The latent heat of vaporization in rough rice, brown rice, white rice and rice hull was calculated by Clausius-Clapeyron equation, which does not require complex constraints as in Othmer method. Equilibrium relative humidity and ratio of the latent heat of vaporization with ln$P_{\upsilon}$ and ln$P_S$ were estimated with moisture contents ranging from 10% (d.b.) to 36% (d.b.) with 2% (d.b.) increment and temperatures ranging from $10^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$ with $2.5^{\circ}C$ increment. An empirical equation for calculating the latent heat of vaporization in rice was developed as a function of moisture content and temperature. The equation agreed well with the calculated results. The ratio for latent heat of vaporization were the greatest for white rice while they were similar among rough rice, brown rice and rice hull.
In this paper, a continuum-based design sensitivity analysis (DSA) method is developed for the weakly coupled thermo-elasticity problems. The temperature and displacement fields are described in a common domain. Boundary value problems such as an equilibrium equation and a heat conduction equation in steady state are considered. The direct differentiation method of continuum-based DSA is employed to enhance the efficiency and accuracy of sensitivity computation. We derive design sensitivity expressions with respect to thermal conductivity in heat conduction problem and Young's modulus in equilibrium equation. The sensitivities are evaluated using the finite element method. The obtained analytical sensitivities are compared with the finite differencing to yield very accurate results. Extensive developments of this method are useful and applicable for the optimal design problems incorporating welding and thermal deformation problems.
An analytical characterization is presented on the transient heat transfer by an oscillating flow through a porous slab. Based on a two-equation model, analytic solutions are obtained for both the fluid and solid temperature variations. Two parameters are identified as the Stanton number for the internal heat exchange and the ratio of the thermal capacities between the solid and fluid phases. The heat transfer characteristics are shown to be classified into four regimes according to the two parameters and physical interpretation is presented on the particular heat transfer processes within each regime. In addition, the condition for the local thermal equilibrium between the phases is examined and the relevant criterion is suggested.
A numerical study on natural convection in a vertical square cavity filled with a porous medium is carried out with Brinkman-Forchheimer-extended Darcy flow model, and the validity of local thermodynamic equilibrium assumption is studied. The local thermodynamic equilibrium refers to the state in which a single temperature can be used to describe a heat transfer process in a multiphase system. With this assumption, the analysis is greatly simplified because only one equation is needed to describe the heat transfer process. But prior to using this assumption, it is necessary to know in what conditions the assumption can be used. The numerical results of this study reveal that large temperature difference between fluid phase and solid phase exists near wall region, paticularily when the convection becomes dominant over conduction. And the influence of flow parameters such as fluid Rayleigh number, fluid Prandtl number, dimensionless particle diameter and conductivity ratio are investigated.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권5호
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pp.389-396
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2016
The theory of Fourier heat conduction predicts accurately the temperature profiles of a system in a non-equilibrium steady state. However, in the case of transient states at the nanoscale, its applicability is significantly limited. The limitation of the classical Fourier's theory was overcome by C. Cattaneo and P. Vernotte who developed the theory of non-Fourier heat conduction in 1958. Although this new theory has been used in various thermal science areas, it requires considerable mathematical skills for calculating analytical solutions. The aim of this study was the identification of a newer and a simpler type of solution for the hyperbolic partial differential equations of the non-Fourier heat conduction. This constitutes the first trial in a series of planned studies. By inspecting each term included in the proposed solution, the theoretical feasibility of the solution was achieved. The new analytical solution for the non-Fourier heat conduction is a simple exponential function that is compared to the existing data for justification. Although the proposed solution partially satisfies the Cattaneo-Vernotte equation, it cannot simulate a thermal wave behavior. However, the results of this study indicate that it is possible to obtain the theoretical solution of the Cattaneo-Vernotte equation by improving the form of the proposed solution.
Understanding the thermal conductivity and heat transfer processes in superlattice structures is critical for the development of thermoelectric materials and optoelectronic devices based on quantum structures. $Chen^{(1)}$ developed ballistic diffusive equation(BDE) for alternatives of the Boltzmann equation that can be applied to the complex geometrical situation. In this study, a simulation code based on BDE is developed and applied to the 1-dimensional transient heat conduction across a thin film and transient 2-dimensional heat conduction across the film with heater. The obtained results are compared to the results of the $Chen^{(1)}$ and Yang and $Chen^{(1)}$. Finally, steady 2-dimensional heat conduction in the quantum dot superlattice are solved to obtain the equivalent thermal conductivity of the lattice and also compared with the experimental data from $Borca-Tasciuc^{(2)}$.
This simulator is developed for the analysis of a MOSFET based on Thermally Coupled Energy Transport Model(TCETM). The simulator has the ability to calculate not only stationary characteristics but also non - stationary characteristics of a MOSFET. It solves basic semiconductor devices equations including Possion equation, current continuity equations for electrons and holes, energy balance equation for electrons and heat flow equation, using finite difference method. The conventional semiconductor device simulation technique, based on the Drift-Diffusion Model (DDM), neglects the thermal and other energy-related properties of a miniaturized device. I, therefore, developed a simulator based on the Thermally Coupled Energy Transport Model (TCETM) which treats not only steady-state but also transient phenomena of such a small-size MOSFET. In particular, the present paper investigates the breakdown characteristics in transient conditions. As a result, we found that the breakdown voltage has been largely underestimated by the DDM in transient conditions.
We consider. a horizontal static liquid layer on a planar solid boundary. The layer is evaporating when the plate is heated. Vapor recoil and thermo-capillary are discussed along with the effect of mass loss and vapor convection due to evaporating liquid and non-equilibrium thermodynamic effects. These coupled systems of equations are reduced to a single evolution equation for the local thickness of the liquid layer by using a long-wave asymptotics. The partial differential equation is solved numerically.
A numerical analysis has been carried out on forced convection heat transfer in the developing region of a porous channel. The channel is filled with an isotropic porous medium. At the channel walls, a uniform heat flux is given. Comprehensive numerical solutions are acquired to the Brinkman-Forchheimer extended Darcy equation and the LTNE model which does not employ the assumption of local thermal equilibrium between solid and fluid phases. Details of thermal fields in the developing region are examined over wide ranges of the thermal parameters. The numerical solutions at the fully developed region are compared with the previous analytical solutions. The correlation for predicting local Nusselt number in a porous channel is proposed.
본 논문에서는 하천에 유입되는 열 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송-분산방정식에 유한요소법을 적용하여 수치 모형을 개발하였다. 유한요소법의 여러 수치기법 중 SUPG법을 적용하였으며, 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각 요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 열 오염물질의 거동을 표현하기 위해서 열 교환을 묘사하는 반응항을 평형온도와 수온과의 차이에 비례하는 식으로 나타내고, 열교환 계수 및 평형온도에 따라 수온의 변화가 적용되도록 방정식을 구성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 1차원 정상상태의 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것으로 밝혀졌다. 모형의 현장적용을 위해 상수원 보호구역인 팔당댐 하류부터 잠실수중보까지 22.5 km 구간을 대상영역으로 하였다. 구리하수처리장 방류수에 의한 수온 변화를 모의한 결과 수질측정망 측정자료와 비교적 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구에서 개발한 수치모형이 열 오염원 유입으로 인한 수온 변화를 잘 표현하는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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