가스연소와 촉매연소 실험을 통해 열교환 연소기의 연소 및 소염한계에 대하여 레이놀즈 수에 적용하여 성능평가를 수행하였으며, 마이크로 스케일 연소 장치에 대한 적용 가능성에 대해 살펴보았다. 본 논문에서는 연소기의 특성을 살펴보기 위해 나선형 연소기의 물리적 크기와 회전수를 변화시킨 스위스롤 연소기를 제작하여 실험을 수행하였다. 또한 연소가스 분석을 통한 연소효율에 대해서도 살펴보았다. 실험 결과를 바탕으로 스위스롤 연소기의 최적 작동상태에 대해서도 분석하였다.
The combustion instability was experimentally investigated in model gas turbine combustor with dual swirl burner. When such instability occurs, a strong coupling between pressure oscillation and unsteady heat release excites a self-sustained acoustic wave which results in a loud sound, and can even cause fatal damage to the combustor and entire system. In present study, to understand the combustion instability with a premixed mixture, the detailed periods of pressure and heat release data in unstable flame mode were investigated by various measurement methods at relatively rich condition and lean condition near flammable limits. Also, to prepare the utilization of synthetic natural gas (SNG) fuel in gas turbine system, an investigation was conducted using a simulated SNG including methane as a reference fuel to examine the effects of $H_2$ content on flame stability. These results provide that the instability due to flash-back behaviour like CIVB phenomenon occurred at rich condition, while the repetition of relighting and extinction caused the oscillation of lean condition near flammable limit. From the analysis of $H_2$ content effects, it is also confirmed that the instability frequency is proportional to the laminar burning velocity at both rich and lean condition.
본 연구에서는 엔진 나셀 화재를 모사하고 이전의 실험결과를 보충하기위해 이차원 둔각물체 주위의 반응유동장에 대하여 수치해석을 수행하였다. Direct numerical simulation (DNS) 기반의 fire dynamic simulator (FDS)를 이용하여 반응유동장의 특성을 조사하였고, 실험결과와의 비교를 통해 화학반응식을 결정하였다. 산화제는 공기를 사용하였고, 연료는 메탄을 사용하였다. 동축류와 대향류 분사 모두의 경우에 화염의 안정성이나 모양은 둔각물체 주위의 와 강도와 크기에 크게 영향을 받았다. 동축류 분사의 경우 계산에 통한 화염소화한계를 결정하였는데 연료유속이 커질수록 공기의 유속 또한 커지는 경향이 있었고, 그 속도들 또한 기존의 실험결과와 잘 일치함을 볼 수 있었다. 유동장 특성에 대한 화학반응의 효과를 고찰하기 위해 반응이 없는 경우를 계산하여 비교하였다. 모든 경우에 비반응 유동장에 비해 반응 유동장의 후류와는 크기도 감소하고 세기도 감소함을 볼 수 있었는데 이는 반응에 의한 후류의 온도증가가 유체의 밀도 및 모멘텀을 감소시켰기 때문으로 판단된다.
The effects of preferential diffusion of hydrogen in interacting counterflow $H_2$-air and CO-air premixed flames were investigated numerically. The global strain rate was varied in the range $30-5917s^{-1}$, where the upper bound of this range corresponds to the flame-stretch limit. Preferential diffusion of hydrogen was studied by comparing flame structures for a mixed average diffusivity with those where the diffusivities of H, $H_2$ and $N_2$ were assumed to be equal. Flame stability diagrams are presented, which show the mapping of the limits of the concentrations of $H_2$ and CO as a function of the strain rate. The main oxidation route for CO is $CO+O_2{\rightarrow}CO_2+O$, which is characterized by relatively slow chemical kinetics; however, a much faster route, namely $CO+OH{\rightarrow}CO_2+H$, can be significant, provided that hydrogen from the $H_2$-air flame is penetrated and then participates in the CO-oxidation. This modifies the flame characteristics in the downstream interaction between the $H_2$-air and CO-air flames, and can cause the interaction characteristics at the rich and lean extinction boundaries not to depend on the Lewis number of the deficient reactant, but rather to depend on chemical interaction between the two flames. Such anomalous behaviors include a partial opening of the upper lean extinction boundary in the interaction between a lean $H_2$-air flame and a lean CO-air flame, as well as the formation of two islands of flame sustainability in a partially premixed configuration with a rich $H_2$-air flame and a lean CO-air flame. At large strain rates, there are two islands where the flame can survive, depending on the nature of the interaction between the two flames. Furthermore, the preferential diffusion of hydrogen extends both the lean and the rich extinction boundaries.
A combustion chamber is designed and fabricated for studying the combustion characteristics of counterflow flames at elevated pressure and establishing the fundamental combustion database of counterflow flames. The combustion chamber design aims to allow the maximum operating pressure of 11 bar and be able to conduct flame visualization and the measurements of flame extinction limits, flame temperature and combustion emissions at elevated pressure. Preliminary tests for counterflow nonpremixed $CH_4-NH_3-N_2$/air flames at 1-3 bar have been conducted, and the results confirm the proper operation of the designed chamber.
An experimental study was carried out in two laboratory-scale reactors to investigate the effect of heating rate on the behavior of flame front in a pulverized coal flame. Each. reactors had different heating mechanisms. For reactor A losing large heat through transparent quartz wall. pulverized coal particles were ignited by secondary air of 1050K. Flame front could be visualized through the transparent wall. Reactor B was insulated with castable refractory to minimize the heat loss through the reactor wall and accompanied with secondary air of 573K. Flame front was estimated from the gas temperature and species concentration measured using R-type thermocouple(Pt-Pt/Rh 13%) and gas chromatograph at various coal-air ratios and swirl intensities. The flame front position was closely related with the magnitude of heating rate. The heating rate for lifted flame was of the order of $10^4$ to $10^5K/s$ and for coal Ignition at least over $10^4K/s$. The heating mechanism had little impact on the extinction limits. The weak swirl number of 0.68 forced the flame front to move toward the upstream by the rapid mixing of coal and air. The primary/secondary momentum ratio was an inappropriate variable to distinct the liftoff of flame.
Under the premise of unbalanced development between urban and rural areas, this study raised criticism that the balanced national development policies in South Korea, which had been promoted in earnest after 'the Participatory Government' has adversely deepened the development gap between urban and rural areas by promoting the development of urban. In the meantime, the agricultural economy that supported the rural economy has gradually collapsed after reckless market opening, and due to the balanced national development policy focusing on urban infrastructure construction, rural areas are facing a crisis of 'depopulation' and 'regional extinction.' For this reason, many local governments have recently recognized the public values of agriculture and have introduced 'agrarian basic income' for the sustainability of agriculture. However, there is a limit to overcoming the crisis in rural areas because the population of farmers among rural residents is only 25%. Therefore, this study proposes the necessity of introducing the basic income for rural residents as a new paradigm for balanced development between urban and rural areas beyond the existing policy limits, based on surveys of opinions of residents living in Chungchengnam-do, South Korea and experts on the introduction of 'basic income for rural residents' in the future.
붕산, 5붕산암모늄, 붕산/5붕산암모늄 첨가제로 처리한 편백목재 시험편의 연소가스 발생에 관한 시험을 하였다. 4 wt%의 붕소 화합물 수용액으로 각각 편백목재 시험편에 붓으로 3회 칠하였다. 실온에서 건조시킨 후, 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 연소가스를 분석하였다. 그 결과, 붕소 화합물로 처리한 시험편의 두 번째_최대산소 소모율은 0.1067~0.1246 g/s로서 공시험편보다 5.3~18.9% 감소했다. 붕산, 5붕산암모늄으로 처리한 시험편의 비소화면적은 2.0~19.0% 감소하였다. 그러나, 붕산/5붕산암모늄으로 처리된 경우 비감쇠면적이 공시험편보다 21.2% 증가하였다. 붕소 화합물로 처리한 시험편의 최대일산화탄소 농도는 0~25% 감소되었다. 이것은 직업안전위생관리국(Occupational Safety and Health Administration, OSHA) 허용기준의 1.6~2.2배의 치명적인 독성을 발생하는 것으로 측정되었다. 붕소화합물은 일산화탄소 감소에는 효과적이었으나 OSHA의 허용기준에는 미치지 못하였다. 붕소화합물은 편백나무의 연소성을 두 번째_최대산소 소모율에 대하여 5.3~18.9%, 최대일산화탄소 발생에 대하여 0~25% 억제하였다.
산업화에 따른 역기능으로 인해 자연생태환경이 파괴되고 있는 현실은 인류를 위협하고 있는 것이 사실이다. 그 중 산업화가 되기 이전부터 인류와 함께 공존해 온 야생생물의 멸종 위기는 곧 인류가 지구상에서 사라질 수 있다는 경고의 메시지이기도 하다. 이에 본 연구에서는 궁극적으로는 자연생태환경보호를 도모하고자 야생생물 보호에 초점을 맞춰서 진행한다. 이러한 야생생물 보호는 단지 보호 차원에서 끝나는 것이 아니라, 자연생태계의 다양성 보전을 바탕으로 이루어지는 각종 생물의 종이 지닌 유전자의 다양성으로 인한 유용한 경제적 가치를 생각해 볼 수도 있는 것이며, 사라진 종들에게서는 결코 회복될 수 없는 특징을 생각해 보면 우리에게 처해진 현실을 해결하는 것이 얼마나 시급한 문제안가 하는것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서 우선 야생동 식물에 대한 개념정리와 생존위협 원인을 분석하여 야생동 식물 보호에 대한 이론적 고찰을 시도하고, 다음으로는 현행 보호입법의 문제점을 짚어보며 외국의 입법례를 통해 우리가 수용해야 되는 부분에 대해 정리한다. 나아가 앞서 언급한 내용을 바탕으로 현재 시행되고 있는 보호법의 한계를 극복할 수 있도록 법률의 체계적인 정비를 모색해 보고, 제도적 측면에서도 외국의 보호제도를 수렴하여 제도적인 대책까지 마련하고자 한다.
Numerical study was conducted to clarify effects of added $CO_2$ for the downstream interaction between $H_2$-air and CO-air premixed flames in counterflow configuration. The reaction mechanism adopted was Davis model which had been known to be well in agreement with reliable experimental data. The results showed that both lean and rich flammable limits were reduced. The most discernible difference between the two with and without having $CO_2$ addition into $H_2$-air and CO-air premixtures was two flammable islands for the former and one island for the latter at high strain flame conditions. Even a small amount of $H_2$, in which $H_2$-air premixed flame cannot be sustained by itself, participates in CO oxidation, thereby altering the CO-oxidation reaction path from the main reaction route $CO+O_2{\rightarrow}CO_2+O$ with a very long chemical time in CO-air flame to the (H, O, OH)-related reaction routes including $CO+OH{\rightarrow}CO_2+H$ with relatively short chemical times. This intrinsic nature alters flame stability maps appreciably. The results also showed that chemical effects of added $CO_2$ suppressed flame stabilization. Particularly this phenomenon was appreciable at flame conditions which lean and rich extinction boundary was merged. The detailed discussion of chemical effects of added $CO_2$ was addressed to the present downstream interaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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