Bang, Jungjin;Hwang, Ji-Hwan;Kim, Han Gon;Jerng, Dong-Wook
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.4
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pp.1134-1145
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2021
A design parameter study is presented for the closed-loop type passive containment cooling system (PCCS) which is equipped with two heat exchangers: one installed at the inside of the containment and the other submerged in the water pool at the outside of the containment. A GOTHIC code model for PCCS performance analyses was set up and the design parameters such as the heat exchanger sizes, locations, and water pool tank volumes were analyzed to investigate the feasibility of installing this type of PCCS in PWRs like OPR-1000 being operated in Korea. We identified the size of the circulation loop and heat exchangers as major design parameters affecting the performance of PCCS. The analyses showed that the heat exchangers in the inside of the containment would be more influential on the heat removal capability of PCCS than that installed in the water pool at the outside of the containment. Hence, it was recommended to down-size the heat exchangers in the water pool to optimize PCCS without compromising its performance. Based on the parametric study, it was demonstrated that a closed-loop type PCCS could be designed sufficiently compact for installation in the available space within the containment of PWRs like OPR-1000.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.7
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pp.994-1002
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2009
In this paper, effect of air gap thickness between absorber plate and glass cover on top heat loss of a closed loop oscillating heat pipe (CLOHP) solar collector was investigated. The CLOHP, which is made of copper with outer diameter of 3.2mm and inner diameter of 2.0mm, comprises 8 turns with heating, adiabatic and cooling section. The heating section of the heat pipe was attached to absorber plate which heated by solar simulator simulated by halogen lamps. The cooling section of the heat pipe was inserted into collector's cooling section that made of transparent acrylic. Temperatures of absorber plate, glass cover, and ambient air measured by K-type thermocouple and were recorded by MV2000-Yokogawa recorder. Top heat loss coefficients and top heat loss of the collector corresponding to some cases of air gap thickness were determined. The result of experiment shows the optimal air gap thickness for minimum top heat loss of this solar collector.
Passive containment cooling systems (PCCSs) have been actively studied to improve the inherent safety of nuclear power plants. Hered, we present two concepts, open-loop PCCS (OL-PCCS) and closed-loop PCCS (CL-PCCS), applicable to the PWR with a concrete-type containment. We analyzed the heat-removal performance and flow instability of these PCCS concepts using the GOTHIC code. In both cases, PCCS performance improved when a passive containment cooling heat exchanger (PCCX) was installed in the lower part of the containment building. The OL-PCCS was found to be superior in terms of heat-removal performance. However, in terms of flow instability, the OL-PCCS was more vulnerable than the CL-PCCS. In particular, the possibility of flow instability was higher when the PCCX was installed in the upper part of the containment. Therefore, the installation location of the OL-PCCS should be restricted to minimize flow instability. Conversely, a CL-PCCS can be installed without any positional restriction by adjusting the initial system pressure within the loop, which eliminates flow instability. These results could be used as base data for the thermo-hydraulic evaluation of PCCS in PWR with a large dry concrete-type containment.
Closed-loop J-T (Joule-Thomson) refrigeration cycle is advantageous compared to common open loop $N_2$ decompression system in terms of nitrogen consumption. In this study, two closed-loop pure $N_2$ J-T refrigeration systems with sub-atmospheric device for cooling High Temperature Superconductor (HTS) power cable are investigated. J-T cooling systems include 2-stage compressor, 2-stage precooling cycle, J-T valve and a cold compressor or an auxiliary vacuum pump at the room temperature. The cold compressor and the vacuum pump are installed after the J-T valve to create sub-atmospheric condition. The temperature of 67 K is possible by lowering the pressure up to 24 kPa at the cold part. The optimized hydrocarbon mixed refrigerant (MR) J-T system is applied for precooling stage. The cold head of precooling MR J-T have the temperature from 120 K to 150 K. The various characteristics of cold compressor are invstigated and applied to design parameter of the cold compressor. The Carnot efficiency of cold compressor system is calculated as 16.7% and that of vacuum pump system as 16.4%. The efficiency difference between the cold compressor system and the vacuum pump system is due to difference of enthalpy change at cryogenic temperature, enthalpy change at room temperature and different work load at the pre-cooling cycle. The efficiency of neon-nitrogen MR J-T system is also presented for comparison with the sub-atmospheric devices. These systems have several pros and cons in comparison to typical MR J-T systems such as vacuum line maintainability, system's COP and etc. In this paper, the detailed design of the subcooled $N_2$ J-T systems are examined and some practical issues of the sub-atmospheric devices are discussed.
The thermal characteristics of the helium circulation by a cryocooler are presented. This study is motivated mainly by our recent development of a closed-loop cooling system for Cyclotron K120 superconducting magnets without any replenishment of the cryogen. A channel is attached on the outer surface of the magnet form and the liquid helium passes through inside of the channel in order to cool the super conducting coils indirectly. A two-stage cryocooler as a heat sink is located at the top to recondense helium coming from the superconducting magnet form. The heat transfer in the natural circulation loop is discussed and the main dimensions of cooling system are determined.
A nuclear fuel test loop(after below, FTL) is installed in the IRI of an irradiation hole in HANARO for testing the neutron irradiation characteristics and thermo hydraulic characteristics of a fuel loaded in a light water power reactor or a heavy water power reactor. There is an in-pile section(IPS) and an out-pile section(OPS) in this test loop. When HANARO is operated normally, the fuel loaded into the IPS has a nuclear reaction heat generated by a neutron irradiation. To remove the generated heat and to maintain the operation conditions of the test fuel, a main cooling water system(MCWS) is installed in the OPS of the FTL. The MCWS is composed of a main cooler, a pressurizer, two circulation pumps, a main heater, an interconnection pipe line and instruments. The interconnection pipeline is a closed loop which is connected to an inlet and an outlet of the IPS respectively. The MCWS is under a cold function test during a start-up period. This paper describes the system flow network analysis results of the flow control of a main cooling water system in the HANARO fuel test loop. It was confirmed through the results that the flow was met the system design requirements.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.34
no.5
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pp.43-50
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2018
The temperature of underground water generally remains constant regardless of the season. therefore, it is possible to get plenty of energy if we use characteristics of underground water for both cooling and heating. This study evaluates efficiency of real size coaxial and U-tube type complex geothermal system which is combined with underground water well. This study also evaluates relative efficiency/adaptability through comparison with existing geothermal systems(vertical closed loop system, open loop system(SCW)). The heat exchange capacity of complex geothermal system according to temperature difference between circulating water and underground water shows very high significance by increasing proportionally. The temperature change of underground water according to injection energy, shows very high linear growth aspect as injection thermal volume heightens. As a result of evaluation of heat exchange volume between complex geothermal system and comparative geothermal system, coaxial type has 26.1 times greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater efficiency than SCW type. U-tube type has 26.5 tims greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater than SCW type as well. This means complex geothermal system has extremely outstanding performance.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.3
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pp.119-126
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2017
Recently, ground source heat pump systems are being used in buildings for cooling and heating to reduce greenhouse gas and save energy. However, ground source heat pump systems mainly use the vertical closed-loop geothermal system design rather than the open-loop geothermal system design. This is due to a lack of knowledge and few research feasibility studies. In this research, a dynamic thermal analysis numerical simulation based on a standard house model was conducted for an open-loop geothermal system. Based on heating load analysis results, the life cycle costs of a standard house using an open two-well geothermal system were analyzed and compared with a vertical closed-loop geothermal system, and a diesel boiler. As a result, it was found that using an open two-well geothermal system shows economic return on investment after three years.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.13
no.2
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pp.9-15
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2017
When applying geothermal systems in cities such as seoul where high density development prevails, the selection of geothermal system capable of obtaining a large capacity in the limited grounds is necessary. In this study, an easy-to-use design tool is developed in the form of spreadsheet by applying the calculation theory of existing closed-loop vertical ground heat exchanger that can be used in the early design stage of the open-loop ground heat exchanger. By only using the maximum cooling and heating load, it is possible to calculate optimal design open-loop ground heat exchanger. Further research is needed, we are plan to improve the program considering the heat loss of groundwater flowing in the inner casing, G-Function for Open-Loop, and verification by applying actual projects.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.14
no.3
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pp.214-220
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2002
A small air conditioner using thermoelectric module has been designed and built. Three types of cooling methods, such as air cooling, closed-loop water cooling, and evaporative cooling, for hot side of thermoelectric module have been investigated. Among three types of cooling method, the evaporative cooling method is seen to be the most effective to achieve the steady state operation of a thermoelectric air conditioner The system performance with evaporative cooling method are also studied in detail for several oprating parameters, such as input power to the thermoelectric module, water or air flow rate at the hot side, and air flow rate at the cold side. The results obtained indicate that the cooling capacity of a system is increased with an increase in the input power to the thermoelectric module while the system COP is decreased. It is also found that the optimal air flow rate as well as water flow rate at the hot side is needed for the best system performance at a liven operating condition. Both the system COP and cooling capacity are increased as the air flow rate at cold side is increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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