• 제목/요약/키워드: $CH_4/H_2$ flame

검색결과 62건 처리시간 0.031초

메탄/공기 예혼합화염에서의 수소첨가에 의한 소염 및 $NO_x$ 발생특성에 관한 수치해석 (Numerical Analysis of the Extinction and $NO_x$ Emission in Methane/Air Premixed Flame by Hydrogen Addition)

  • 조은성;정석호;안국영
    • 한국수소및신에너지학회논문집
    • /
    • 제17권1호
    • /
    • pp.75-81
    • /
    • 2006
  • Lean premixed combustion is a well known method for low $NO_x$ gas turbine combustor. But lean combustion is usually accompanied by flame instability. To overcome this problem, the hydrogen ($H_2$) was added to main fuel methane to increase flammable limit. In this paper, the effects of hydrogen addition on lean premixed combustion of methane ($CH_4$) were investigated numerically. Results showed that the extinction stretch rate increases and the extinction temperature constant with relatively small amount of $H_2$ addition. The flame temperature and NO emission increase with $H_2$ addition at the same stretch rate and equivalence ratio but it could increase the range of lean extinction and extinction equivalence ratio limit. Eventually, the $H_2$ addition case showed almost same or lower NO emission than no addictive $CH_4$ case in the extinction condition.

메탄-불소계 화합물의 예혼합화염 구조에서 산소 부화의 효과 (Effects of Oxygen Enrichment on the Structure of Premixed Methane/Fluorinated Compound Flames)

  • 이기용
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제35권8호
    • /
    • pp.839-845
    • /
    • 2011
  • 산소부화 조건의 $CH_4/O_2/N_2$ 화염에서 트리플루오르메탄의 영향을 조사하기 위해 1기압에서 자유롭게 전파하는 예혼합 화염에 대한 수치해석을 수행하였다. 트리플루오르메탄은 화염속도 감소에 기여하며, 감소의 크기는 화학적 효과보다 물리적 효과에 의해 더 크다. 트리플루오르메탄은 산소부화된 $CH_4/O_2/N_2$ 화염에서 더 많이 첨가되고 소비될 수 있다. 트리플루오르메탄은 주로 $CF_3{\rightarrow}CF_2{\rightarrow}CF{\rightarrow}CF:O{\rightarrow}CO$을 통해 분해되고, 산소부화 화염에서 $CHF_3+M{\rightarrow}CF_2+HF+M$이 중요한 역할을 한다. 억제제가 산소 부화 화염에 첨가함에 따라 활성기 최대 농도의 위치는 상대적으로 낮은 온도로 이동하고, OH의 순생성률은 H의 순생성률보다 높다.

메탄-공기 예혼합 화염에서 염화수소의 역할 (The Function of Hydrogen Chloride on Methane-Air Premixed Flame)

  • 신성수;이기용
    • 대한기계학회논문집B
    • /
    • 제29권9호
    • /
    • pp.979-987
    • /
    • 2005
  • Numerical simulations were performed at atmospheric pressure in order to understand the effect of additives on flame speed, flame temperature, radical concentrations, $NO_x$ formation, and heat flux in freely propagating $CH_4-Air$ flames. The additives were both carbon dioxide and hydrogen chloride which had a combination of physical and chemical behavior on hydrocarbon flame. In the flame established with the same mole of methane and additive, hydrogen chloride significantly contributed toward the reduction of flame speed, flame temperature, $NO_x$ formation and heat flux by the chemical effect, whereas carbon dioxide mainly did so by the physical effect. The impact of hydrogen chloride on the decrease of the radical concentration was about $1.4\~3.0$ times as large as that of carbon dioxide. Hydrogen chloride had higher effect on the reduction of $EI_{NO}$ than carbon dioxide because of the chemical effect of hydrogen chloride. The reaction, $OH+HCl{\rightarrow}Cl+H_2O$, played an important role in the heat flux from flames added by hydrogen chloride instead of the reaction, $OH+H_2{\rightarrow}H+H_2O$ which was an important reaction in hydrocarbon flames.

컵버너시험에서 소화기준에 따른 불활성기체의 소화농도에 대한 정량적 차이 (Quantitative Difference in the Extinguishing Concentration of Inert Gases with Fire Suppression Criteria in a Cup Burner Test)

  • 조재호;황철홍
    • 한국화재소방학회논문지
    • /
    • 제28권3호
    • /
    • pp.34-42
    • /
    • 2014
  • 본 연구에서는 $CH_4$$C_3H_8$ 연료의 컵버너 비예혼합화염에서 Swing, Rotation, Lifted 및 Blow-out과 같은 화염 불안정성을 발생시키는 불활성기체($N_2$, Ar, $CO_2$ 및 He)의 농도를 측정하였으며, 소화기준(즉, 화염날림 또는 화염불안정성 개시)에 따른 소화농도의 정량적 차이를 검토하였다. 소화농도의 차이는 부상화염의 발생 그리고 낮은 소화성능의 불활성기체일수록 증가됨을 확인하였다. 소화기준에 따른 소화농도의 최대 차이는 $C_3H_8$-air 비예혼합화염의 최대 연료유속의 조건(1.3 cm/s)에서 약 35%이다. 또한 화염 불안정성의 개시를 기준으로 측정된 소화농도는 정확한 그리고 경제적 설계 농도의 관점에서 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

영상처리에 의한 화염 발광 라디칼의 가시화 (Visualization of luminescent radicals in the flame by image processing)

  • 김경찬;김영민;정주영;김태권
    • 한국광학회지
    • /
    • 제9권4호
    • /
    • pp.264-269
    • /
    • 1998
  • 분젠버너에서 당량비에 따른 연료부족, 적정, 과잉의 경우로 예혼합된 프로판-공기 화염에서 발생된 C2, CH, OH 라디칼의 농도형태 측정을 영상처리법을 이용하여 가시화하였다. 영상처리 시스템에서 협대역 통과필터, 영상증폭장치, CCD 및 PC를 사용하여 라디칼의 발광 파장대의 영상을 처리하였다. 영상처리 시스템을 통하여 화염에서 라디칼의 반응영역을 관찰하고, 라디칼의 농도분도를 예측할 수 있었다. 반응영역에서 각각의 라디칼의 공간적 분포는 CmHn 계열 화염의 반응 메카니즘을 이해할 수 있는 충분한 정보를 제공하였다. 이 정보로부터 C2 라디칼의 형광은 반응영역 앞부분에 먼저 나타나며 CH와 OH 라디칼의 형광은 화염의 하류부분에 분포함을 알 수 있었다.

  • PDF

메탄 및 암모니아를 포함하는 석탄 합성가스의 NOx 발생 특성 (NOx Formation Characteristics of the Coal-derived Synthetic Gas Containing $CH_4$ and $NH_3$ Components)

  • 이찬
    • 청정기술
    • /
    • 제14권2호
    • /
    • pp.117-122
    • /
    • 2008
  • 중발열량 석탄 합성가스의 연소 및 NOx 발생 특성에 대한 이론적 해석을 수행하였다. 석탄 합성가스는 CO, $H_2,\;CO_2,\;N_2$가 주성분이고, 미량의 $CH_4$$NH_3$를 함유하는 것으로 가정하였다. 열화학적 해석을 통해 합성가스 연소 시의 화염 온도, 배기가스의 주요 및 부차적 화학종들의 조성, 열 및 연료 NOx 발생량을 계산하였다. 또한 합성가스 중의 $CH_4$$NH_3$ 성분이 연소 및 NOx 발생에 미치는 영향을 검토하였다. 본 석탄 합성가스들의 계산결과들을 토대로 가스터빈 연소기의 NOx 저감 설계에 필요한 기본 방향과 기준을 제시하였다.

  • PDF

메탄-수소 층류확산화염에서 $H_2$와 H의 선호확산이 NO 거동에 미치는 영향에 관한 연구 (A Study on NO Emission Behavior through Preferential Diffusion of $H_2$ and H in $CH_4-H_2$ Laminar Diffusion Flames)

  • 박정;권오붕;윤진한;길상인
    • 한국수소및신에너지학회논문집
    • /
    • 제18권3호
    • /
    • pp.265-274
    • /
    • 2007
  • A study has been conducted to clarify NO emission behavior through preferential diffusion effects of $H_2$ and H in methane-hydrogen diffusion flames. A comparison is made by employing three species diffusion models. Special concerns are focused on what is the deterministic role of the preferential diffusion effects in flame structure and NO emission. The behavior of maximum flame temperatures with three species diffusion models is not explained by scalar dissipation rate but the nature of chemical kinetics. The preferential diffusion of H into reaction zone suppresses the populations of the chain carrier radicals and then flame temperature while that of $H_2$ produces the increase of flame temperature. These preferential diffusion effects of $H_2$ and H are also discussed about NO emissions through the three species diffusion models.

부분 예혼합 화염의 연소실 압력이 연료별(메탄, 에틸렌, 프로판) 연소특성과 국소 화염 반응에 미치는 영향 (Influence of Combustor Pressure on Combustion Characteristics and Local Flame Reaction in the Partially Premixed Flames with $CH_4$, $C_2H_4$ and $C_3H_8$)

  • 김종률;손제하;노영구;김윤동;최경민;김덕줄
    • 한국연소학회지
    • /
    • 제15권4호
    • /
    • pp.29-36
    • /
    • 2010
  • An experimental study was conducted for three different fuels($CH_4$, $C_2H_4$ and $C_3H_8$) to investigate the combustion characteristics and the local reaction intensity with combustor pressure(-30kpa~30kpa). Regardless of fuel composition, EINOx decreased with reducing pressure decreased. Structure and combustion characteristics were also largely affected by the combustor pressure. In addition, reaction intensity in terms of the changing combustor pressure and equivalence ratio was investigated. Combustion reaction in higher than atmospheric pressure was very active than the lower combustor pressure. When the combustor pressure is lower than the atmospheric pressure, the overall reactivity is noticeably enhanced due to the elevated diffusion process of unburned mixture. It was found that the combustion characteristics of the methane and propane flames are considerably influenced by the pressure while those of ethylene flame are less sensitive to the combustor pressure.

메탄 대향류 확산화염내 수소를 첨가한 탄소나노물질 합성에 관한 연구 (Study on synthesis of carbon nanomaterials by hydrogen mixing in counterflow methane diffusion flames)

  • 신우중;최정식;윤석훈;이현식;최재혁
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국마린엔지니어링학회 2011년도 후기공동학술대회 논문집
    • /
    • pp.88-89
    • /
    • 2011
  • The study on synthesis of carbon nanomaterials by H2 mixing in counterflow methane diffusion flames has been experimentally conducted. We have also investigated on effect of catalyst and temperature in flame. The counterflow flame was formed by many kind of gas (fuel side using $CH_4-H_2-N_2$ and oxidizer side $N_2-O_2$) and nitrogen shields discharge on each other side to cut off oxidizer of the atmosphere. Ferrocene was used as a metal catalyst for CNTs synthesis. substrate was used to deposit carbon nanomaterials and these were analyzed by FE-SEM. We could find that carbon nanotubes and many kind of carbon nano materials were formed in Cu wire substrate, through this experiment.

  • PDF

레이저 유도 형광법(LIF)을 이용한 층류 비예혼합 $H_2/N_2$화염에서의 NO 농도측정에 관한 연구 (A Study on Measurement of NO Concentrations in Laminar Nonpremixed $H_2/N_2$ Flame by LIF)

  • 김성욱;진성호;김경수;박경석
    • 한국연소학회:학술대회논문집
    • /
    • 한국연소학회 2001년도 제22회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
    • /
    • pp.133-138
    • /
    • 2001
  • In this study, quantitative nitric oxide concentration distributions are investigated in the laminar nonpremixed $H_2/N_2$ flames by laser-induced fluorescence (LIF). The measurements are taken in flames for different $N_2$ dilution ratios varying from 20${\sim}$80%, and fuel now rate is fixed as lslpm. The NO A-X (0,0) vibrational band around 226 nm is excited using a XeCl excimer-pumped dye laser. We applied same excitation line used in $CH_4$ premixed flame. Overall, NO concentration was rapidly decreased with $N_2$ addition and we could not measure the concentration any longer for $N_2$ dilution above 80%.

  • PDF