This study presented the feasibility of a coolant heat-source heat pump system as an alternative heating system for electrically driven vehicles. Heat pumps are among the most environmentally friendly and efficient heating technologies in residential buildings. In various countries, electric mobiles devices such as EV, PHEV, and FCEV, have been mainly concerned with heat pumps for new mobile markets. The experiments herein were conducted for various ambient temperatures and coolant temperatures to reflect the winter season. The system, a coolant heat-source heat pump, consisted of an inside heat exchanger, an outside heat exchanger, a motor driven compressor, an electronic expansion valve, and plumbing parts. For the experimental results, the maximum heating capacity and air discharge temperature are up to 6.3 kW and $62^{\circ}C$ respectively at an ambient temperature of $10^{\circ}C$, and coolant at $10^{\circ}C$. However, at $-20^{\circ}C$ ambient temperature and $-10^{\circ}C$ coolant temperature, conditions were insufficient to warm the cabin as the air discharge temperature was $13^{\circ}C$.
This study investigates the flow efficiency and temperature based on flow path shape. Five models are designed to the no flow path, one flow path, two flow path, three flow path, add inlet flow path and add interior space gradient. Results show that two flow model(add inlet flow path and add interior space gradient), It was confirmed that model(add inlet flow path) is the optimal shape for coolant heat transfer, and model(add interior space gradient) is the optimal shape for coolant flow, demonstrates optimal design among the five models. The results of this study can be utilized to efficiently control the coolant flow through various types of flow paths.
As automotive diesel engines adopt the direct injection method for a lower level of the exhaust emission and a higher fuel efficiency, the maximum temperature of engine coolant decreases. Consequently, the total available heat source from the engine coolant decreases over 35%. However, the heating source of air-conditioning system in automobiles depends on the hot engine coolant completely, so that it is nearly impossible to control air conditioning in heating season. Therefore, the present study has been carried out to develop the air conditioning system for the high efficient heat pump type using the HFC-134a. Especially, the air conditioning system of heating has been developed at a beginning stage, when it has low heat source from small and medium sized diesel recreation vehicles. To develop a control logic system for air conditioning system which is a heat pump type with a heat recovery exchanger, its cycle characteristics has been investigated according to the opening of LEV at a bench system.
Recently, the internal combustion engines have focused on reducing the $CO_2$ gas in order to cope with severe regulations for fuel economy. Therefore, various new technologies have been developed. Among them, cooling system is spotlighted because it has great effect on fuel economy. In this study, we measured the friction losses of engine parts according to engine speed and oil temperature. We also obtained optimized oil temperature which has the minimum friction losses. Then, we selected optimized oil temperature range and gave informations of friction losses for each engine parts. In addition, we analyzed relationship between coolant temperature and oil temperature by using engine performance test system. From this experiment, we obtained the database for relationship between coolant temperature and oil temperature. Then, we found the optimal temperature about engine oil. We analyzed BSFC and exhaust emissions by controlling the high coolant temperture. If we controlled coolant temperature more higher, BSFC has a little difference but exhaust emissions such as THC and CO have reduced. By using these experimental results, we predicted that IC engine have more low fuel consumption and exhaust emissions by optimized cooling control strategy.
In this study, the load fluctuation of the main engine is considered to be a disturbance for the jacket coolant temperature control system of the low-speed two-stroke main diesel engine on the ships. A nonlinear PID temperature control system with satisfactory disturbance rejection performance was designed by rapidly transmitting the load change value to the controller for following the reference set value. The feed-forwarded load fluctuation is considered the set points of the dual loop control system to be changed. Real-coded genetic algorithms were used as an optimization tool to tune the gains for the nonlinear PID controller. ITAE was used as an evaluation function for optimization. For the evaluation function, the engine jacket coolant outlet temperature was considered. As a result of simulating the proposed cascade nonlinear PID control system, it was confirmed that the disturbance caused by the load fluctuation was eliminated with satisfactory performance and that the changed set value was followed.
Coolant mixing under natural circulation flow regime constitutes a key parameter that may play a role in the course of an accidental transient in a nuclear pressurized water reactor. This issue has motivated some experimental investigations carried out within the OECD/NEA PKL projects. The aim was to assess the coolant mixing phenomenon in the reactor pressure vessel downcomer and the core lower plenum under several asymmetric steady and unsteady flow conditions, and to provide experimental data for code validations. Former studies addressed the mixing phenomenon using, on the one hand, one-dimensional computational approaches with cross flows that are not fully validated under transient conditions and, on the other hand, expensive computational fluid dynamic tools that are not always justified for large-scale macroscopic phenomena. In the current framework, an unsteady coolant mixing experiment carried out in the Rossendorf coolant mixing test facility is simulated using the three-dimensional porous media capabilities of the thermal-hydraulic system CATHARE code. The current study allows highlighting the current capabilities of these codes and their suitability for reproducing the main phenomena occurring during asymmetric transient natural circulation mixing conditions.
In the paper, a kind of self-tuning PID control system is designed to keep the honing coolant temperature constant in the process of automobile engine production. The conventional PID control method and the Fuzzy PID control method both are used to design and make the simulation experiment in Matlab. According to the simulation result, the performance of Fuzzy PID control method is obviously better. The Fuzzy PID control system can react faster to get the target temperature and resume normal when external conditions exchanged.
Feul-Cell system consists of fuel reformer, stack and energy translator. Among these parts, stack is a core part which produces electricity directly. In order to set a stack module, fabrication of appropriate stack, design of water flow path in stack and control of coolant are needed. Especially, oater or air is used as a coolant to dissipate heat. The different temperature of each electric cell after cooling affects the performance of the stack. Therefore, it is necessary that the relationship between coolant hearing rate, width of stack, properties of stack, and the shape of water flow path must be understood. For the optimal design, the computational simulation by CFD-ACE has been conducted and the resulting database has been constructed.
Plug flow reactor (PFR) 내의 과열점(hot spot) 온도를 조절하는 것은 생성물의 수득률 및 순도, 안전성 측면에서 중요하다. 본 연구에서는 더 현실에 가깝게 모델링 하기 위하여 PFR 내부의 냉각액 온도를 상태변수로 설정하고 방사 방향의 열 및 물질전달을 고려하였다. 모델은 반응물의 농도 및 온도와 냉각액의 온도 총 3개의 상태변수로 이루어져 있으며, 등온 냉각액의 유량을 조작변수로 가진다. 본 연구에서는 방사 방향의 열 및 물질전달을 고려한 제어식이 그렇지 않은 제어식보다 과열점의 온도를 set point 부근으로 더 효과적으로 유지한다는 것을 보였다. 본 연구에서 제안한 제어식은 냉각액의 온도가 반응물 온도의 약 0.7배 부근일 때 St가 1.3 이상이고 Ac/A가 2.0 이하인 조건에서 강건성을 유지하였다. 이 조건에서 반응기로 유입되는 반응물의 온도가 5% 범위에서 바뀔 때 본 연구에서 제안된 제안식을 이용하면 과열점의 온도를 set point의 1% 이내로 유지할 수 있다.
In this study, the core dynamics of a PWR reactor is identified online by a recursive least-squares method. Based on the identified reactor model consisting of the control rod position and the core average coolant temperature, the future average coolant temperature is predicted. A model predictive control method is applied to designing an automatic controller for the thermal power control of PWR reactors. The basic concept of the model predictive control is to solve an optimization problem for a finite future at current time and to implement as the current control input only the first optimal control input among the solutions of the finite time steps. At the next time step, this procedure for solving the optimization problem is repeated. The objectives of the proposed model predictive controller are to minimize both the difference between the predicted core coolant temperature and the desired temperature, as well as minimizing the variation of the control rod positions. In addition, the objectives are subject to the maximum and minimum control rod positions as well as the maximum control rod speed. Therefore, a genetic algorithm that is appropriate for the accomplishment of multiple objectives is utilized in order to optimize the model predictive controller. A three-dimensional nuclear reactor analysis code, MASTER that was developed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) , is used to verify the proposed controller for a nuclear reactor. From the results of a numerical simulation that was carried out in order to verify the performance of the proposed controller with a $5\%/min$ ramp increase or decrease of a desired load and a $10\%$ step increase or decrease (which were design requirements), it was found that the nuclear power level controlled by the proposed controller could track the desired power level very well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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