• Title/Summary/Keyword: 공기재순환

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Comparison of Exhaust Gas Recirculation and Excess Air Strategies for Improving Thermal Efficiency and Reducing Nitrogen Oxides emissions in Hydrogen Spark-ignition Engines at Low-load Operation (수소 스파크점화 엔진의 저부하 운전에서 열효율 및 질소산화물 배출 개선을 위한 배기가스재순환과 과잉공기 전략 비교)

  • Hyunwook Park;Junsun Lee;Seungmook Oh;Yonggyu Lee;Changup Kim
    • Journal of ILASS-Korea
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    • v.29 no.2
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    • pp.60-67
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    • 2024
  • This study compared exhaust gas recirculation (EGR) and excess air strategies for improving thermal efficiency and emissions of hydrogen combustion engines at low-load operation. The experimental investigation was conducted in a single-cylinder, heavy-duty engine under throttling and wide-open throttle (WOT) conditions. Although both EGR and excess air strategies reduced peak heat release rates and increased combustion durations, the net indicated thermal efficiencies were improved by reducing the pumping losses. Under the constraint of similar nitrogen oxides emissions, the EGR strategy had higher net indicated thermal efficiencies compared to the excess air strategy in throttling operation. However, the difference between their thermal efficiencies was reduced under WOT condition. The trend of reducing nitrogen oxides emissions according to the two strategies was similar.

Effect of Recirculated Exhaust Gas upon Performance and Exhaust Emissions in Power Plant Boilers with FGR System (FGR 시스템 공력 플랜트 보일러의 성능 및 배기 배출물에 미치는 재순환 배기의 영향)

  • Bae, Myung-Whan;Jung, Kwong-Ho;Choi, Seung-Chul;Cho, Yong-Soo;Kim, Yi-Suk
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2004.11a
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    • pp.1686-1691
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    • 2004
  • The effect of recirculated exhaust gas on performance and exhaust emissions with FGR rate are investigated by using a natural circulation, pressurized draft and water tube boiler with FGR system operating at several boiler loads and over fire air(OFA) damper openings. The purpose of this study is to apply the FGR system to a power plant boiler for reducing $NO_{x}$ emissions. To activate the combustion, the suction damper of two stage combustion system installed in the upper side of wind box is opened by handling the lever between $0^{\circ}$ and $90^{\circ}$ , and the OFA with 0 to 20% into the flame is supplied, as the combustion air supplied to burner is reduced. It is found that the fuel consumption rate divided by evaporation rate does not show an obvious tendency to increase or decrease with rising the FOR rate, and $NO_{x}$ emissions are decreased, at the same OF A damper opening, as FOR rates are elevated and boiler loads are dropped.

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Numerical Study of Flow Characteristics of Scramjet with a Cavity Flameholder (스크램제트 공동 화염 보염기 형상에 따른 유동 특성의 수치적 연구)

  • Jang, Won-Geun;Lee, Hak-Jin;Choe, Seong-Im
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • 2014.03a
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    • pp.603-609
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    • 2014
  • 차세대 제트 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 핵심은 연소기 내부에서의 성공적인 초음속 연소를 필요로 한다. 초음속 연소는 공기-연료 혼합(fuel-air mixing)의 정도에 따라 연소효율이 영향을 받게 된다. 공동형 화염 보염기(cavity flameholder)는 재순환 영역(recirculation zone)을 생성하여 연료 혼합의 효율을 높여 지속적인 초음속 연소가 진행될 수 있는 시간을 제공한다. 본 연구에서는 EDISON 전산유체역학 소프트웨어를 이용하여 공동형 화염 보염기를 지나는 초음속 유동의 재순환 영역과 전압력 변화에 대한 전산 해석을 수행하였다. 초기 형상을 생성하여 유동 해석을 수행한 후, 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 공동의 형상과 위치에 따른 재순환영역의 제어가 가능함을 확인하였다.

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The change of recirculation zone with the inlet angle of secondary air in an incinerator (2차 공기 주입각도에 따른 소각로 내부의 재순환 영역 변화)

  • Kim, Sung-Joon;Park, Min-Ju;Chun, Bong Jun
    • Journal of Industrial Technology
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    • v.20 no.B
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    • pp.55-62
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    • 2000
  • The purpose of this research is to find out how the inlet angle of secondary air affects the formation of recirculation zone inside a small incinerator. A commercial code, PHOENICS, is used to simulate the flow field of an incinerator. The computational grid system is constructed by Multi-Block technique. Numerical experiments are done with the five different angles of secondary air inlet. The formation of recirculation zone is evaluated by checking velocity fields. The computational results show that recirculation zone is clearly formed from 60 degree of inlet angle and the zone of recirculation is widen as angle of recirculation is increased to $75^{\circ}$.

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PIV를 이용한 액체 램재트 엔진 연소실의 유동 계측

  • 양근수;조동우;김규남;손창현;이충원
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.15-15
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    • 2000
  • 두 개의 사각형 유입구가 $90^{\cire}$의 각도를 이루고 있는 액체 램제트 엔진의 연소실 형상을 최적화하기 위해서 수조를 이용한 연소실 유동 계측 실험을 수행하였다. 공기 유입구의 연소실 유입 각도는 $30^{\cire}$, $45^{\cire}$$60^{\cire}$인 세 가지 형상의 연소실 모형을 제작하였으며, 각각의 유입 각도에 대하여 연소실 재순환 영역의 크기를 5가지로 변화시킬 수 있도록 모형을 제작하였다. 그리고 연소실의 배면은 돔의 형태로 하여 재순환이 잘 이루어지도록 모형을 제작하였으며, 유입구에서 연소실로 들어가는 유동의 안정화를 위해 안내깃을 세 개 설치하여 실험하였다.(중략)

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A Numerical Study of the 2-D Cold Flow for a Qubec City Stoker Incinerator (큐벡시 스토커 소각로 2차원 비반응 유동장 수치해석)

  • 박지영;송은영;장동순
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.2 no.3
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    • pp.268-275
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    • 1993
  • A series of parametric investigations are performed in order to resolve the flow characteristic of a Quebec city stoker incinerator. The parameters considered in this study are five internal configurations of the Quebec city stoker itself and its modified ones, primary air velocity, the injection velocity and angle of the secondary air, and the reduction of the stoker exit area. A control-volume based finite-difference method by Patankar together with the power-law scheme is employed for discretization. The resolution of the pressure-velocity coupling is made by the use of SIMPLEC algorithm. The standard, two equation, k-$\varepsilon$ model is incorporated for the closure of turbulence. The size of recirculation region, turbulent viscosity, the mass fraction of the secondary air and pressure drop are calculated in order to analyze the characteristics of flow field. The results are physically acceptable and discussed in detail. The flow field of the Quebec city stoker shows the strong recirculation zone together with the high turbulence intensity over the upper part of the incinerator.

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Numerical Study of Turbulent Flow and Combustion in a Micro Combustor with a Baffle Plate (배플이 부착된 마이크로 연소기의 난류유동 및 연소에 대한 수치해석 연구)

  • Kim, Won Hyun;Park, Tae Seon
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.17 no.6
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    • pp.20-29
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    • 2013
  • Turbulent flow and combustion characteristics in a micro can combustor with a baffle plate are investigated by a Reynolds Stress Model. In order to examine the geometric effects on the turbulent combusting flow, several baffle configurations are selected. The interrelation between the flow structure and the thermal field are investigated by examing the variation of recirculation region, flame length and heat loss. For the flow mixing, the decreasing air hole is more efficient than the decrease of the fuel hole. As the fuel or air hole diameter decreases, combustion efficiency is enhanced and flame length is decreased. Additionally, as the diameter of air hole decreases, the heat loss and combustion temperature are increased, while they are reduced with decreasing the diameter of fuel hole.

Efficiency Investigation of Vanishing Composting Machine Using Exhaust gas Recirculation system (배기가스순환시스템을 적용한 소멸 퇴비화장치의 효율검토)

  • Phae, Chae-Gun;Kim, Jong-Chan
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.7 no.2
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    • pp.93-104
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    • 1999
  • Existing composting system was improved to have a high performance for organic degradation, deodorization and energy reduction. Compared with conventional devices, this developed system uses the heat recovered from platinum catalytic tower by three times heat exchange in which 65% of exhaust gas was recirculated. Evaporation of water was made easy by maintaining negative pressure in entire system. It was possible for reaction to be maintained steadily by microorganism agent. The optimum mixing volume ratio of garbage to sawdust was 15:1 contrary to 20:1 in conventional one. Moreover, aerobic condition was maintained efficiently. Effects obtained by using a inner circulation system were as follows. It was possible to reduce the ammonia causing offensive odor and verified that consumption of electricity cut down to 1/3 with reduction of exhaust gas inflowing. According to this inner circulation, the optimum air flow was $0.44m^3$ to 100kg treatment capacity. The electricity consumption was changed in proportion to inflowing air volume.

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Occupant's Thermal Comfort and Heat Gains in CR by PEM (개별공조에 의한 CR에서의 Heat Gain과 재실자 온열성 연구)

  • 김원태
    • Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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    • 1999.11a
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    • pp.13-18
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    • 1999
  • 기존의 공조방식 및 본 연구에서 제안한 개별환경제어시스템(PEM)으로부터 열유체 유동 헤석용 PHOENICS 프로그램을 이용하여 3차원 시뮬레이션을 수행하여 재실자가 거주하고 있는 CR(컴퓨터실)에서의 Heat Gain과 재실자 온열성 특성을 감성공학적 측면에서 분석하였다. 본 연구로부터 바닥으로부터 공기를 유입하여 천정으로 유출하는 바닥취출공조방식이 실내 환경 개선에 유리하고 diffuser만을 통하여 공기가 유입되어 천정과 바닥으로 공기가 유출되는 PEM 방식은 열적 냉각 성능은 좋으나 PC와 재실자 주변에 강력한 재순환 유동이 발생되어 실내 환경의 쾌적성 측면에서는 불리하나 PEM과 TAM방식의 결합이 감성공학적 온열특성 분포로부터 CR실의 재실자 주변 온도 분포에 최적임을 알 수 있다.

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액체 램제트 엔진의 3차원 분무 및 연소 반응 해석

  • 오대환;임상규;손창현;이충원
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.11-11
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    • 1999
  • 액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있다. 본 연구에서는 액체 램제트 연소기내의 유동특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였으며, 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 2차원과 3차원 유동해석을 비교하였고 분무모델의 적용에 따른 연소특성 및 분사위치에 따른 연소특성을 비교하였다. 유동해석 결과 2차원과 3차원의 유동특성은 달랐으며, 분무모델을 적용해야 정확한 연소 유동 현상을 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 유입관의 안쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환영역으로의 연료의 혼합이 잘 되어 유입관 바깥쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.

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