Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권1호
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pp.1-8
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2013
데칸에 물을 혼합하여 일정한 크기와 간격으로 액적을 형성하여 물과의 혼합비율, 분위기 온도, 액적의 크기와 간격 등이 유화액적의 점화와 미소폭발의 특성에 어떠한 영향을 주는가를 고온의 연소실에서 특성을 비교하였다. 점화가 시작하는 온도는 물의 비율이 낮을수록, 액적 크기가 클수록 낮아진다. 물의 혼합비율에 따른 수명시간은 단일 액적에서는 미소폭발의 영향으로 수명시간이 현저하게 짧아지나, 액적크기가 크고 분위기온도가 높을수록 미소폭발의 발생빈도는 자주 나타나게 된다. 퍼짐시간은 물의 혼합비율이 적을수록 더 빨라지고 서스펜더의 수가 많을수록 더 짧아짐을 알 수 있다.
경유와 바이오 디젤이 혼합된 액적을 고온의 연소실에서 액적의 크기, 주위온도 그리고 각각의 혼합비율에 따라 연소특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 경유에 0%, 20%, 50% 80%, 100%의 비율로 바이오 디젤을 혼합하여 다양한 크기의 액적을 만든 후 서스펜더에 매달고 970K에서 1070K까지 50K 간격으로 고온에서 자발화를 시키면서, 전체의 연소 과정을 고속 디지털 카메라로 촬영하여 점화지연, 수명시간, 전연소기간, 그리고 미소폭발 등의 연소 특성을 파악하였다. 액적의 크기가 증가하고 연소실 온도가 낮을수록 점화가 지연되었다. 경유에 대한 바이오 디젤의 혼합비율이 감소할수록 점화지연이 증가하였고 미소폭발 발생률도 증가하였다. 또한, 미소폭발이 발생하는 경우 전연소기간이 짧아짐을 확인하였다.
본 연구의 목적은 시간-주파수 영역에서의 미소지진과 인공폭발을 구별하는 것으로 미소지진과 인공폭발의 주파수특성을 연구하기 위해서 3차원 스펙트로그램(주파수, 시간, 진폭)을 이용하였다. 3차원 스펙트로그램은 국지 및 광역 거리에서 관측된 자료에 대하여 각각의 위상에 대한 주파수대역의 연구에 매우 유용한 방법이다. 채석장 발파로부터 관측된 P파와 S파는 Hz 이상에서 큰 진폭을 가졌고 또한 가까운 거리에서는 뚜렷한 Rg파가 관측되었다. 미소 지진의 경우 P파와 S파는 넓은 주파수 대역에서 큰 진폭이나타났다. 인공 폭발과 미소지진의 구별을 위해서는 10Hz 이하에서 Pg/Lg 스펙트럼 비를 이용하였고 각각의 위상에서의 정확한 시간창(time window)을 구하기 위해서 다중 필터 방법(MFM)을 이용하여 군속도를 계산하였다. 또한 3 성분 자료에 관해서는 자료의 순수한 P, SV, SH 성질을 구하기 위해 자유 표면에서의 영향을 보정하고 각각의 위상에 대하여 FFT을 실시하여 7개의 주파수 대역(0.5-3, 2-4, 3-5, 4-6, 5-7, 6-8, 8-10Hz)에서 Pg/Lg 스펙트럼 비를 계산하였다. 위의 과정을 통해 6-8Hz 대역에서 미소지진과 인공폭발이 가장 잘 구별되었다.
한반도 남부의 순수 대륙을 통과한 지진파를 가지고 미소지진과 지하 인공 폭발의 구별에 관한 연구를 한다.지하 인공 폭발과 미소지진긔 파형 특성은 관측 및 이론 지진 기록지를 가지고 수행한다. 이러한 지지파 파형 특성은 주로 진원메키니즘이 전파 과정보다 강한 영향을 미친다. 미소지진에서는 double-couple진원,그리고 폭발에서는 single-couple진원이 주어진다. 진원이 아주 천부층에 있을때 Rayleigh파의 fundamental mode(1-6초 주기)인 $R_g$파와 guide파인 $L_g$파(8-12초 주기)가 장 나타난다. 또한 폭발에서 SH파는 nodal line이 없기 때문에 초동 진폭이 약하게 나타나을 알 수있다. 인공폭발의 이론 지진 기록지는 압축 초동의 P파와 $R_g{\;}및{\;}L_g$파가 나타남을 알 수있다. 그 반면에 전자의 초동은 관측점에 따라 압축(compression)과 팽창 (dilatation)이 나타났고 Lg파는 복잡하고 $R_g$파는 깊이가 커짐에 따라 사라지는 것을 알 수 있다.
To investigate characteristics and micro-explosion of single-droplets of emulsified fuel, water is mixed with diesel oil by using ultrasonic energy fuel feeding system. The fuel characteristics is analysed through H-NMR spectrum and micro-explosion phenomena of the emulsified fuel is also investigated. The life times of droplets of conventional diesel fuel, ultrasonic energy added diesel fuel and emulsified fuel we obtained additionally. According to this study, the micro-explosion phenomena of single-droplets happen in atmospheric pressure condition, a curve form of emulsified fuel's life tim is different from diesel fuel's one and the change of chemical structures is a cause of ultrasonic-energy-added diesel fuel effect.
The characteristics of auto-ignition and combustion process of a single droplet of emulsified fuel suspended in a high-temperature air chamber have been investigated experimentally with various droplet sizes, surrounding temperatures, and water contents. The used fuels was n-Decane and it was emulsified with varied water contents whose maximum is 30%. The high-speed camera has been adopted to measure the ignition delay and flame life time. It was also applied to observe micro-explosion behaviors. The increase of droplet size and chamber temperature cause the decrease of the ignition delay time and flame life-time. As the water contents increases, the ignition delay time increases and the micro-explosion behaviors are strengthened. The starting timings of micro-explosion and fuel puffing are compared for different droplet sizes and the amount of water contents.
데칸에 물을 혼합하여 일정한 크기와 간격으로 유화액적배열을 형성하여 물과의 혼합비율, 액적의 수 그리고 액적 간격 등이 연소특성에 어떠한 영향을 주는가를 고온의 연소실에서 파악하였다. 각각 10%, 20%, 30%의 물을 혼합하여 유화액적을 만든 후 일정한 크기의 액적을 각각의 서스펜더에 매달아서 일정한 간격의 액적배열을 만들어 고온에서 자발화를 시켰을 때, 점화지연, 수명시간, 전연소기간 그리고 미소폭발 등의 연소특성을 비교하였다. 대기압에서 연소실의 온도를 920 K로 하고 서스펜더의 수를 3개와 5개로 하였으며 액적배열의 간격은 $3{\sim}7\;mm$ 범위에서 1 mm 간격으로 각각 실험을 수행하였다. 본 실험을 통하여 물의 혼합비율이 높을수록, 그리고 액적배열의 간격이 넓을수록 점화지연현상이 길게 나타났으며, 수명시간은 액적의 간격이 넓을수록 짧게 나타났으며 점화지연시간과 수명시간의 합인 전연소기간은 액적의 수량이 3개인 경우가 점화지연시간이 긴 관계로 5개에 비해 길게 나타남을 확인하였다.
An experimental study has been conducted to clarify the effect of vapor on droplet evaporation. Droplets of water, ethanol, n-hexadecane and n-heptane were exposed in air stream. Temperature, pressure, and flow velocity in the ambient air are 470K, 1 atm, and 2m/s, respectively. Measurements are carried out for the wide range of water vapor concentration$(0%\sim40%)$. To obtain the time histories of droplet diameter, suspended droplet in hot and humid air stream was synchronized with a back flash light, and enlarged droplet images were taken on a CCD camera. With the vapor concentration increasing, the evaporation rate constant of water droplet decrease slightly and the droplet of ethanol and n-heptane increase actively. The evaporation rate constant of n-hexadecane which has higher boiling point than water increases within around 30% of the concentration.
An experimental study has been carried out of the combustion behavior of single fuel droplets of water-in-light oil emulsions in an electric furnace to elucidate the dominant factor for the occurrence of micro-explosions. The tests were carried out by changing the following four parameters; the size of water droplets in the emulsified fuels having the same water content, the ratio of water to light oil, ambient temperature in electric furnace, and the kind of fuel having different viscosity(Kerosene, Olive Oil). The result shows that the each parameter plays the different role in the effect on behavior of vaporization, explosion, ignition and combustion for single droplets of water-in-oil Emulsified fuels.
An experimental study has been carried on single fuel droplets of water-in-light oil emulsions in an electric furnace to elucidate the dominant factor for the occurrence of micro-explosions. The tests were carried out by changing the following four parameters; the surfactant, the ratio of water to light oil, ambient temperature in electric furnace, and four kinds of fuels having different viscosity(light-oil, kerosene, iso-octane, bunker fuel). The result shows that micro-explosion phenomena is dominated without surfactant and below 30% of water content. Explosion-time is affected by ambient temperature and viscosity of used fuel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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