• 제목/요약/키워드: 화염형상 특성

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음향 가진된 충돌 역 확산화염의 화염형상과 열전달 특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Flame Appearance and Heat Transfer Characteristics of Acoustically Excited Impinging Inverse Diffusion Flames)

  • 강기중;이기만
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제11권10호
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    • pp.3647-3653
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    • 2010
  • 본 오디오 스피커로 음향 가진과 비가진 된 충돌 역 확산화염에서 화염의 형상과 열전달 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 가진에 의해 화염은 반응대가 넓어지고 화염 길이는 좀 더 짧아지는 경향을 보이며 충돌판의 정체점에서 열전달 성능인 열유속은 가진에 의해 향상되는 것으로 나타났다. 이러한 가진 효과는 당량비가 높은 과농한 상태 보다 상대적으로 낮은 혼합 상태에서 효과적으로 영향을 미치는 것으로 파악되는데 이는 가진에 의해 주위산화제가 연료 분류로의 유입이 향상되어 나타나는 것으로 판단된다. 이러한 현상으로 본 연구에서는 당량비가 0.8인 경우 정체점에서 총 열유속이 최대 57% 증가되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구를 통해 가진 연소가 충돌 분류 화염에서 열전달 성능을 향상시키는데 효과적인 방법임을 확인하게 되었다.

V-gutter 형 보염기가 장착된 모델 연소기 내에서 발생하는 화염 동특성 연구 (An Experimental Study on the Flame Dynamics in the Model Combustor with V-gutter type Flameholder)

  • 송진관;정찬영;윤영빈
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.379-385
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    • 2010
  • 본 연구는 V-gutter형 보염기를 장착한 연소기 내에 발생한 연소 주파수의 발생 메커니즘에 대해 규명하는 것이다. 연소기는 $40{\times}40mm$의 단면적을 가진 긴 덕트 형상을 가지고 있으며, 10,12,14mm의 폭을 가진 V-gutter 형의 보염기를 장착하였다. 연료로 CNG를 수직 분사하여 실험을 수행하였다. 연소시 발생하는 주파수는 연소기의 형상에 기인한 1L 종방향 모드가 발생함을 확인하였다. 또한 보염기의 크기가 화염 가능 영역의 범위에 영향을 미침을 확인하였다. 그리고 종방향 모드의 압력변동이 화염 구조에 중요한 영향을 미침을 확인하였다.

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연료노즐 출구에서의 속도 형상에 따른 부상화염 높이 및 화염구조에 관한 수치해석 연구 (A Numerical Analysis of Flame Liftoff Height and Structure with the Variation of Velocity Profiles at the Nozzle Exit)

  • 하지수;김태권;박정
    • 한국가스학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.21-28
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    • 2008
  • 삼지화염과 포와젤(Poiseuille) 및 균일분포 연료출구 속도에 따른 부상화염의 부상거동 그리고 화염면 부근에서의 연소 유동 특성에 대하여 수치적 해석을 수행하였다. 부상화염에 대한 수치해석으로 기존 연구 결과를 검정하고 화염대 부근에서 구조적 특성을 살펴보며 포와젤 및 균일분포 연료출구속도 조건에서 운동량 유속으로 부상높이를 일반화하여 비교하였다. 또한 화염면 부근에서 속도, 압력, 온도, 화학반응속도 등으로 연소 유동 특성을 분석하고 규명하였다. 특히 중심선을 따른 속도 변화의 경우 노즐에서 화염대 부근까지는 전형적인 비반응제트 유동에 따른 속도 분포를 형성하지만 화염대 직전에서 속도가 급격히 감소하다가 화염대를 지나면서 급격히 증가한 후에 다시 감소하는 현상을 규명하였다. 화염대 전의 유동영역에서는 화염대가 장애물역할을 하다가 화염대를 지나고 나면 유동을 가속시켜주는 역할을 하고 있기 때문이다. 이러한 현상은 기존의 비반응 제트 유동으로 규명하지 못하였던 것이다.

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합성천연가스의 조성변화에 따른 확산화염 연소특성 (Characteristics of Non-premixed Synthetic Natural Gas-Air Flame with Variation in Fuel Compositions)

  • 오정석;동상근;양제복
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권9호
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    • pp.829-836
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    • 2013
  • 석탄을 개질한 합성천연가스의 조성에 변화가 있을 경우 화염의 연소특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 목적은 동축 공기 합성천연가스 확산화염을 구현하여 연료조성에 따른 화염안정성과 화염구조, 분광특성, 온도분포를 실험적인 방법으로 연구하는 것이다. 각 화염의 분광특성을 관찰하기 위하여 분광기를 사용하였으며 연소장 내 온도측정을 위하여 K 형 열전대를 사용하였다. 연료 분사기 출구속도는 $u_F$ =5~40 m/s 사이에서 조절하였고 공기 분사기 출구속도는 $u_A$ =0~0.43 m/s 사이에서 조절하였다. 연소 동특성에 대한 실험을 통해 합성천연가스에 수소 성분이 증가하면 화염안정화 영역이 증가하고 부상화염 높이가 낮아져 화염길이가 짧아지는 것을 알 수 있었다.

동축 와류형 분사기에서 기체메탄/기체산소 화염 구조와 연소 동특성 (Flame Structure and Combustion Dynamic Characteristics of GCH4/GO2 in Bi-Swirl Coaxial Injectors)

  • 박수진;황동현;안규복;윤영빈
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.28-38
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    • 2019
  • 액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기에서의 화염 구조와 연소 동특성간의 관계를 파악하기 위해 기체메탄과 기체산소를 사용하여 연소실험을 수행하였다. 리세스 길이/오리피스 직경과 같은 분사기 형상과 당량비/산화제 질량유량과 같은 유동조건을 변화시키며, CH* 라디칼과 압력섭동을 동시에 측정하였다. 분사기 형상은 추진제 유속과 혼합에 영향을 주기 때문에 이에 따른 화염 구조의 변화를 알 수 있었다. 주파수 분석 결과 유동조건과 분사기 형상에 따라 연소 동특성이 변화하였으며, 특정 리세스 길이/유동조건에서 연소불안정이 발생함을 확인하였다.

Water Gel Barrier 표면형상의 크기에 따른 폭발특성 (Explosion Characteristics by Different Sizes in the Wall Surface Shape of a Water Gel Barrier)

  • 박달재;김남일
    • 한국가스학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.65-70
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    • 2012
  • 폭발챔버에서 water gel barrier의 표면형상의 크기에 따른 폭발거동 특성을 조사하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 단면적 $100{\times}100\;mm^2$, 길이 1600 mm를 가지는 폭발챔버 그리고 점화원으로부터 각각 300 mm, 700 mm 및 1100 mm 떨어진 챔버 바닥면에 $100{\times}200\;mm^2$의 크기에 서로 다른 크기의 표면형상을 고려한 gel barrier를 설치할 수 있도록 제작하였다. 젤라틴 gel과 물을 혼합하여 4가지 크기의 표면형상을 가지는 water gel barrier를 제조하여 실험변수로 사용하였다. 폭발과정 동안 화염전파 과정을 가시화하기 위해 고속카메라 그리고 폭발압력 변화를 관찰하고자 압력획득시스템을 사용하였다. 실험결과, gel barrier의 표면형상의 크기가 커질수록 화염전파과정 및 최대 폭발압력 도달시간은 빠르게 진행되는 것으로 나타났으며, 화염속도 및 폭발압력 또한 증가하는 경향으로 나타났다.

천연가스를 모사하는 등가가스의 유효성 검토 (Examination of validation for equivalent gas to replace natural gas)

  • 김종민;이승로;이창언
    • 에너지공학
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    • 제22권2호
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    • pp.128-135
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    • 2013
  • 산지마다 상이한 성분을 갖는 천연가스의 가스호환성 및 연소특성을 판정하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소비되고 그 범위도 넓어 어려움이 있어, 천연가스를 모사하는 등가가스를 대체하여 사용하는 방법이 사용되고 있다. 등가가스는 천연가스와 발열량, 압축계수, 상대밀도, CO 배출농도 및 연소속도에 차이가 거의 없다고 알려져 있지만, 실제 가스기기에 대한 화염형상, NOx 배출농도 및 효율에 대한 연구는 아직 보고되고 있지 않다. 본 연구에서는 천연가스를 모사하는 등가가스를 대상으로 기존에 보고된 CO 배출농도, 연소속도 및 화염온도 등을 재확인하고, 화염형상, NOx 배출농도 및 효율에 대해서 수치해석 및 실험을 통해 비교 검토함으로써 등가가스의 유효성을 검토하였다. 그 결과 천연가스와 등가가스의 차이는 미세하였으며, 등가가스를 이용하여 천연가스의 연소특성 및 호환성 범위를 검토하는데 문제가 없을 것으로 판단되었다.

초음파에 의해 무화된 슬릿제트화염의 연소특성에 대한 수송기체 유량의 영향 (Effects of the Carrier-gas Flow-rate on the Combustion Characteristics of the Ultrasonically-atomized Slit-jet Flame)

  • 김민성;배대석;김정수
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.9-16
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    • 2016
  • 초음파 진동자에 의해 미립화된 탄화수소계 액체연료 분사화염의 연소특성을 고찰하기 위한 실험이 수행되었다. 초고속카메라를 이용하여 미립화된 액체연료의 화염형상을 획득하였고, 이미지 후처리를 통해 화염의 구조와 거동을 면밀히 분석하였다. 또한 정밀유량계측법을 이용하여 연소반응 시 소모된 연료량도 측정하였다. 그 결과, 수송기체 유량이 증가하면 무화된 연료의 분사량도 같이 증가하였으나, 공연비(air/fuel ratio)와 수송기체 유량의 상관성은 관찰되지 않았다. 화염면적은 공연비 보다는 연료의 분사량과 진동자 인가전력에 종속하였으며, 화염면적의 FFT 분석을 통해 생성화염의 진동특성도 고찰하였다.

연소화염에 의한 수평배치 공기갭의 섬락전압 특성 (Flashover Characteristics of the Horizontal Air Gaps Caused by Combustion Flames)

  • 김인식;김이국;김충년;지승욱;이상우;이광식
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제16권1호
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    • pp.27-34
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    • 2002
  • 본 연구에서는 불평등 전계인 침대침 갭을 수평배치하였을 때, 고전압 전극 부근에 설치한 화염에 의한 교류 및 직류 섬락전압 특성을 조사하였다. 화염에 의해 섬락이 발생할 때, 코로나 개시전압과 섬락극성을 조사하기 위해 전압 및 전류파형을 측정하였으며, 인가전압의 상승에 따른 코로나풍과 쿨롱력에 의한 화염의 형상이 왜곡되고 요동되는 현상을 관찰하였다. 실험 결과, 화염이 전극의 중간위치에 있을 때 화염에 의한 교류 섬락전압은 화염이 없는 경우에 비해 평균 62.7[%] 저하된 것으로 나타났으며, 화염의 높이에 따른 섬락전압의 특성에서 화염의 높이 h=5, h=7 및 h=9[cm]인 경우 교류 섬락전압의 평균값은 화염이 없을 때에 비해 각각 34.2[%], 27.3[%] 및 21.4[%] 저하된 것으로 나타났다.

전단 동축형 인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 확산화염의 연소특성 (Combustion Characteristics of a Gaseous Methane-Gaseous Oxygen Diffusion Flame Sprayed by a Shear Coaxial Injector)

  • 홍준열;배성훈;권오채;김정수
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.41-48
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    • 2017
  • 전단 동축형 인젝터를 통해 분사된 친환경 이원추진제 기체메탄-기체산소의 연소특성을 규명하기 위한 연구를 수행하였다. DSLR카메라를 이용하여 다양한 연소조건에서 화염을 촬영하였고, 이미지 후처리 기법을 통해 화염형상을 정량화한 후 그 특성을 분석하였다. 안정화 관점에서 확산화염은 anchored flame regime과 blow-off regime으로 구분될 수 있었으며, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 부착화염의 형성, 화염의 길이가 증가하는 경향을 나타냈다. 본 실험에 이용된 전단 동축형 인젝터는 추진제 제트의 운동량 확산에만 종속하고 그리 양호하지 않은 혼합으로 인해 분사방향으로 길이가 긴 화염을 형성하게 되므로 보다 큰 연소실 길이직경비가 요구됨을 확인할 수 있었다.