Alatrash, Yazan;Cho, Yun Je;Song, Chul-Hwa;Yoon, Han Young
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.6
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pp.2276-2296
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2022
This study validates the applicability of the CUPID code for simulating subcooled wall boiling under high-pressure conditions against number of DEBORA tests. In addition, a new numerical technique in which the interfacial momentum non-drag forces are calculated at the cell faces rather than the center is presented. This method reduced the numerical instability often triggered by calculating these terms at the cell center. Simulation results showed good agreement against the experimental data except for the bubble sizes in the bulk. Thus, a new model to calculate the Sauter mean diameter is proposed. Next, the effect of the relationship between the bubble departure diameter (Ddep) and the nucleation site density (N) on the performance of the Wall Heat Flux Partitioning (WHFP) model is investigated. Three correlations for Ddep and two for N are grouped into six combinations. Results by the different combinations show that despite the significant difference in the calculated Ddep, most combinations reasonably predict vapor distribution and liquid temperature. Analysis of the axial propagations of wall boiling parameters shows that the N term stabilizes the inconsistences in Ddep values by following a behavior reflective of Ddep to keep the total energy balance. Moreover, ratio of the heat flux components vary widely along the flow depending on the combinations. These results suggest that separate validation of Ddep correlations may be insufficient since its performance relies on the accompanying N correlations.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.20
no.1
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pp.25-31
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2024
The core shroud of rector vessel internals (RVI) of OPR1000 and ARP1400 is made of Type 304 stainless steel (SS) by bending and welding process that may induce high deformation and residual stress in manufacturing. This work aims to evaluate the susceptibility of stress corrosion crack (SCC) initiation of bent parts of RVI in high temperature primary water environment. For SCC initiation test, tensile specimens were fabricated from the 90 degree bent plate of Type 304 SS (DT specimen), that is an archived part of a Korean APR1400. After the SCC initiation test, the specimen surface was thoroughly examined by optical and scanning electron microscopy, and compared to the specimen fabricated from the as-received plate of Type 304 SS (AR specimen). The surface observation revealed that SCC initiated on the AR specimen surface in typical intergranular (IG) mode, while SCC on the DT specimen occurred in transgrannular mode as well as IG mode. It was also found that the size and number of SCC on the DT specimen were larger than that on the AR specimen. This was attributable to a strain-hardening during the bending process. To compare the susceptibility of SCC initiation, total crack density (TCD) was calculated from the total crack length divided by the measured area of AR and DT specimens. TCD of DT specimen was 4.6 times higher than AR specimen in average, indicating that higher possibility of degradation of bent parts of RVI for a long-term operation.
This study analyzes the thermal effects on the performance of an air foil thrust bearing (AFTB) using COMSOL Multiphysics to approximate actual bearing behavior under real conditions. An AFTB is a sliding-thrust bearing that uses air as a lubricant to support the axial load. The AFTB consists of top and bump foils and supports the rotating disk through the hydrodynamic pressure generated by the wedge effect from the inclined surface of the top foil and the elastic deformation of the bump foils, similar to a spring. The use of air as a lubricant has some advantages such as low friction loss and less heat generation, enabling air bearings to be widely used in high-speed rotating systems. However, even in AFTB, the effects of energy loss due to viscosity at high speeds, interface frictional heat, and thermal deformation of the foil caused by temperature increase cannot be ignored. Foil deformation derived from the thermal effect influences the minimum decay in film thickness and enhances the film pressure. For these reasons, performance analyses of isothermal AFTBs have shown few discrepancies with real bearing behavior. To account for this phenomenon, a thermal-fluid-structure analysis is conducted to describe the combined mechanics. Results show that the load capacity under the thermal effect is slightly higher than that obtained from isothermal analysis. In addition, the push and pull effects on the top foil and bump foil-free edges can be simulated. The differences between the isothermal and thermal behaviors are discussed.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology
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v.9
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pp.431-441
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2021
Gadolinium-doped ceria (GDC) is sought-after as an electrolyte layer in solid oxide fuel cells because of its high ionic conductivity and low treatment temperature. Recently, some studies have been reported to produce a component layer of solid oxide fuel cell using a Roll-to-Roll (R2R) system because of its characteristics of the cost-effective and eco-friendly advantages. However, the brittleness and low density of GDC prevent it from being mass-produced via the R2R continuous process. Therefore, we attempted to improve the density of GDC-based multi-electrolyte layers through an optimized R2R calendaring process. The finite element method was employed to determine suitable materials for the calendering rolls and the maximum calendering pressure that would reduce the thickness and porosity of the coated electrolyte layer without producing cracks in the layer. The effect of the number of calendering processes on the thickness and porosity of the electrolyte layers was examined as well. Silicon and steel were observed to be best-suited as the materials for the top and bottom rolls, respectively. Moreover, the maximum permissible calendering pressure was determined to be 15 MPa, while the ideal number of calendering processes was found to be 5. Experimental observations using scanning electron microscopy confirmed that the optimized calendering process reduced the thickness and porosity of the coated electrolyte layers by 16.99% and 7.04%, respectively. Thus, our findings suggest that large-area, high-density GDC-based multi-electrolyte layers with smooth surfaces can be produced via the R2R process, which can enable mass production of SOFCs.
Kim, Eunyoung;Jin, Yan;Kim, Kyung-Tack;Lim, Tae-Gyu;Jang, Mi;Cho, Chang-Won;Rhee, Young Kyoung;Hong, Hee-Do
The Korean Journal of Food And Nutrition
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v.29
no.3
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pp.438-447
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2016
This study was conducted in order to investigate the physiochemical properties and antioxidative activity of red ginseng manufactured using the high temperature high pressure (HTHP) process, which is faster and simpler than the conventional process. According to increasing the steaming temperature, pressure and time, the content of minor non-polar ginsenosides, such as Rg3, Rk3, Rh4, Rk1 and Rg5 gradually increased. Also, the contents of acidic polysaccharide, total phenolic compounds and maltol gradually increased. Based on the results of the physiochemical properties and appearance quality, the optimum conditions of HTHP process were estimated as $140^{\circ}C$, $3kg/cm^2$ in 20 min. The total phenolic compounds and maltol contents of the HTHP process red ginseng (1.0% and 2.49 mg%, respectively) were higher than those of conventional red ginseng (0.23% and 0.60 mg%, respectively). In addition, the antioxidative activity was investigated using DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ABTS (2,2'-aziono-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)) radical scavenging activity. DPPH and ABTS radical scavenging activities of HTHP process red ginseng increased by 3.4 and 3.6 folds, respectively, compared with conventional red ginseng. In addition, total phenolic compounds and maltol contents, as well as the antioxidant activity of the HTHP process red ginseng were similar to black ginseng. The present results suggest that the HTHP process is available for the development of value-added red ginseng products.
In this work, high pressure binary phase equilibria data of carbon dioxide with acetonitrile and acrylonitrile were obtained experimentally. A new static type experimental apparatus was built to measure temperature, pressure and phase equilibria composition. The accuracy of the experimental apparatus was tested by comparing the measured phase equilibria data of the carbon dioxide-acetonitrile system at $75^{\circ}C$ with those of McHugh and coworkers. The binary phase behavior data of carbon dioxide-acetonitirle system were measured from 2.4 to 14.5 MPa at $55^{\circ}C$, $75^{\circ}C$ and $100^{\circ}C$. Also, the phase equilibria of the system carbon dioxide-acrylonitrile were measured from 1.6 MPa up to 13.9 MPa at $45^{\circ}C$, $65^{\circ}C$, $85^{\circ}C$ and $105^{\circ}C$. The solubility of acetonitrile and acrylonitrile increases as the temperatures increases at constant pressure. Also, these two carbon dioxide-polar solute system have continuous critical-mixture curves that exhibit maximums in pressure at temperatures between the critical temperatures of carbon dioxide and acetonitrile or acrylonitrile. The experimental data obtained in this study were modeled using the Peng-Robinson equation of state. Good agreement between calculated and experimental results was observed.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.7
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pp.510-517
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2016
Supersonic jet technology using high pressures has been popularly utilized in diverse industrial and engineering areas related to working fluids. In this study, to consider the effects of a shock wave caused by supersonic jet flow from a high pressure pipe, the SST turbulent flow model provided in the ANSYS FLUENT v.16 was applied and the flow characteristics of the pressure ratio and Mach number were analyzed in accordance with the working fluids (air, oxygen, and hydrogen). Before carrying out CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, it was presumed that the inlet gas temperature was 300 K and pressure ratio was 5 : 1 as the boundary conditions. The density function was derived from the ideal gas law and the viscosity function was derived from Sutherland viscosity law. The pressure ratio along the ejection distance decreased more in the lower density working fluids. In the case of the higher density working fluids, however, the Mach number was lower. This shows that the density of the working fluids has a considerable effect on the shock wave. Therefore, the reliability of the analysis results were improved by experiments and CFD analysis showed that supersonic jet flow affects the shock wave by changing shape and diameter of the jet, pressure ratio, etc. according to working fluids.
Composite powder of$B_4C-A1_2O_3$was prepared from a mixed powder of$B_2O_3/A1/C$by SHS under argon pressure instead of using a chemical furnace. A mixture of$B_2O_3,$Al and C powder (equivalent amounts to the reaction,$2B_2O_3+4A1+C=B_4C+2A1_2O_3)$was ball milled for 2 h. The mixed powder was placed in a SHS reactor and filled with 10 atm of argon gas and ignited. The inner and outer products were the same by XRD analysis. It was consisted of a composite powder of$B_4C-A1_2O_3$without $AlB_{12}/C_2$which was always produced using a chemical furnace. The composite powder was about$60~100{mu}m$size which was composed of crystalline particles of about 0.3~l${mu}m$size. But when 15 atm of argon was employed, partial sintering took place to give rise hard composite powder of$15~25{mu}m$$B_4C$with $0.1~0.2{mu}m$$A1_2O_3.$
Kim, Eunmi;Seo, Sanghee;Choi, Younsang;Chun, Kihong;Lee, Eunjung
Food Science and Preservation
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v.24
no.5
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pp.593-599
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2017
The objective of this study was to investigate the effect of superheated steam (SHS) and high hydrostatic pressure (HHP) techniques on the improvement of the quality of Bulgogi product during manufacturing process. Bulgogi product was treated with four different cooking/treatment process: conventional cooking (CC), SHS cooking (SHS), CC and then HHP cooking (CC-HHP), and SHS and HHP cooking (SHS-HHP) samples. SHS treated product increased moisture content, and decreased crude protein. Additionally, hardness, gumminess and shear force values were significantly different among the samples (p<0.05). In safety experiment after 14 days of storage at refrigeration temperature indicated that the bacterial population was lower in the case of SHS-HHP as compared to CC-HHP. Changes in texture during the storage periods at $10^{\circ}C$ for SHS-HHP was lowest values with compared to the initial, while shear force values for both tended to decrease with increasing storage period. The TBA and VBN values for SHS-HHP increased to 0.48 ($5^{\circ}C$)-1.68 ($10^{\circ}C$) mg MD/kg and 25.14 ($5^{\circ}C$)-45.14 ($10^{\circ}C$) mg%, respectively after 15 days of storage. Overall, it was found that the combination of SHS and HHP reduced microbial growth, thus leading to improved product quality and sanitation.
Silica($SiO_2$) thin film was synthesized by a low pressure metal organic chemical vapor deposition(LPMOCVD) using organic silane compound. Triethyl orthosilicate was used as a source material. Operation pressure was 1~100 torr at outlet of the reactor and deposition temperature was $600{\sim}900^{\circ}C$. The experimental results showed that the high reaction temperature and high source gas concentration led to higher growth rate of $SiO_2$. The step coverage of films on micro-scale trenches was fairly good, which resulted from the phenomena that the condensed oligomers flow into the trenches. We estimated a reaction path that the source gas polymerizes and produces oligomers (dimer, trimer, tetramer, etc.), which diffuse and condense on the solid surface. The chemical species in the gas phase at the outlet of reactor tube were analyzed by quadrapole mass spectrometer. The peaks, assigned to be monomer, dimer of source gas and geavier molecules, were observed at 650 or $700^{\circ}C$. At higher temperature($900^{\circ}C$), the peaks of the heavy molecules disappeared, because almost all the source gas and intermediate(polymerized oligomer) molecules were oxidized or condensed on colder tube wall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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