance of the coated membrane was tested in a solar MD system. The wetting properties of the dual-layer were further evaluated in a direct-contact MD module, exploring the potential of the Janus membrane structure for effective and low-energy desalination.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.5
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pp.473-480
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2011
The proton exchange membrane (PEM) fuel cell system is critically dependent on the humidity, which should be properly maintained over the entire operating range. A membrane humidifier is used for the water management in the PEMFC because of the membrane humidifier's reliable performance and zero parasitic power loss. In the PEMFC system, the membrane humidifier is required to provide appropriate humidity for the design point of the fuel cell. Although the performance of the fuel cell depends on the performance of the humidifier, few studies have provided a systematic analysis of the humidifier. We carry out an experimental analysis of the membrane humidifier using a vapor condensation bottle. The dry air pressure, water flow temperature, and air flow rate were chosen as the operating parameters. The results show that the time constant for the dynamic response of the membrane humidifier is relatively short, but additional analysis should be carried out.
Kim, Ghiseok;Chang, Ki Soo;Lee, Sang-Yong;Kim, Geon-Hee;Kim, Dong-Ik
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.33
no.4
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pp.336-341
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2013
In this paper, the design concept of a low-temperature vacuum blackbody was described, and thermophysical model of the blackbody was numerically evaluated. Also the working performance of low-temperature vacuum blackbody was evaluated using infrared camera system. The blackbody system was constructed to operate under high-vacuum conditions ($2.67{\times}10^{-2}$ Pa) to reduce temperature uncertainty, which is caused by vapor condensation at low temperatures usually below 273 K. In addition, both heat sink and heat shield including cold shield were installed around radiator to prevent heat loss from the blackbody. Simplified mathematical model of blackbody radiator was analyzed using modified Stefan-Boltzmann's rule. The infrared radiant performance of the blackbody was evaluated using infrared camera. Based on the results of measurements, and simulation, temperature stability of the low-temperature vacuum blackbody demonstrated that the blackbody system can serve as a highly stable reference source for the calibration of an infrared optical system.
In this study, nano-sized Si-C-N precursor powders were synthesized by Chemical Vapor Condensation Method(CVC) using TMS(Tetramethylsilane: $Si(CH_3)_4$), $NH_3$ and $H_2$ gases under the various reaction conditions of the reaction temperature, TMS/$NH_3$ ratio and TMS/$H_2$ ratio. XRD and FESEM were used to analysis the crystalline phase and the average particle size of the synthesized powders. It was found that the obtained powders under the considering conditions were all spherical amorphous powder with the particle size of 87∼130 nm. The particle size was decreased as the reaction temperature increased and TMS/$NH_3$ and TMS/$H_2$ ratio decreased. As the results of EA analysis, it was found that the synthesized powders had been formed the powders composed of Si, N, C and H. Through FT-IR results, it was found that the synthesized powders were Si-C-N precursor powders with Si-C, Si-N and C-N bonds.
Light Naphtha is distillated from crude oil unit and separated into the methane, ethylene and propylene by boiling point difference in sequence. This separation is conducted using a series of binary-like columns. This separation method is known that the energy consumed in the reboiler is used to separate the heaviest components and most of this energy is discarded as vapor condensation in the overhead cooler. In this study, the first two columns of the separation process are replaced with the Petlyuk column. A structural design was exercised by the stage computation with ideal tray efficiency in equilibrium condition. Compared with the performance of a conventional system of 3-column model, The design outcome shows that the procedure is simple and efficient because the composition of the liquid component in the column tray was designed to be similar to the equilibrium distillation curve. The performance of the new process indicates that an energy saving of 12.1% is obtained and the cost savings of 44 million won per day based on gross domestic product is reduced under same total number of trays and the initial investment cost is saved.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.1
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pp.21-27
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2019
R-404A, which is used widely in small-scale ice makers, is scheduled to be phased out because of its high global warming potential. In this study, drop-in tests were conducted using R-448A and R-449A, which replace R-404A, to modify the outdoor air and supply water temperatures. The results showed that the daily ice production rate of R-404A was 5.3% higher than that of R-448A and 4.2% higher than that of R-449A. This was attributed to the larger vapor density of R-404A, which resulted in a larger mass flow rate in the system. Between R-448A and R-449A, R-448A yielded a larger amount of ice at low air and water temperatures, whereas R-449A yielded a larger amount of ice at high air and water temperatures. The daily power consumption of R-404A was approximately 10% larger than those of R-448A and R-449A. The resulting COPs of R-448A and R-449A was similar, only 3.0% larger than that of R-404A. The literature survey showed that the condensation or evaporation data of R-448A or R-449A are very limited, and research on this issue is recommended.
In this study, we developed a rubric for assessing middle school students' conceptual understanding about dew point. For this purpose, we analyzed 9th grade students' responses collected by using a multi-tiers constructed-response item of National Assessment of Educational Achievement (NAEA) and classified the types of the responses according to their characteristics. In addition, we analyzed the distribution of student response types according to mean achievement scores and developed an assessment rubric of conceptual understanding about dew point. The findings are as follows: First, the analysis of student responses to finding dew point in the saturation curve showed that many students had no or lack understanding of the scientific concept of dew point. Second, as a result of analyzing the student response to the water vapor condensation process at dew point, the proportion of scientific conception types was very low, while the proportion of misconception types was relatively high and the types varied as well. Third, a four- level assessment rubric was developed based on the analysis of the distribution of student response types according to the mean achievement scores. Based on the findings, we suggested the development and utilization of assessment rubric in the field of Earth science education.
Journal of the Korean Society of Earth Science Education
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v.14
no.3
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pp.257-266
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2021
This study investigated the understanding of pre-service teachers in relation to the 'fog experiment' in the 5th grade 'Weather and Our Daily Life' unit of the 2009 and 2015 revised elementary school science textbooks. Pre-service teachers who participated in this study were 100 students, who are attending the university of education and taking courses in teaching research. After pre-learning about the 2009 and 2015 revised elementary school science textbooks and guide book, pre-service teachers conducted the experiment in groups. After that, the pre-service teachers individually presented answers to three questions, and the results of analyzing the answers are as follows. First, there were 24 (24%) preservice teachers who explained the difference in fog generation in the 2009 and 2015 revised curriculum with related scientific concepts such as condensation and water vapor, and only 1 (1%) of them explained the difference using the concept of saturation. Second, there were 48 (48%) pre-service teachers who found out the reason for the change in the fog experiment method according to the change in the curriculum. Third, pre-service teachers valued the reproduction and success of experiments rather than the importance of scientific knowledge, and such pre-service teachers suggested the use of alternative experiments or website.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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