International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.554-565
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2021
Air bubble entrainment is a phenomenon that can significantly reduce the efficiency of liquid motion in piping systems. In the present study, the bubble formation mechanism in a globe valve with 90% water fraction flow is explained by visualization study and pressure oscillation analysis. The shadowgraph imaging technique is applied to illustrate the unsteady flow inside the transparent valve. This helps to study the effect of bubbles induced by the globe valve on pressure distribution and valve flow coefficient. International Society of Automation (ISA) recommends locations for measuring pressure drop of the valve to determine its flow coefficient. This paper presents the comparison of the pressures at different locations along with the upstream and the downstream of the valve with the values at recommended positions by the ISA standard. The results show that in partially filled pipe flow, the discrepancies in pressure between different measurement locations in the valve downstream are significant at valve openings less than 30%. The aerated flow induces the oscillation in pressure and flow rate, which leads to the fluctuation in the flow coefficient of the valve. The flow coefficients have a linear relationship with the Reynolds number. For the same increase of Reynolds number, the flow coefficients grow faster with larger valve openings and level off at the opening of 50%.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.8
no.2
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pp.59-63
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2008
The surface runoff is one of the important components for the surface water balance. However, most Land Surface Models(LSMs), coupled to climate models at a large scale for the prediction and prevention of disasters caused by climate changes, simplistically estimate surface runoff from the soil water budget. Ignoring the role of surface flow depth on the infiltration rate causes errors in both surface and subsurface flow calculations. Therefore, for the comprehensive terrestrial water and energy cycle predictions in LSMs, a conjunctive surface-subsurface flow model at a large scale is developed by coupling a 1-D diffusion wave model for surface flow with the 3-D Volume Averaged Soil-moisture Transport(VAST) model for subsurface flow. This paper describes the new conjunctive surface-subsurface flow formulation developed for improvement of the prediction of surface runoff and spatial distribution of soil water by topography, along with basic schemes related to the terrestrial hydrologic system in Common Land Model(CLM), one of the state-of-the-art LSMs.
An experimental study on the stratified fluids with water and silicon oil of same volume in the cavity with upper cooling surface was carried out to investigate the flow characteristics, heat transfer through the interface of fluids, and the applications of thermal behaviors in a square cavity. The experiments were performed with variation of initial temperature and cooling surface temperature. The temperature drop of oil was faster than that of water and freezing was initiated from the interface of oil and water and propagated downward. For the water above $4^{\circ}C$, the cooling rate was faster than that below $4^{\circ}C$ and showed almost same temperature distribution but for the water that of below $4^{\circ}C$, it showed the stable stratified temperature distribution. The lower the initial temperature and the higher the cooling surface temperature was, the longer the supercooling duration.
This study contemplated domestic and other country's effluent limitation standards and suggested a methodology to establish technology-base limitation value. Current effluent limitation regulates industrial point sources discriminated by discharge flow rate and by regional distinction in Korea. Discharged $BOD_5$ load from large-scale plants(flow rate above $2,000\;m^3/day)$ exceeds 50% of overall industrial wastewater, which present rationale for discrimination based on plant size. However, regional distinction and pollutant- specific regulation might be insufficient to meet practical effectiveness of wastewater management policy, due to the nearly same limitation. Water quality data and treatment methods were investigated in hospital industry. And their distribution of effluent $BOD_5$ concentrations was statistically analyzed to suggest limitation value. Effluent $BOD_5$ concentrations showed lognormal distribution and $95^{th}$ percentile was corresponded to 87.9 mg/L, which could be suggested as tentative effluent limitation in hospital industry. The $95^{th}$ percentile of log-transformed distribution showed similar value of 86.5 mg/L. This study demonstrated reasonable methodology for establishing effluent limitation reflecting wastewater characteristic and treatment technology in separately categorized industry.
In the present study, a reliability analysis calculating the probability of system failure has been performed using cut set and results of numerical analysis for unsteady flow in pipe. Especially, the probability of system failure has been evaluated regarding the effect of valve closure which is a really important activity in operation of piping system. In spite of small amount of demand, it was found that fast valve closure can generate high probability of system failure. Furthermore, it was confirmed that surge tank can reduce the unsteady effects and probability of system failure in water distribution system. From the results, it was found that the unsteady flow has a significant effect on the probability of system failure Furthermore, it was able to find which pipe or cut set has high probability of system failure. So it could be used to determine which pipe or cut set has a priority of repair and replacement. Therefore, reliability analysis regarding unsteady flow has to be performed for the planning, designing, maintenance, and operation of piping system.
An experimental study on post-CHF heat transfer has been performed with a $3\times3$ rod bundle using a vertical steam-water two-phase flow at low flow conditions. The effects of various parameters on the post-CHF heat transfer are investigated and the reasons for the parametric effects are discussed. As the heat transfer regime changes from CHF to post-CHF, the radial wall temperature distribution is changed depending on the pressure and the mass flux conditions. The superheat of the fluid increases considerably with an increase of the wall temperature (or heat flux) and with a decrease of the mass flux. This implies, indirectly, a strong thermal non-equilibrium at high wall temperature and low mass flux conditions. In order to improve the prediction accuracy of the existing post-CHF correlations, it is necessary to perform more experiments, particularly direct measurement of the vapor superheat, and to modify the correlation by considering a strong thermal non-equilibrium at low flow and low pressure conditions.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.2
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pp.94-100
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2022
A study was conducted to significantly increase the heat transfer area by simultaneously burying the excel pipe in the floor and wall of a container house, thereby greatly reducing the initial heating time. In addition, a small hot water boiler suitable for the heating load of a small container house with a maximum area of 6 m2 was studied. A wall-mounted hot water boiler was developed as a result of the study. When a hot water boiler is installed outdoors for heating, heat radiation energy is lost in winter from the hot water boiler and hot water pipe due to the low temperature. We propose an approach through which the energy loss was greatly reduced and the temperature of hot water increased in proportion to the operating time. Moreover, as the mass flow rate of the hot water flowing inside the excel pipe increased, the temperature of the hot water decreased. The temperature of the wall and floor surfaces of the container house increased in proportion to the increase in the mass flow rate of hot water flowing inside the excel tube. Natural convection heat transfer was realized from the wall and floor surfaces of the container house, and the heat transfer area was increased by a factor of 3 with respect to heat transfer area limited to the floor by the existing hot water panel. As a result, the initial temperature increase rate was much higher because of the larger heat transfer area.
The effect of water spray for the fire sprinkler depends on droples distribution over maximum possible floor area. The present study are carried out for the characteristics of water spray and droplets experimentally and numerically km two fire sprinkler heads which are CHM head and CHl heal CHl head is self-production and CHl head is widely used up to date. As the result of using CHM head, water spray and droplets are distributed over large area because CHM head has smooth surface and non-flamed shape. When the pressure of fire sprinkler head is low, SMD(sauter mean diameter) is large and when the pressure of fire sprinkler head is high, SMD is small.
The effects of anode, cathode, and cooling channels for a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) on flow fields have been investigated numerically. Continuous open-faced fluid flow channels formed in the surface of the bipolar plates traverse the central area of the plate surface in a plurality of passes such as a serpentine manner. The pressure distributions and velocity profiles of the hydrogen, air and water channels on bipolar plates of the PEMFC are analyzed using a two-dimensional simulation. The conservation equations of mass, momentum, and energy in the three-dimensional flow solver are modified to include electro-chemical characteristics of the fuel cell. In our three-dimensional numerical simulations, the operation of electro-chemical in Membrane Electrolyte Assembly (MEA) is assumed to be steady-state, involving multi-species. Supplied gases are consumed by chemical reaction. The distributions of oxygen and hydrogen concentration with constant humidity are calculated. The concentration of hydrogen is the highest at the center region of the active area, while the concentration of oxygen is the highest at the inlet region. The flow and thermal profiles are evaluated to determine the flow patterns of gas supplied and cooling plates for an optimal fuel cell stack design.
Nowadays, as the environmental pollution becomes severe on the earth, the water resource which can be used practically is dried up because of the natural disaster. And so, this is the time to be necessary to have the method for saving the water resource. This study investigates the distributions of velocity and temperature by the flow analysis inside the faucet models for bathroom. Model 3 has the most uniform distribution of temperature after mixing among all models. As model 3 has the smallest velocity distribution and the biggest space to mix by comparing the other models, it is seen to have the most influence on the discharged velocity of water and save the water. As the space of various configuration inside faucet model for bathroom is made by using the result of this study, it is thought to utilize at the development of this model in which more mixing becomes and the water can be saved. And it is possible to be grafted onto the convergence technique at design and show the esthetic sense.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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