Fire Science and Engineering (한국화재소방학회논문지)

Korean Institute of Fire Science and Engineering (한국화재소방학회)
권호 표지

Effects of Flow Excitation on the Nitrogen Oxide Emission of a Non-Premixed Flame

유동장 자극이 화염의 질소산화물 배출에 미치는 영향

  • 이기만 (전남도립남도대학 기계자동차과)
  • Published : 2004.06.01
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Abstract

The effects of external flow excitation with various frequencies and amplitudes on the flame behavior and pollution emission characteristics from a laminar jet flame are experimentally investigated. Measurements of $NO_x$ emission indices ($EINO_x$), performed in vertical lifted flame like turbulent with various exciting amplitude at a constant resonance frequency, have been conducted. It was also conducted to investigate the effects of excited frequency at a constant exciting amplitude on $NO_x$ emissions with a various frequency ranged 0 Hz to 2 KHz. From the vertical lifted turbulent flame of the excited jet with resonance frequency by strong excitation was shown that the dependence of $NO_x$ emission could be categorized into three groups Group I of long flame length with high disturbances yielding high $NO_x$ emission, Group II of intermediate flame length and relative narrow flame volume with low disturbance yielding low $NO_x$ emission and Group III of long flame length and large flame volume with high time ＆ space disturbances behaviour yielding high $NO_x$ emission.

층류 비예혼합 분류 화염에서 다양한 주파수와 강도로 외부에서 유동장에 자극을 주었을 때 화염의 배출특성과 거동에 대해서 실험적으로 조사하였다. 먼저 일정한 관 공명 주파수에서 가진 강도를 가변시켜 난류화염 된 부상화염에서 질소산화물 배출 지수($EINO_x$)를 측정하였다. 또한, 가진 강도가 일정한 상태에서 주파수를 0 Hz에서 높은 주파수인 2 KHz까지 다양한 주파수 조건으로 가진된 한 경우에도 질소산화물의 배출지수를 측정하였다. 큰 가진 강도의 관공명 주파수로 가진된 경우 부상된 난류화염에서 $NO_x$ 배출 특성은 다음과 같이 크게 세 가지 형태의 특성을 보였다. Group I의 화염에서는 공간적인 섭동이 크며 비교적 화염길이가 길고 높은 $NO_x$ 배출 특성을 보였으며 Group II에서는 상대적으로 짧은 길이와 좁은 폭의 화염거동에 낮은 $NO_x$배출 특성을 보였다. Group III에서는 약간 긴 화염길이에 매우 큰 화염체적으로 상당한 높이까지 시ㆍ공간적으로 섭동이 큰 운동양태로 부상되는 거동과 가장 높은 $NO_x$ 배출 특성을 보였다.

Keywords

References

  1. Y. C. Chao, T. Yuan, and C. S, Tseng, 'Effects of Flame Lifting and Acoustic Excitation on the Reduction of $NO_x$, Emissions', Combustion Science and Technology, Vol. 113-114, pp.49-65(1996)
  2. Ph. Meunier, M. Costa, and M. G. Carvlho, 'On $NO_x$, Emission from Turbulent Propane Diffusion Flame', Combustion and Flame, Vol. 112, pp.221-230(1998) https://doi.org/10.1016/S0010-2180(97)81770-1
  3. O. Delabroy, 'A Study of $NO_x$, Reduction by Acoustic Excitation in a Liquid Fueled Burner', Combust. Sci. and Tech., Vol. 119, pp.397-408(1996) https://doi.org/10.1080/00102209608952007
  4. T. F. Fric, 'Effects of Fuel-air Unmixdness on $NO_x$ Emissions', J. of Prop. and Power, Vol. 9, pp.708-713(1993) https://doi.org/10.2514/3.23679
  5. S. R. Turns and J. A. Lovett, 'Measurements of Oxides of Nitrogen Emissions from Turbulent Propane Jet Diffusion Flames', Combustion Science and Technology, Vol. 66, pp.233-249(1989) https://doi.org/10.1080/00102208908947152
  6. K. M. Lee, S. K. Oh, and J. Park, 'A Visual Investigation of Coherent Structure Behaviour under Tone-excited Laminar Non-premixed Jet Flame', KSME(B), Vol. 27, No. 3, pp.275-285(2003) https://doi.org/10.3795/KSME-B.2003.27.3.275
  7. K. C. Smyth, J. E. Harrington, and W. M. Pitts, 'Greatly Enhanced Soot Scattering in Flickering $CH_4$/air Diffusion Flames', Combustion and Science, Vol. 95, pp.229-239(1993)
  8. C. T. Bowman, 'Control of Combustion Generated Nitrogen Oxide Emissions ; Technology Driven by Regulation', 24th Sym. (Int.) on Combustion, pp.859-878(1992)