EFFECT OF PLUME DYNAMICS FOR HEAT TRANSFER ENHANCEMENT AT SOLID-LIQUID INTERFACE

The present paper analyzes the effects of plumes for heat transfer enhancement at solid-liquid interface taking both smooth and grooved surfaces. The experimental setup consists of a tank of dimensions 265 x 265 x 300 (height) containing water. The bottom surface was heated and free surface of the water was left open to the ambient. In the experiments, the bottom plate had either a smooth surface or a grooved surface. We used 90 V-grooved rough surfaces with two groove heights, 10mm and 3mm. The experiment was done with water layer depths of 90mm and 140mm, corresponding to values of aspect ratio(AR) equal to 2.9 and 1.8 respectively. Thymol blue, a pH sensitive dye, was used to visualize the flow near the heated plate. The measured heat transfer coefficients over the grooved surfaces were higher compared that over the smooth surface. The enhanced heat transport in the rough cavities cannot be ascribed to the increase in the contact area, rather it must be the local dynamics of the thermal boundary layer that changes the heat transport over the rough surface.

THE EFFECTS OF SURFACTANT ON SIMPLEX NOZZLE SPRAY BEHAVIOR AND ITS COMPARISON TO LIQUID FUELS

Pressure-swirl nozzles (simplex nozzles) are used in various field applications such as aero-engines, power generation, spray painting and agricultural irrigation. For this particular nozzle, research in the past decade has dealt with the development of numerical models for predicting droplet distribution profiles. Although these results have been valuable, the experimental results have been contradictory, therefore fundamental understanding of the influence of properties in nozzle is important. This paper experimentally investigates the effect of surfactants on breakup and coalescence. Since most of the fuels and biofuels have low surface tension compared to water, a comparative analysis between a surfactant solution and a liquid fuel is imperative. For this experimental study, a simplex nozzle characterized as flow number 0.4 will be utilized. The injection pressures will range from 0.3 - 4Mpa while altering the surface tension from 72 to 28mN/m. By applying Phase Doppler Particle Anemometry (PDPA) which is a non-intrusive laser diagnostic technique, the differences in spray characteristics due to spray surface tension can be highlighted. The average droplet diameter decreases for a low surface tension fluid in the axial direction in comparison to pure water. The average velocity of droplets is surprisingly lower in the same spray zone. Measurements made in the radial direction show no significant changes, but at the locations close to the nozzle, water droplets have larger diameter and velocity. The results indicate the breakup and coalescence regimes have been altered when surface tension is lowered. A decrease in surface tension alters the breakup length while increasing the spray angle. Moreover, higher injection pressure shortens the breakup length and decrease in overall diameter of the droplets. By performing this experimental study the fundamentals of spray dynamics, such as spray formation, liquid breakup length, and droplet breakup regimes can be observed as a function of surface tension and how a surrogate fuel compares with a real fuel for experimental purposes. This knowledge potentially will lead to designing a better atomizer or new biofuels.

Scaling law characterizing the dynamics of the transition of HIV-1 to error catastrophe

Increasing the mutation rate, mu, of viruses above a threshold, mu(c), has been predicted to trigger a catastrophic loss of viral genetic information and is being explored as a novel intervention strategy. Here, we examine the dynamics of this transition using stochastic simulations mimicking within-host HIV-1 evolution. We find a scaling law governing the characteristic time of the transition: tau approximate to 0.6/(mu - mu(c)). The law is robust to variations in underlying evolutionary forces and presents guidelines for treatment of HIV-1 infection with mutagens. We estimate that many years of treatment would be required before HIV-1 can suffer an error catastrophe.

Ray tracing based path-length calculations for polarized light tomographic imaging

A ray tracing based path length calculation is investigated for polarized light transport in a pixel space. Tomographic imaging using polarized light transport is promising for applications in optical projection tomography of small animal imaging and turbid media with low scattering. Polarized light transport through a medium can have complex effects due to interactions such as optical rotation of linearly polarized light, birefringence, diattenuation and interior refraction. Here we investigate the effects of refraction of polarized light in a non-scattering medium. This step is used to obtain the initial absorption estimate. This estimate can be used as prior in Monte Carlo (MC) program that simulates the transport of polarized light through a scattering medium to assist in faster convergence of the final estimate. The reflectance for p-polarized (parallel) and s-polarized (perpendicular) are different and hence there is a difference in the intensities that reach the detector end. The algorithm computes the length of the ray in each pixel along the refracted path and this is used to build the weight matrix. This weight matrix with corrected ray path length and the resultant intensity reaching the detector for each ray is used in the algebraic reconstruction (ART) method. The proposed method is tested with numerical phantoms for various noise levels. The refraction errors due to regions of different refractive index are discussed, the difference in intensities with polarization is considered. The improvements in reconstruction using the correction so applied is presented. This is achieved by tracking the path of the ray as well as the intensity of the ray as it traverses through the medium.

COST AND PERFORMANCE TRADEOFFS OF ALTERNATIVE SOLAR-DRIVEN S-CO2 BRAYTON CYCLE CONFIGURATIONS

This paper evaluates cost and performance tradeoffs of alternative supercritical carbon dioxide (s-CO2) closed-loop Brayton cycle configurations with a concentrated solar heat source. Alternative s-CO2 power cycle configurations include simple, recompression, cascaded, and partial cooling cycles. Results show that the simple closed-loop Brayton cycle yielded the lowest power-block component costs while allowing variable temperature differentials across the s-CO2 heating source, depending on the level of recuperation. Lower temperature differentials led to higher sensible storage costs, but cycle configurations with lower temperature differentials (higher recuperation) yielded higher cycle efficiencies and lower solar collector and receiver costs. The cycles with higher efficiencies (simple recuperated, recompression, and partial cooling) yielded the lowest overall solar and power-block component costs for a prescribed power output.

DESIGN REQUIREMENTS FOR DIRECT SUPERCRITICAL CARBON DIOXIDE RECEIVER DEVELOPMENT AND TESTING

This paper establishes the design requirements for the development and testing of direct supercritical carbon dioxide (sCO2) solar receivers. Current design considerations are based on the ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC). Section I (BPVC) considers typical boilers/superheaters (i.e. fired pressure vessels) which work under a constant low heat flux. Section VIII (BPVC) considers pressure vessels with operating pressures above 15 psig 2 bar] (i.e. unfired pressure vessels). Section III, Division I - Subsection NH (BPVC) considers a more detailed stress calculation, compared to Section I and Section VIII, and requires a creep-fatigue analysis. The main drawback from using the BPVC exclusively is the large safety requirements developed for nuclear power applications. As a result, a new set of requirements is needed to perform detailed thermal-structural analyses of solar thermal receivers subjected to a spatially-varying, high-intensity heat flux. The last design requirements document of this kind was an interim Sandia report developed in 1979 (SAND79-8183), but it only addresses some of the technical challenges in early-stage steam and molten-salt solar receivers but not the use of sCO2 receivers. This paper presents a combination of the ASME BPVC and ASME B31.1 Code modified appropriately to achieve the reliability requirements in sCO(2) solar power systems. There are five main categories in this requirements document: Operation and Safety, Materials and Manufacturing, Instrumentation, Maintenance and Environmental, and General requirements. This paper also includes the modeling guidelines and input parameters required in computational fluid dynamics and structural analyses utilizing ANSYS Fluent, ANSYS Mechanical, and nCode Design Life. The main purpose of this document is to serve as a reference and guideline for design and testing requirements, as well as to address the technical challenges and provide initial parameters for the computational models that will be employed for the development of sCO(2) receivers.

COUPLED OPTICAL-THERMAL-FLUID MODELING OF A DIRECTLY HEATED TUBULAR SOLAR RECEIVER FOR SUPERCRITICAL CO2 BRAYTON CYCLE

Recent studies have evaluated closed-loop supercritical carbon dioxide (s-CO2) Brayton cycles to be a higher energy density system in comparison to conventional superheated steam Rankine systems. At turbine inlet conditions of 923K and 25 MPa, high thermal efficiency (similar to 50%) can be achieved. Achieving these high efficiencies will make concentrating solar power (CSP) technologies a competitive alternative to current power generation methods. To incorporate a s-CO2 Brayton power cycle in a solar power tower system, the development of a solar receiver capable of providing an outlet temperature of 923 K (at 25 MPa) is necessary. The s-CO2 will need to increase in temperature by similar to 200 K as it passes through the solar receiver to satisfy the temperature requirements of a s-CO2 Brayton cycle with recuperation and recompression. In this study, an optical-thermal-fluid model was developed to design and evaluate a tubular receiver that will receive a heat input similar to 2 MWth from a heliostat field. The ray-tracing tool SolTrace was used to obtain the heat-flux distribution on the surfaces of the receiver. Computational fluid dynamics (CFD) modeling using the Discrete Ordinates (DO) radiation model was used to predict the temperature distribution and the resulting receiver efficiency. The effect of flow parameters, receiver geometry and radiation absorption by s-CO2 were studied. The receiver surface temperatures were found to be within the safe operational limit while exhibiting a receiver efficiency of similar to 85%.

Estructura, diversidad florística y estimación de carbono almacenado en tres bosques del municipio El Castillo, Río San Juan, Nicaragua, 2012

La planificación y manejo integral de fincas es un mod elo con tendencias productivas, en Nicaragua la ausencia de metodologías sencillas, flexibles, con alta factibilidad económica y confiabilidad de los resultados, es un factor determinante de la aceptación e implementación de los planes de manejo a nivel de finca. El presente estudio se realizó con la finalidad de contribuir información de metodología para inventarios forestales y resultados florísticos en el almacenamiento de carbono, en tres fincas productivas del bosque húmedo tropical del municipio El Castillo, Río San Juan. El estudio se estableció en tres etapas metodológicas: planificación de trabajo, fase de campo y almacenamiento de datos (procesamiento). Para cumplir los objetivos se implementó un inventario forestal por muestreo sistemático con diferentes intensidades de muestreo en cada finca, se establecieron parcelas de 10m x 50m (0.05 ha), para comparar la diversidad entre fincas se utilizó igual tamaño de parcelas (0.3 ha), mediante el índice de Margalef (riqueza) e índice de Shannon-Weiner (equidad), se analizó la estructura horizontal mediante el cálculo de abundancia, área basal y volumen por hectárea, para la estimación de carbono se optó por el método no destructivo utilizando la ecuación general de biomasa (Brown, 1997) y el factor de carbono según IPCC, 2005. Las variables estudiadas son: nombre botánico de la especie arbórea, DAP (1.30m sobre el suelo ) mayor a 10 cm y altura fustal. Se identificaron 31 familias botánicos, 57 géneros y 68 especies, las familias más representativas, según el número de especie son, Moraceae, Rubiaceae, Fabaceae, Sapotaceae, Anonaceae, Burseraceae, Cumbretaceae, Lauraceae, Meliaceae, Vochysiaceae, Mimosaceae, alta presencia de especies indicadoras de bosques alterados o secundarios y bajo número de especies comerciales. No obstante el estudio de muestra alta riqueza en las tres fincas sin diferencias significativas (X²= 0,916; P>0,05) y baja equidad en La Pavona y La Perilla, por el contrario La Primavera presenta mejor representatividad de las especies. El bosque con mayor área basal y volumen (desarrollo estructural), fue La Pavona (26.51 m2ha-1 y 365.39 m3 ha-1), también almacenó mayor carbono por hectárea (195.66Mg C ha-1), básicamente los resultado de carbono son similares entre las tres fincas (La Perilla con 184.38 MgC ha-1 y La Primavera con 192.21 MgC ha-1), también se encontró alta relación entre el estado de desarrollo (clases naturales de edades), abundancia, volumen y el almacenamiento de carbono por la alta cantidad de biomasa.

Structure of Vortex Dislocations in a Wake-type Flow

Structure and dynamical processes of vortex dislocations in a kind of wake-type flow are described clearly by vortex lines, which are directly constructed from data of three-dimensional direct numerical simulations of the flow evolution.

Rayleigh-Taylor Instability of a Liquid Drop at High Bond Numbers

给出了高Bond数下黏性液滴表面Rayleigh-Taylor线性不稳定性的分析解,这种不稳定性对于超音速气流作用下液滴破碎的早期阶段起着至关重要的作用.基于稳定性分析的结果,导出了用于估算稳定液滴的最大直径及液滴无量纲初始破碎时间的计算式,这些计算式与相关文献给出的实验和分析结果比较显示了良好的一致.

Degradación in vivo de la materia seca y materia orgánica del Teocinte (Zea nicaraguensis Iltis y Benz)

Este estudio se realizó con el objetivo de determinar la degradabilidad in vivo del Teocinte (Zea nicaraguensis Iltis & Benz). El ensayo de degradabilidad fue realizado en la galera experimental de la Facultad de Ciencia Animal adscrita a la Universidad Nacional Agraria. En este ensayo se utilizaron dos vacas de raza Reyna, secas y vacías, con fistulas ruminales. Los tiempos de incubación (0, 0.5, 1, 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72, 96 horas) fueron considerados los tratamientos (11) por 4 réplicas por cada tiempo. Las variables evaluadas fueron: degradación de materia seca (DMS) y degradación de materia orgánica (DMO). Para la determinación de las variables, se utilizó el modelo exponencial descrito por Orskov and McDonald (1979). Como resultados finales de la Degradabilidad de la MS se obtuvo una fracción soluble de 2.44% (a), fracción insoluble pero potencialmente degradable del 23.35% (b), una tasa de degradación de la fracción potencialmente degradada estimada del 2.61%* horas (c) y la fracción no degradable [100-(2.44 + 23.35)] del 74.05%. En la Degradabilidad de la MO la fracción soluble fue de 2.43% (a), la fracción insoluble pero potencialmente degradable de 23.35% (b), una tasa de degradación de la fracción potencialmente degradada estimada de 2.61%* horas y la fracción no degradable [100-(2.43 + 23.35)] de 74.22%. El Teocinte en la edad de corte utilizada en este experimento no tiene valores de degradabilidad compatibles con sistemas de producción animal de alta intensidad por lo que se sugiere seguir investigando en su potencialidad.

Caracterización del manejo zootécnico del cerdo criollo (Sus scrofa domesticus) en el área rural del municipio de Río Blanco, Matagalpa, 2013

El cerdo fue introducido a Nicaragua en el año 1493, durante el segundo viaje que Cristóbal Colón realizara a América durante la colonización española. La crianza de cerdo de traspatio en el país juega un rol importante en la economía de las familias rural es, siendo característica la presencia de animales criollos. Estos animales representan un recurso adaptado a condiciones adversas de crianza. El presente trabajo se realizó en el municipio de Río Blanco departamento de Matagalpa, con el objetivo de caracterizar el manejo zootécnico del cerdo criollo. Para recabar la información se diseñó un instrumento con preguntas abiertas y cerradas (encuesta) que incluyó los componentes: socioeconómico, alimentación, salud, genética , producción y reproducción, mediante un sondeo previo. Se realizaron entrevistas al nivel de tod o el sector rural del municipio, utilizando el criterio de selección de la cría de al menos 3 cerdos, las comunidades incluidas fueron un total de 20 con un total de 68 productores y se registrar con 548 cerdos. Del total de productores el 52.94% de encuestados eran mujeres y el 47.05% eran hombres, con un promedio de edad de 43.73 años; según el estudio, el papel de la mujer en la actividad de crianza de cerdos criollos en la zona rural es impactante, pues alcanza el 98% como principal ocupación. En lo que respecta a la alimentación de los cerdos en el municipio , esta tiene como base granos básicos, tubérculos y musáceas, además de los desperdicios de cocina. La base genética de los cerdos en el municipio está constituida principalmente por grupos raciales de animales criollos con características diversas en cuanto a su exterior. Según los productores en el último año se registró un 39. 71% de muertes, mientras que el 60. 29 afirmó lo contrario, el 34. 37% de muertes ocurre por trastornos de la salud, un 34 . 37% por causas desconocidas, un 21. 87% por plastamientos y un 9. 37% por diarrea. Las categorías de cerdos lactantes y en desarrollo son las más propensas a trastornos de la salud con un 56% cada un a, la categoría de cerdos en crecimiento con un 32%, cerdas adultas y engorde con 24% y cerdos adultos con 16%. En las cerdas reproductoras se estimó según la información brindada, que incorporan a la cerda hacia los 6.51 meses, obteniendo un promedio de 1. 87 partos por año, con una prolificidad de 8.11 cerditos por camada con una viabilidad del 88.26% que equivale a 7. 16 cerditos por camada al destete. De manera general, se observó que para mejorar la producción de cerdos en la zona, no es necesario reemplazar totalmente a los cerdos criollos por razas mejoradas, sino que hay que mejorar las condiciones de crianza y manejo que hasta el momento se les ofrece

Influencia de rotación de cultivos y control de malezas sobre la cenosis, el crecimiento, desarrollo y rendimiento del cultivo de sorgo (Sorghum bicolor (L) Moench) y del cultivo de soya (Glycine max (L) Merr) cv. cristalina

En el presente trabajo se trabajó la influencia de tres métodos de control de malezas en cinco rotaciones de cultivos sobre la dinámica de asociaciones de malezas y el crecimiento y desarrollo de los cultivos. El ensayo se inició en postrera en 1992 en la Cooperativa Rigoberto López Pérez, Managua, considerando en este trabajo los resultados de la siembra de primera de 1992, se evaluó las rotaciones Sorgo-Sorgo, Maíz-Sorgo, Maíz-Soya, Pepino-Saya y Pepino-Sorgo y los métodos de control químico, control período crítico y control limpia periódica. Los resultados demuestran que el control limpia periódica efectuó un control satisfactorio de las malezas, mientras que los controles químico y por período crítico fueron insuficientes, debido a que predominaban las especies de monocotiledóneas como: cenchrus spp y panicum hurtícaule de Competitividad alargada. Las rotaciones influyen sobre el nivel de enmalezamiento, siendo más bajo en las Rotaciones Pepino-Sorgo y en las Rotaciones Pepino-Saya que en las demás rotaciones. En cuanto al rendimiento los mejores resultados se obtuvieron en la Rotación Pepino-Sorgo con 3,560.33 kg/Ha, (tres mil quinientos sesenta punto treinta y tres kilogramos por hectárea) de Sorgo y Maíz-Soya con 1,484.9 kg/Ha, (un mil cuatrocientos ochenta y cuatro punto nueve kilogramos por hectárea) de Soya debido a que el cultivo ejerció un mayor control sobre las malezas.