• 공학논문집
• /
• 제3권1호
• /
• pp.223-233
• /
• 1998

고상반응식을 이용한 석회와 석영과의 수열반응속도 및 반응메카니즘에 관하여 연구하였다. 출발물질로 석영과 수산화칼슘 CaO/$SiO_2$몰비 0.8-1.0로 혼합하고 $180-200^{\circ}C$, 0.5-8시간동안 포화증기압하에서 오토클레이브로 수열반응을 행하였다. 수열반응속도는 총 석회의 양과 총 석영의 양에 대한 미반응 석회의 양과 미반응 석영의 양의 비로 구하였다. 반응속도는 Jander의 식 $[1-(1-\alpha)^{1/3}]^N=Kt$를 이용하여 얻은 결과, 석회의 반응속도는 N=1로서 주로 용해속도에 의해 지배되고 석영의 반응속도는 $N\risingdotseq2$로서 확산에 의해 주로 지배된다. 규산칼슘수화물계의 수열반응속도는 반응물 입자주위에 형성된 생성물층을 통한 물질전달에 의해 율속되는 것으로 추정되고 전체 수열반응의 속도식은 대략 $N=1-2$로서 경계층으로부터 확산에 의해 율속과정으로 전환된다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.387-393
• /
• 1995

삼투건조시 물질이동 특성을 알아보기 위하여 수분과 용질의 이동을 확산식으로 평가하여 침지온도와 농도에 따른 영향을 조사하였으며 또한 품질변화 정도는 carotene 함량을 지표로 하여 반응속도식으로 구명하고자 하였으며 삼투공정시 수분의 이동을 기존의 건조모델로 표현하고자 적합도를 알아보았다. 수분손실이나 용질의 증가는 온도와 농도가 증가함에 따라 높은값을 보였으며 농도보다는 온도의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 확산계수 또한 고온과 고농도에서 높은 값을 가져 확산이 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 고온에서는 수분 손실이 용질의 증가보다 높아 용질의 확산계수가 수분의 확산계수보다 높았으며, 품질변화를 나타내는 반응속도상수는 온도의 증가보다 농도의 증가에 따라 더 큰 값을 가져 고농도에서 파괴가 많이 일어남을 알 수 있었다. 확산계수와 품질변화 속도상수에 대한 온도의 영향을 알아보고자 Arrhenius 식에 적합시켜 본 결과 낮은 농도인 $20^{\circ}Brix$에서 확산에 많은 활성화에너지가 필요하고 고농도인 $60^{\circ}Brix$에서는 상대적으로 낮은 활성에너지로도 용질의 확산이 일어난다는 것을 알 수 있었고 활성화 에너지의 크기로 보아 수분의 이동은 $40^{\circ}Brix$에서, 용질의 이동은 $60^{\circ}Brix$에서 이동이 효과적으로 일어남을 알 수 있었다. 침지온도와 농도를 독립변수로 하여 확산계수와 반응속도상수를 예측하고자 각 독립 변수의 최적함수를 구하여 수립한 최적 함수 모델식과 polynomial 형태로 모델화 하였을 경우 수분이나 용질의 확산계수는 높은 적합도를 결정계수를 가지나 품질변화를 나타내는 반응속도강수는 다소 낮아 온도와 농도의 함수로 예측하기에는 미흡한 것으로 나타났다. 삼투건조 공정 중 수분의 이동을 시간의 함수로 표현하기 위한 가장 적합한 모델은 quadratic 모델의 $R^{2}$값이 침지온도와 농도에 관계없이 전반적으로 0.99 이상으로 나타나 다른 모델보다 더 높은 적용 가능성을 보였다. 따라서 quadratic 모델을 이용하여 삼투건조공정에서의 시간에 따른 수분함량을 예측할 수 있으며 확산계수와 아울러 물질이동 특성을 나타낼 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한화학회지
• /
• 제52권3호
• /
• pp.217-222
• /
• 2008

본 논문에서는 반응 매질의 부피가 촉매 반응 속도에 미치는 영향을 조사하였다. 단순하지만 정확한 모델에 대한 연구로부터 촉매 반응의 반응 속도 계수는 매질의 부피가 줄어들 수록 증가함을 알게 되었다. 평균 반응속도 상수(average reaction rate constant)는 Collins-Kimball 속도 상수의 일반화 된 형태로 얻어졌는데, 속도 상수는 부피의 효과를 보정해주는 인자를 포함하고 있다. 조사한 모델의 반응물 농도는 전통적 화학 반응론에서 예측되는 지수함수적 감소와는 상당한 차이를 보이는데 이는 기존 화학 반응속도론에서는 무시되는 반응분자 공간 분포의 비평형 확산운동(non-equilibrium diffusive dynamics)의 효과 때문이다. 반응 매질의 부피 가 유한한 점을 고려하면, 반응 시간이 충분히 오래 지났을 때, 기존의 확산지배 반응에서는 예측 되는 않는 지수 함수적 농도 감소가 얻어지는데, 그 속도 상수 역시 반응매질 크기에 의존한다.

• 한국안전학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.22-27
• /
• 2010

A prediction performance of Fire Dynamics Simulator(FDS) developed by NIST for the diffusion flame structure was validated with experimental results of a laminar slot jet diffusion flame. Two mixture fraction combustion models and two finite chemistry combustion models were used in the FDS simulation for the validation of the jet diffusion flame structure. In order to enhance the prediction performance of flame structure, DNS and radiation model was applied to the simulation. The reaction rates of the finite chemistry combustion models were appropriately adjusted to the diffusion flame. The mixture fraction combustion model predicted the diffusion flame structure reasonably. A 1-step finite chemistry combustion model cannot predict the flame structure well, but the simulation results of a 2-step model were in good agreement with those of experiment except $CO_2$ concentration. It was identified that the 2-step model can be used in the investigation of flame suppression limit with further adjustment of reaction rates

• 전기화학회지
• /
• 제5권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2002

염수 전해 공정에서 산소음극형 가스화산전극의 적용에 대해 연구, 조사하였다. 가스확산전극은 반응층, 가스확산층, 급 전체로 구성된다. 반응층은 친수성 카본블랙, 소수성 카본블랙, PTFE(polytetrafluoroethylene), 은거울반응이나 함침법에 의해 담지된 은 촉매로 제조하였다. 가스확산충은 소수성 카본블랙과 PTFE로 제조되며, 반응층 내에 사용되는 급전체는 Ni망을 사용하였다. 실험에 의하면 함침법에 의해 Ag촉매를 반응충 카본에 담지시켜 제작된 전극$(Ag\;10wt\%$,바인더 $20wt\%)$이 산소음극 과전압이 약 700mv, 전해조에 장착하여 측정한 전해전압(전해 조건이 $80^{\circ}C,\;32wt\%$ 가성소다 그리고 $300 mA/cm^2$의 전류 밀도)이 약 2.2V로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 이는 기존 공정의 전해전압 3.4V에 비해 $30\%$이상 저감된 결과이다. 또한 개발된 가스확산 전극은 염수 분해용 전해 공정에서 3개월 연속 운전이 가능하였다.

• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• 제34권5_6호
• /
• pp.495-508
• /
• 2016

A singularly perturbed reaction-diffusion fourth-order ordinary differential equation(ODE) with discontinuous source term is considered. Due to the discontinuity, interior layers also exist. The considered problem is converted into a system of weakly coupled system of two second-order ODEs, one without parameter and another with parameter ε multiplying highest derivatives and suitable boundary conditions. In this paper a computational method for solving this system is presented. A zero-order asymptotic approximation expansion is applied in the second equation. Then, the resulting equation is solved by the numerical method which is constructed. This involves non-overlapping Schwarz method using Shishkin mesh. The computation shows quick convergence and results presented numerically support the theoretical results.

• 대한수학회지
• /
• 제47권6호
• /
• pp.1317-1328
• /
• 2010

In this paper, we study the properties of positive solutions for the reaction-diffusion equation $u_t$ = $\Delta_u+{\int}_\Omega u^pdx-ku^q$ in $\Omega\times(0,T)$ with nonlocal nonlinear boundary condition u (x, t) = ${\int}_{\Omega}f(x,y)u^l(y,t)dy$ $\partial\Omega\times(0,T)$ and nonnegative initial data $u_0$ (x), where p, q, k, l > 0. Some conditions for the existence and nonexistence of global positive solutions are given.

• Journal of applied mathematics & informatics
• /
• 제15권1_2호
• /
• pp.1-28
• /
• 2004

We first apply a first order splitting to a semilinear reaction-diffusion equation and then discretize the resulting system by an $H^1$-Galerkin mixed finite element method in space. This semidiscrete method yields a system of differential algebraic equations (DAEs) of index one. A priori error estimates for semidiscrete scheme are derived for both differ-ential as well as algebraic components. For fully discretization, an implicit Runge-Kutta (IRK) methods is applied to the temporal direction and the error estimates are discussed for both components. Finally, we conclude the paper with a numerical example.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
• /
• 제17권4호
• /
• pp.221-237
• /
• 2013

In this paper an asymptotic numerical method named as Initial Value Method (IVM) is suggested to solve the singularly perturbed weakly coupled system of reaction-diffusion type second order ordinary differential equations with negative shift (delay) terms. In this method, the original problem of solving the second order system of equations is reduced to solving eight first order singularly perturbed differential equations without delay and one system of difference equations. These singularly perturbed problems are solved by the second order hybrid finite difference scheme. An error estimate for this method is derived by using supremum norm and it is of almost second order. Numerical results are provided to illustrate the theoretical results.

• 대한수학회보
• /
• 제57권3호
• /
• pp.677-690
• /
• 2020

In this article, we study a reaction-diffusion system with homogeneous Dirichlet boundary conditions, which describing a three-species food chain model. Under some conditions, the predator-prey subsystem (u₁ ≡ 0) has a unique positive solution (${\bar{u_2}}$, ${\bar{u_3}}$). By using the birth rate of the prey r1 as a bifurcation parameter, a connected set of positive solutions of our system bifurcating from semi-trivial solution set (r₁, (0, ${\bar{u_2}}$, ${\bar{u_3}}$)) is obtained. Results are obtained by the use of degree theory in cones and sub and super solution techniques.