• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.1
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• pp.1-10
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• 2003

Pressurized fluidized bed combustion unit is operated at pressures of 1~1.5 MPa with combustion temperatures of 850~87$0^{\circ}C$. The pressurized coal combustion system heats steam, in conventional heat transfer tubing, and produces a hot gas supplied to a gas turbine. Gas cleaning is a vital aspect of the system, as is the ability of the turbine to cope with some residual solids. The need to pressurize the feed coal, limestone and combustion air, and to depressurize the flue gases and the ash removal system introduces some significant operating complications. The proportion of power coming from the steam : gas turbines is approximately 80:20%. Pressurized fluidized bed combustion and generation by the combined cycle route involves unique control considerations, as the combustor and gas turbine have to be properly matched through the whole operating range. The gas turbines are rather special, in that the maximum gas temperature available from the FBC is limited by ash fusion characteristics. As no ash softening should take place, the maximum gas temperature is around 90$0^{\circ}C$. As a result a high pressure ratio gas turbine with compression intercooling is used. This is to offset the effects of the relatively low temperature at the turbine inlet.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.225-232
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• 2012

A chemical reactor network (CRN) was developed for a lean premixed gas turbine combustor to predict the emission of pollutants such as NOx and CO. In this study, the predictions of NOx and CO emissions from lean premixed methane-air combustion in the gas turbine were carried out using CHEMKIN and a GRI 3.0 methane-air combustion mechanism, which includes the four NO formation mechanisms for various load conditions. The calculated results were compared with experimental data obtained from a modified test combustor to validate the model. The contributions of the four NO pathways were investigated for various load conditions. The effects of nonuniformity of the mass flux and of the equivalence ratio of the injector on the NOx formation were investigated, and a method of reducing the pollutant formation was suggested for the development of a sub-10 ppm gas turbine combustor.

• Journal of Energy Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.28-35
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• 1994

가스터빈 사이클의 성능 및 NOx 배출물 생성량 예측을 위한 모사 프로그램을 개발하였다. 압축기 및 터빈은 등엔트로피 과정으로, 연소기는 Thermal NOx 생성을 수반하는 연소모형으로서 가정하였다. 또한 터빈 냉각을 위한 추출공기량과 냉각방식이 성능에 미치는 적절한 상관 관계식을 도입하여 평가하였다. 본 성능평가 모델을 이용하여 예측된 결과와 실험결과간의 비교를 통하여 모델의 타당성을 검증하였고, 증기 분사량, 터빈 냉각변수 및 압축비 변화에 따른 예측결과를 통하여 가스터빈 시스템 최적 운전 및 설계기준을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.258-261
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• 2003

The optimal design and combustion analysis of the gas generator for Liquid Rocket Engine (LRE) were performed. A fuel-rich gas generator in open cycle turbopump system was designed for 101on1 in thrust with RP-1/LOx combination. The optimal design was done for maximizing specific impulse of main combustion chamber with constraints of combustion temperature and power matching in turbopump system. Results of optimal design show the dimension of length, diameter, and contraction ratio of gas generator. The configuration of the gas generator and the condition for performance which can maximize the objective function were determined and found to meet the design constraints. Also, the combustion analysis was conducted to evaluate the performance of designed chamber and injector of gas generator. And the effect of the turbulence ring was investigated on the mixing enhancement in the chamber.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.10b
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• pp.167-170
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• 1996

석탄의 고압 유동층연소는 기존의 PC 보일러보다는 저온 연소로써 NOx의 발생이 억제되며 탈황제를 동시에 주입하여 SOx 발생을 줄일 수 있는 것이 큰 잇점으로서 석탄 신에너지 개발에 유력한 시스템이다. 본 시스템에서 집진은 연소가스 중의 입자가 고온고압에서 고속으로 터빈에서 충돌될 때 일어나는 터빈의 마모, 침식, 및 부식 등을 방지하기 위하여 필수적이다. PFBC 연소기에서 연소된 가스가 정제후에 바로 가스터빈에 주입되기 때문에 PFBC의 집진은 매우 가혹한 조건이다. 뿐만 아니라 차세대에 더욱 높은 열효율 향상과 가스터빈의 수명 연장을 위하여 집진조건이 더욱 가혹해지고 엄격해질 전망이다. 그 동안 PFBC 집진의 연구가 다방면으로 진행되고 있으나 상용화를 위한 준비가 아직 갖추어지지 않았으며 모든 집진 시스템이 잠정적인 문제점을 갖고 있다. 그 중에서도 세라믹 캔들 필터는 성능이 우수하고 가장 많은 운전경험을 갖고 있기 때문에 가장 가까운 시기에 상용화에 성공할 수 있는 집진 시스템이다. 본 고에서는 세라믹 캔들필터 개발의 현황과 핵심 개발과제에 대하여 논의코자 했다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.430-432
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• 2011

An experimental study of the flame response in a turbulent premixed combustor has been conducted in order to investigate mechanisms for combustion instabilities in lean premixed gas turbine combustor. A lab-scale combustor and mixing section system were fabricated to measure the flame transfer function. Measurements are made of the velocity fluctuation in the nozzle using hot wire anemometry and of the heat release fluctuation in the combustor using chemiluminescence emission. The results are analyzed to determine the phase and gain of the flame transfer function as a function of the modulation frequency and operating conditions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.896-904
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• 2017

Lean premixed combustion was successful in meeting current NOx emission regulations. However, these often leads to combustion instability. This phenomena results from the feedback relationship between heat release perturbations and acoustic pressure oscillations in the combustor. Researches on the combustion instability in an annular combustor have recently received great attention due to the enhanced NOx requirement in aero-engines. In this study, the thermoacoustic network model has been developed in order to calculate the acoustics for longitudinal as well as circumferential modes in the annular combustor. The combustion model in the network model is calculated by flame transfer function(FTF). Numerical and analytical results are compared to an measurement data.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.6 no.2
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• pp.29-36
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• 2002

Experiments have been performed to investigate the effect of secondary venturi tip angle on flow and spray characteristics in gas turbine combustor with a swirl cup assembly. Three variations of secondary venturi tip angle are made: converging, straight and diverging angles. It is found that the variation of venturi tip angle results in the significant changes of flow and spray characteristics in gas turbine combustors, such as the size and location of recirculation zones. drop size and mass distribution affecting combustion efficiency and NOx emissions. In diverge case, central toroidal recirculation zone(CTRZ) exists near the exit, which is known to be beneficial for flame stability. But in converge case, the finest SMD distribution and uniform mass distribution are found and CTRZ is longer than other cases. Consequently, high combustion efficiency and low pollutant emission are expected in converge case.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.553-556
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• 2009

In this study, ignition tests of a gas turbine combustor were performed to evaluate an ignition loop at low temperature condition. An experimental setup was constructed to simulate low temperature condition with a heat exchanger using dry ice as a coolant. Various low temperature conditions could be created by controlling the amount of air though the heat exchanger. The results showed that ignition limit decreased with air temperature.