A numerical study for performance analysis of a counterflow type forced draft tower and natural draft cooling tower has been performed based on the method using the finite volume method with non-orthogonal body fitted and non-staggered grid system. For solving the coupling problem between water and air, air enthalpy balance, moisture fraction balance, water enthalpy balance, and water mass balance equations are solved with Navier-Stoke’s equations simultaneously. For the effect of turbulence, the standard k-$\varepsilon$ turbulent model is implied in this analysis. The predicted result of the present analysis is compared with the experimental data and the commercial software result to validate the present study, The predicted results show good agreement with the experimental data and the commercial software result. To investigate the influence of the cooling tower design parameters such as approach, range and wet bulb temperature, parametric studies are also peformed.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제8권1호
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pp.1-13
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2000
A numerical study for performance analysis of a crossflow-type forced draft cooling tower has been performed based on the finite volume method with non-orthogonal body fitted, and non-staggered grid system. For solving the coupling problem between water and air, air enthalpy, moisture fraction, water enthalpy, and water mass balance equations are solved with Navier-Stoke's equations simultaneously. For the effect of turbulence, the standard k-$\varepsilon$ turbulent model is implied in this analysis. The predicted result of the present analysis is compared with the experimental data and the commercial software result to validate the present study. The predicted results show good agreement with the experimental data and the commercial software result. To investigate the influence of the cooling tower design parameters such as approach, range and wet bulb temperature, parametric studies are also performed.
The transient behavior of a passive air breathing direct methanol fuel cell (DMFC) operated on vapor-feeding mode is studied in this paper. It generally takes 30 minutes after starting for the cell response to come to its steady-state and the response is sometimes unstable. A mathematical dynamic one-dimensional model for simulating transient response of the DMFC is presented. In this model a DMFC is decomposed into its subsystems using lumped model and divided into five layers, namely the anodic diffusion layer, the anodic catalyst layer, the proton exchange membrane (PEM), the cathodic catalyst layer and the cathodic diffusion layer. All layers are considered to have finite thickness, and within every one of them a set of differential-algebraic governing equations are given to represent multi-components mass balance, such as methanol, water, oxygen and carbon dioxide, charge balance, the electrochemical reaction and mass transport phenomena. A one-dimensional, isothermal and mass transport model is developed that captures the coupling between water generation and transport, oxygen consumption and natural convection. The single cell is supplied by pure methanol vapor from a methanol reservoir at the anode, and the oxygen is supplied via natural air-breathing at the cathode. The water is not supplied from external source because the cell uses the water created at the cathode using water back diffusion through nafion membrane. As a result of simulation strong effects of water transport were found out. The model analysis provides several conclusions. The performance drop after peak point is caused by insufficiency of water at the anode. The excess water at the cathode makes performance recovery impossible. The undesired crossover of the reactant methanol through the PEM causes overpotential at the cathode and limits the feeding methanol concentration.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제10권3호
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pp.153-161
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2002
Due to the coupling between momentum and energy transport theoretical analysis of the loop performance is very complicate, therefore it is necessary that these problems be solved by experimental investigation before applying the loop thermosyphon to heat exchanger de-sign. The evaporator and condenser of the loop thermosyphon were made of carbon-steel, and distilled water was used as working fluid in the experiments. From the experimental data correlations of heat transfer coefficient for evaporator and condenser sections were obtained. For heat fluxes in the range of 13000~78000 W/$m^2$, the correlation equations of heat transfer coefficients in evaporator and condenser predict the experimental behavior to within $\pm$5% and $\pm$20% respectively.
This paper concerns the study of a two-stage absorption heat pump cycle to utilize treated sewage. This two-stage cycle consists of coupling double-effect with parallel or series flow type and single effect cycle so that the first stage absorber and condenser produces hot water to evaporate refrigerant in the evaporator of the second stage. The effects of operating variables such as absorber temperature on the coefficient of performance have been studied for two-stage absorption heat pump cycle. The working fluid is lithium bromide and water solution. The efficiency of the two-stage absorption heat pump cycle has been studied and simulation results show that higher coefficient of performance could be obtained for the first stage with parallel flow type. The optimum ratio of solution distribution can be shown by considering the COP, the crystallization of solution and the generator temperature.
Removal of water contents in a gas is needed in industrial field of gas processing related on energy production/conversion, and environmental treatment. Inertial separators are economic devices for separating droplets from the gas stream. For accurate understanding of removal process in a curved vane mist eliminator, a numerical model including turbulent dispersion, evaporation and condensation of water vapor at surface of droplets is required. A two-stage curved vane mist eliminator has been modeled, and fluid flow of mixture of air and water vapor and droplet trajectories were solved simultaneously with taking into account two-way coupling. Removal efficiency of droplets with various inlet condition of relative humidities (RH, 40%, 90%, and 100%) were compared. As RH increased, the effect of evaporation decreased and inertial separation efficiencies of droplets obtained increased especially for droplets of diameter below 10 micrometers.
Underwater acoustic transducers are widely used for SONAR application, whose important design parameters are shapes. materials, dimensions and supporting structures. Practical design method of transducers consists of manufacturing, experiments and modifications so that it requires much time and expenses. In this study, an analytical method was developed for the Tonpilz type transducers using the commercial finite element analysis code ATILA which can solve the electro-mechanical coupling problems. A finite element model was established including the transducer elements such as ceramic stack, head mass, tail mass, tensile bolt, and molding layers. The proposed model was verified and modified by comparing the in-air and in-water test results of prototypes. The developed analysis method will be effectively used for the sensitivity analysis of design parameters in transducer design process.
A flexible structure submerged in acoustic fluid is affected by its surrounding fluid. In this case, the coupling effects between structures and surrounding fluid have an effect on the submerged structure as external force and change impedance of acoustic domain. Therefore, the coupling effects by its surrounding fluid complicatedly change the characteristics of a submerged structure such as natural frequencies and damping coefficients. In this paper, using the analytic modal equation of a spherical shell surrounded by water and air, the complex changes of damping coefficients and natural frequencies of submerged structures are studied for various external acoustic fluid and structures.
The experimental and finite element studies of a coaxial cylindrical shell filled with liquid in the annular gap were performed to understand its vibration characteristics. Finite element analysis was achieved by using ANSYS code. Form the investigation of the changing trend of natural frequencies for the change of annular gap we know that the natural frequency of the coaxial cylindrical shell varies according to the mode shape. that is, in case of in-phase mode the natural frequency decrease as annular gap increase, but in case of out-of-phase mode the natural frequency increase. Finite element analysis results show the excellent agreement with the experimental results both in air and in water case, so that analysis on other cases with be possible without experiment.
본 연구에서는 중공사 및 평막 형태의 비대칭성 막 제조에 있어서 코팅 재료로 쓰이는 친수성 막 소재(Polyaminosiloxane, Polyhydroxylsiloxane계열)를 이용한 막 제조와 수증기 투과 실험을 하였다. 제조된 Resin A/Resin C (coupling agent), Resin B/Resin C막을 이용하여 기체투과 및 증기투과법을 통하여 수증기/공기의 투과 및 투과 선택도에 대해 나타내었다. 수증기 투과량은 Resin A에 대한 Resin C의 함량이 3 wt%도입 되었을 때가 1 wt%, 5 wt%보다 투과량이 많음을 알 수 있었고, 온도증가와 함께 수증기 투과량이 증가함을 알 수 있다. 동적 평형 흡습실험을 통한 흡습능력 역시 최대가 됨을 알 수 있다. 수증기 투과 성능은 $25^{\circ}C$에서 최대 43578 Barrer(1 Barrer = $10^{-10}cm^3(STP){\cdot}cm/cm^2{\cdot}s{\cdot}cmHg$), $35^{\circ}C$에서 53000 Barrer의 높은 투과 성능을 나타내었으며 투과 선택도는 $P(H_2O)P(Air)$는 101.3, 102.6를 각각 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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