• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권10호
• /
• pp.1025-1031
• /
• 2011

자발화 특성은 디젤 및 PCCI 엔진의 설계에서 중요한 인자이다. 특히, 디젤분무화염은 자발화현상에 의해서 형성되어 노즐에서 부상된다. 노즐과 부상화염 사이의 영역에서 분무된 디젤의 중앙으로 주위 공기의 유입이 발생하기 때문에, 그 부상된 화염은 매연 생성에 영향을 준다. 본 연구에서 간단한 모델로써 동축류 제트를 적용하였고, 점화지연시간에 대한 자발화 과정에서 발생하는 열손실의 영향을 확인하였다. 메탄($CH_4$), 에틸렌($C_2H_4$), 에탄($C_2H_6$), 프로핀($C_3H_6$), 프로판($C_3H_8$), 및 노말 부탄(n-$C_4H_{10}$)의 연료들을 고온의 공기로 분사하였으며 자발화된 부상화염의 높이를 측정하였다. 그 결과로 자발화된 부상화염의 높이와 열손실을 고려한 점화지연시간과의 상관관계를 결정하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권2호
• /
• pp.179-188
• /
• 2011

본 연구에서는 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성에 있어서 탄화수소 연료의 첨가효과를 알아보기 위하여 상온, 고압, 정적상태의 연소실에서 실험을 수행하였다. 층류화염전파속도는 상세반응기구와 전달물성치를 사용하여 계산하였고 이를 실험으로 측정된 값과 비교하였다. 탄화수소 연료가 첨가된 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성은 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성의 관점에서 평가되며 희박예혼합 화염에 대해 실험으로부터 측정된 셀불안정성을 유발하는 임계 Peclet 수는 이론적으로 얻어진 값과 비교하였다. 실험결과는 반응혼합물에 탄화수소 계 연료의 첨가량이 증가할수록 화염전파속도는 감소함을 보였다. 합성가스-공기화염에 프로판과 부탄을 첨가하였을 경우 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성이 감소하여 셀 형성은 현저하게 감소하였다. 반면 메탄을 첨가하였을 경우 셀 불안정성이 완화되는 효과는 없었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.159-165
• /
• 2003

Self-excited noise generation from laminar flames in thin annular jets of methane/air premixture has been investigated experimentally. Various flames were observed in this flow configuration, including conical shape flames, ring shape flames, steady crown shape flames, and oscillating crown shape flames. Self-excited noise with the total sound pressure level of about 70dB was generated from the oscillating crown shape flames for the equivalence ratio larger than 0.95. Sound pressure and $CH^{\ast}$ chemiluminescence were measured by using a microphone and a photomultiplier tube. The frequency of generated noise was measured as functions of equivalence ratio and premixture velocity. A frequency doubling phenomena have also been observed. The measured $CH^{\ast}$ chemiluminescence data were analyzed from which the corresponding sound pressure has been calculated. By comparing the data with those of measured ones, the noise source can be attributed to the flame front fluctuation near the edge of the oscillating crown-shape flames. The flame stability regime was influenced sensitively to the supplying air through the inner tube.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 제26회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.129-136
• /
• 2003

Numerical study with momentum-balanced boundary conditions has been conducted to grasp chemical effects of added $CO_{2}$ and $H_{2}O$ to fuel- and oxidizer-sides on flame structure and NO emission behavior in $CH_{4}$/Air counterflow diffusion flames. The dilution with $H_{2}O$ results in significantly higher flame temperatures and NO emission, but dilution with $CO_{2}$ has much more chemical effects than that with $H_{2}O$. Maximum reaction rate of principal chain branching reaction due to chemical effects decreases with added $CO_{2}$. but increases with added $H_{2}O$. The NO emission behavior is closely related to the production rate of OH, CH and N. The OH radical production rate increases with added $H_{2}O$ but those of CH, N decrease. On the other hand the production rates of OR CH and N decrease with added $CO_{2}$. It is found that NO emission behavior is considerably affected by chemical effects of added $CO_{2}$ and $H_{2}O$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.77.2-77.2
• /
• 2010

일산화탄소를 수소로 변환하는 수성가스전환반응(WGSR)은 수소 생산, 연료개질 시스템뿐만 아니라 암모니아 제조, 제철소 제련과정등 일선 산업현장에서 널리 활용되고 있다. 상용공정에서의 WGS반응은 두 단계의 반응기(HTS/LTS)에서 각각 Fe/Cr, Cu/Zn기반 촉매를 사용하여 이루어진다. 하지만 이러한 촉매들은 공기중 자연발화성이 있고 사용전 환원과정이 필요하다. 또한 최근에 많은 연구가 진행되고 있는 귀금속 담지 촉매는 기존 촉매의 단점을 극복하고 활성이 높은 장점이 있다. 이에 본 연구에서 제시한 페로브스카이트 촉매는 상용 촉매, 귀금속 담지촉매 시스템과의 비교를 위하여 제작된 촉매를 사용한 반응시스템과 기존 상용촉매를 사용한 반응시스템을 비교하여 개발 촉매의 성능 수준을 검토하였다. 이러한 결과 페로브스카이트 구조 촉매는 상용촉매의 공정상의 단점과 귀금속 담지촉매의 가격적인 측면에서의 단점을 동시에 극복한 촉매로서 성능 및 메탄화반응 억제 측면에서 우수성을 보유하고 있다는 것을 증명하였다. 이러한 페로브스카이트 구조 촉매의 반응특성을 규명하기 위해 문헌조사해본 결과 기존 수성가스전환반응에서 쓰이는 촉매들의 반응매카니즘은 대표적으로 formate와 redox 반응 두가지가 있었다. 페로스브스카이트 구조 촉매는 그 구조와 귀금속 함량, 활성 등 성능측면에서 귀금속 촉매와 상당히 유사한 측면이 있기 때문에 귀금속 담지 촉매의 반응속도식을 기본으로 하여 실험결과와 일치시켜 페로브스카이트구조 촉매에 맞는 반응속도식을 제시하고 이를 통한 반응파라미터 값을 도출하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
• /
• pp.81-84
• /
• 2014

A Experimental study on flame extinction behavior was investigated using He curtain flow with counter triple co-flow burner. Buoyancy force was suppressed up to a microgravity level of $10^{-2}-10^{-3}g$ by using He curtain flow. The stability maps were provided with a functional dependency of diluent mole fraction and global strain rate to clarify the differences in flame extinction behavior. The flame extinction curves had C-shapes at various global strain rates. The oscillation and extinction modes were different each other in terms of the global strain rate, and the flames extinction modes could be classified into five modes such as (I) and (II): an extinction through the shrinkage of the outmost edge flame forward the flame center after self-excitation and without self-excitation, respectively, (III): an extinction through rapid advancement of a flame hole while the outmost edge flame is stationary, (IV): self-excitation occurs in the outermost edge flame and the center edge flame and then a donut shaped flame is formed and/or the flame is entirely extinguished, (V): shrinkage of the outermost edge flame without self-excitation followed by shrinkage or survival of the center flame. These oscillation and extinction modes could be identified well to the behavior of edge flame. The result also showed that the edge flame was influenced significantly by the conductive heat losses to the flame center or ambient He curtain flow.

• 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.

• 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.

• 한국안전학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.107-111
• /
• 2002

닥트의 두께와 속도 경계조건이 정상중력 및 무중력 상태에서 화염구조에 미치는 영향을 조사하기 위해 81%의 질소와 19%의 메탄이 혼합된 가연성가스와 공기의 저변형율 (20 s-1) 대향류 화염을 수치법으로 모사하였다. 정상중력에서는 닥트의 두께와 속도 경계조건에 따라 화염의 위치가 이동함으로써 그 영향이 컸으나, 무중력에서는 그 영향을 무시할 수 있을 정도로 작은 것으로 나타났다. 화염구조의 차이는 부력으로 인한 것이고, 따라서 정상중력에서의 측정에서는 닥트 두께와 속도 경계조건의 영향을 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제33권4호
• /
• pp.264-271
• /
• 2009

Characteristics of a counter flowing diffusion flame, which is formulated by an oppositely-injected methane-jet flow in a narrow channel of a uniform air flow. The location of the flame fronts and the flame lengths were compared by changing the flow rates of fuel. To distinguish the effects of the narrow channel on the diffusion flame, a numerical simulation for an ideal two-dimensional flame was conducted. Overall trends of the flame behavior were similar in both numerical and experimental results. With the increase of the ratio of jet velocity to air velocity flame front moved farther upstream. It is thought that the flow re-direction in the channel suppresses fuel momentum more significantly due to the higher temperature and increased viscosity of burned gas. Actual flames in a narrow channel suffer heat loss to the ambient and it has finite length of diffusion flame in contrast to the numerical results of infinite flame length. Thus a convective heat loss was additionally employed in numerical simulation and closer results were obtained. These results can be used as basic data in development of a small combustor of a nonpremixed flame.