• 제목/요약/키워드: thermal kinetics

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하수 슬러지의 열분해 및 연소 Kinetics 연구 (A Kinetic Studies of Pyrolysis and Combustion of Sewage Sludge)

  • 노선아
    • 자원리싸이클링
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    • 제23권6호
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    • pp.47-53
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    • 2014
  • 런던협약으로 인하여 하수 슬러지 및 유기성 폐기물의 해양투기가 전면 금지되어 이의 효과적인 처리 및 에너지 전환 기술에 대한 요구가 증대되고 있다. 하수 슬러지의 빠른 감량과 에너지화가 가능한 열적 에너지 전환 기술의 적용을 위해서는 하수 슬러지의 열분해 및 연소 특성에 대한 기본적인 kinetics 자료가 필수적이다. 본 연구에서는 열중량 분석기(thermogravimetric analyzer, thermobalance)를 이용하여 하수 슬러지의 열분해 및 연소 kinetics를 도출하였다. 열분해의 경우 총 세 단계의 반응이 일어나 각각에 대하여 subtraction method에 의하여 activation energy와 빈도 인자를 도출하였다. 촤 연소의 경우 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었고 shrinking core model이 연소 특성을 가장 잘 나타내어 이 모델을 기준으로 activation energy와 빈도 인자를 도출하고 산소농도 영향을 살펴보았다.

석탄 비산재로 합성한 Na-A형 제올라이트에 의한 구리와 아연 이온의 동역학적 흡착 특성 (Adsorption Kinetics of Cupper and Zinc Ion with Na-A Zeolite Synthesized by Coal Fly Ash)

  • 이창한
    • 한국환경과학회지
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    • 제20권12호
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    • pp.1607-1615
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    • 2011
  • The adsorption performance of cupper and zinc ions($Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$) in aqueous solution was investigated by an adsorption process on reagent grade Na-A zeolite(Z-WK) and Na-A zeolite (Z-C1) prepared from coal fly ash. Z-C1 was synthesized by a fusion method with coal fly ash from a thermal power plant. Batch adsorption experiment with Z-C1 was employed to study the kinetics and equilibrium parameters such as initial metal ions concentration and adsorption time of the solution on the adsorption process. Adsorption rate of metal ions occurred rapidly and adsorption equilibrium reached at less than 120 minutes. The kinetics data of $Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$ ions were well fitted by a pseudo-second-order kinetics model more than a pseudo-first-order kinetics model. The equilibrium data were well fitted by a Langmuir model and this result showed $Cu^{2+}$ and $Zn^{2+}$ adsorption on Z-C1 would be occupied by a monolayer adsorption. The maximum adsorption capacity($q_{max}$) by the Langmuir model was determined as $Cu^{2+}$ 99.8 mg/g and $Zn^{2+}$ 108.3 mg/g, respectively. It appeared that the synthetic zeolite, Z-C1, has potential application as absorbents in metal ion recovery and mining wastewater.

Study on the Kinetics and Mechanism of Grain Growth during the Thermal Decomposition of Magnesite

  • Fu, Da-Xue;Feng, Nai-Xiang;Wang, Yao-Wu
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제33권8호
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    • pp.2483-2488
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    • 2012
  • The X-ray line broadening technique was used to calculate the grain size of MgO at 1023, 1123, 1223 K respectively either in $CO_2$ or during the thermal decomposition of magnesites in air as well as in vacuum. By referring to the conventional grain growth equation, $D^n=kt$, the activation energy and pre-exponential factor for the process in air are gained as 125.8 kJ/mol and $1.56{\times}10^8\;nm^4/s$, respectively. Ranman spectroscopy was employed to study the surface structure of MgO obtained during calcination of magnesite, by which the mechanism of grain growth was analyzed and discussed. It is suggested that a kind of highly reactive MgO is produced during the thermal decomposition of magnesites, which is exactly the reason why the activation energy of the grain growth during the thermal decomposition of magnesite is lower than that of bulk diffusion or surface diffusion.

배추조직의 가열 연화의 속도론적 연구 (Kinetics of Thermal Softening of Chinese Cabbage Tissue)

  • 최동원;김주봉;유명식;변유량
    • 한국식품과학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.515-519
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    • 1987
  • 가열에 의한 생배추 및 절임배추 조직의 동적변화를 Instron을 사용하여 puncture test로 측정연구하였다. $80^{\circ}C$ 범위의 저온에서 데치기와 살균하는 저온장시간 열처리 조작으로 배추 조직을 최대한 유지할 수 있을 것으로 생각되었다. 배추조직의 열에 의한 연화속도는 1차식으로 표현될수 있었다. 데치기 조작에서 $80^{\circ}C$ 이하에서 데치기한 경우 생배추 및 절임배추의 활성화 에너지는 각각 1.4 및 2.8kcal/mol, $80^{\circ}C$이상에서는 각각 31.5 및 42.4kcal/mol로서, $80^{\circ}C$ 이하에서는 배추조직의 연화속도가 온도의 영향을 크게 받지 않았다. 한편 예비열처리 조작인 데치기는 저온살균공정에서 배추조직의 연화에 큰 영향을 미쳐 $80^{\circ}C$이상에서 데치기한 배추는 다음 저온살균공정에서 열처리 온도에 민감하게 영향을 받았다.

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Non-isothermal Decomposition Kinetics of a New High-energy Organic Potassium Salt: K(DNDZ)

  • Xu, Kangzhen;Zhao, Fengqi;Song, Jirong;Ren, Xiaolei;Gao, Hongxu;Xu, Siyu;Hu, Rongzu
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제30권10호
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    • pp.2259-2264
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    • 2009
  • A new high-energy organic potassium salt, 2-(dinitromethylene)-1,3-diazepentane potassium salt K(DNDZ), was synthesized by reacting of 2-(dinitromethylene)-1,3-diazepentane (DNDZ) and potassium hydroxide. The thermal behavior and non-isothermal decomposition kinetics of K(DNDZ) were studied with DSC, TG/DTG methods. The kinetic equation is $\frac{d{\alpha}}{dT}$ = $\frac{10^{13.92}}{\beta}$3(1 - $\alpha$[-ln(1 - $\alpha$)]$^{\frac{2}{3}}$ exp(-1.52 ${\times}\;10^5$ / RT). The critical temperature of thermal explosion of K(DNDZ) is $208.63\;{^{\circ}C}$. The specific heat capacity of K(DNDZ) was determined with a micro-DSC method, and the molar heat capacity is 224.63 J $mol^{-1}\;K^{-1}$ at 298.15 K. Adiabatic time-to-explosion of K(DNDZ) obtained is 157.96 s.

열시차 분석에 대한 결정화 Kinetics의 응용 (Application of Crystallization Kinetics on Differential Thermal Analysis)

  • 이선우;심광보;오근호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제35권11호
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    • pp.1162-1170
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    • 1998
  • PbO-TiO2-B2O3-BaO 계 유리상에서 PbTiO3의 결정화 메커니즘에 대한 이론적 고찰 및 전자현미경 관찰 그리고 결정화 기구의 열시차 분석에 대한 응용성을 조사하였다. 열시차 분석에 대한 Kissinger 식의 응용은 DTA 분석시 시료내 핵밀도가 변하지 않을 때 적용할 수 있으며, 표면결정화를 유도하기 위해 분말시료를 사용하는 경우도 활성화 에너지를 시료의 결정화 메커니즘에 크게 영향을 받는다. Ozawa 식에 의한 Avrami parameter n은 전자현미경 관찰에 의해 파악된 결정화메커니즘과 잘 일치하고 있었으며, 수정 Kissinger 식은 시료의 결정화 메커니즘을 반영하고 있어 시료의 전처리와 관계없이 참값의 활성화에너지를 구할 수 있다.

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A Systems Engineering Approach to Multi-Physics Analysis of CEA Ejection Accident

  • Sebastian Grzegorz Dzien;Aya Diab
    • 시스템엔지니어링학술지
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    • 제19권2호
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    • pp.46-58
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    • 2023
  • Deterministic safety analysis is a crucial part of safety assessment, particularly when it comes to demonstrating the safety of nuclear power plant designs. The traditional approach to deterministic safety analysis models is to model the nuclear core using point kinetics. However, this simplified approach does not fully reflect the real core behavior with proper moderator and fuel reactivity feedbacks during the transient. The use of Multi-Physics approach allows more precise simulation reflecting the inherent three-dimensionality (3D) of the problem by representing the detailed 3D core, with instantaneous updates of feedback mechanisms due to changes of important reactivity parameters like fuel temperature coefficient (FTC) and moderator temperature coefficient (MTC). This paper addresses a CEA ejection accident at hot full power (HFP), in which the underlying strong and un-symmetric feedback between thermal-hydraulics and reactor kinetics exist. For this purpose, a multi-physics analysis tool has been selected with the nodal kinetics code, 3DKIN, implicitly coupled to the thermal-hydraulic code, RELAP5, for real-time communication and data exchange. This coupled approach enables high fidelity three-dimensional simulation and is therefore especially relevant to reactivity initiated accident (RIA) scenarios and power distribution anomalies with strong feedback mechanisms and/or un-symmetrical characteristics as in the CEA ejection accident. The Systems Engineering approach is employed to provide guidance in developing the work in a systematic and efficient fashion.

하수 슬러지 수열탄화액의 혐기적 유기물 분해 특성 연구 (Characteristics of Anaerobic Biodegradability in Hydro-thermal Hydrolysate of Sewage Sludge)

  • 오승용;윤영만
    • 유기물자원화
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    • 제25권1호
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    • pp.35-45
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    • 2017
  • 본 연구는 하수슬러지의 혐기소화 효율 향상을 위하여 유기물 가용화를 위한 수열탄화 최적 온도조건을 규명하고자 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$의 수열탄화 반응에서 생성된 수열탄화액의 메탄퍼텐셜을 분석하였으며, 병열 1차 반응식(Parallel first order kinetics model)을 적용하여 수열탄화액의 유기물을 이분해성, 분해저항성, 난분해성 유기물로 분획하여 유기물의 구성 특성을 추정하였다. 하수슬러지의 누적 메탄생산곡선은 회분식 혐기반응기 운전 후기까지 지속적으로 증가하는 양상을 보였으며 병열 1차 반응식을 적용하여 합리적인 최종메탄퍼텐셜($B_u$)의 분석이 가능하였다. 하수슬러지 수열탄화액의 최종 메탄퍼텐셜은 수열탄화온도가 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$로 증가함에 따라 각각 0.39, 0.39, 0.40, 0.44, 0.45, $0.46Nm^3/kg-VS_{added}$로 증가하였으며, 수열탄화 반응온도의 상승은 하수슬러지의 유기물을 가용화 시켜 생분해성 유기물($VS_B$)의 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 이분해성 유기물($VS_e$) 함량은 수열탄화 반응온도 $200{\sim}210^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 하수슬러지의 유기물 가용화를 위한 최적 수열탄화 반응온도는 $200{\sim}210^{\circ}C$의 범위로 나타났다. 또한 수열탄화 반응으로 얻어지는 하수슬러지 수열탄화액에서 생분해성 유기물($VS_B$)과 이분해성 유기물($VS_e$)의 양은 수열탄화 반응온도 $200^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 $200^{\circ}C$의 수열탄화 반응온도가 하수슬러지의 가용화에 최적 온도조건으로 판단되었다.

HOT CHANNEL ANALYSIS CAPABILITY OF THE BEST-ESTIMATE MULTI-DIMENSIONAL SYSTEM CODE, MARS 3.0

  • JEONG J.-J.;BAE S. W.;HWANG D. H.;LEE W. J.;CHUNG B. D.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제37권5호
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    • pp.469-478
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    • 2005
  • The subchannel analysis capability of MARS, a multi-dimensional thermal-hydraulic system code, has been enhanced. In particular, the turbulent mixing and void drift models for the flow-mixing phenomena in rod bundles were improved. Then, the subchannel analysis feature was combined with the existing coupled system thermal-hydraulics (T/H) and 3D reactor kinetics calculation capability of MARS. These features allow for more realistic simulations of both the hot channel behavior and the global system T/H behavior. Using the coupled features of MARS, a coupled analysis of a main steam line break (MSLB) is carried out for demonstration purposes. The results of the calculations are very reasonable and promising.

AZ31 Mg 합금의 고온 변형 시의 동적 연화 현상 (Flow Softening Behavior during the High Temperature Deformation of AZ31 Mg alloy)

  • 이병호;;염종택;이종수
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.70-73
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    • 2006
  • In the present study, the flow-softening behavior occurring during high temperature deformation of AZ31 Mg alloy was investigated. Flow softening of AZ31 Mg alloy was attributed to (1) thermal softening by deformation heating and (2) microstructural softening by dynamic recrystallization. Artificial neural networks method was used to derive the accurate amounts of thermal softening by deformation heating. A series of mechanical tests (High temperature compression and load relaxation tests) was conducted at various temperatures ($250^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$) and strain rates ($10^{-4}/s{\sim}100/s$) to formulate the recrystallization kinetics and grain size relation. The effect of DRX kinetics on microstructure evolution (fraction of recrystallization) was evaluated by the unified SRX/DRX (static recrystallization/dynamic recrystallization) approaches

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