The characteristic of constant volume micro combustor was investigated experimentally. The shape of micro combustor was cylindrical and has row aspect ratio or has relatively large diameter compared with chamber height. Diameter and chamber height was varied to investigate the geometric effect of combustor on the flame propagation. Diameter of 15 mm and 7.5 mm was designed while chamber height was designed to be 1mm, 2mm, and 3mm. The effect of initial pressure was also investigated parametrically from 1bar to 3bar. The gas used in this study was stoichiometric mixture of methane and air. The maximum pressure achieved in down scaled combustors was lower than that of conventional combustor because heat loss to wall was dominant as expected. The maximum pressure responded favorably with the change of height of combustor and the initial pressure, the maximum pressure was also increased. The flame propagation was possible when the specific condition was satisfied. Although the quenching distance of stoichiometric mixture of CH4 and Air is 2.5 mm, the flame could propagate even under quenching distance as the initial pressure increased.
Minimum ignition energies of hydrogen/air and methane/air mixtures have been investigated numerically by solving unsteady one-dimensional conservation equations with detailed chemical kinetic mechanisms. Initial kernel size needed for numerical calculation is a sensitive function of initial pressure of a mixture and should be estimated properly to obtain quantitative agreement with experimental results. A simple macroscopic model to determine minimum ignition energy has been proposed, where the initial kernel size is correlated with the quenching distance of a mixture and evaluated from the quenching distance determined from experiment. The simulation predicts minimum ignition energies of two sample mixtures successfully which are in a good agreement with the experimental data for the ranges of pressure and equivalence ratio.
Interruption tests were conducted using the same circuit breaker for an initial pressure of SF6 0.5 MPa (gauge pressure) and CO2 mixture 1.0 MPa, 0.8 MPa, and 0.6 MPa. The pressure-rises in the compression and thermal expansion chambers were measured for verifying the computational results using a simplified synthetic test facility. Further, the possibility of the CO2 mixture substituting SF6 gas was confirmed. Moreover, in view of the thermal recovery capability, it has also been confirmed that the pressure of the CO2 mixture can be reduced almost to the same value as that of the SF6 gas by optimizing the design parameters of the interrupter.
To investigate only the effects of the stratified mixture distribution on initial flame propagation and combustion characteristics, the instantaneous equivalence ratio in the spark plug gap and combustion pressure were measured simultaneously In a constant volume chamber, To induce the stratified propane-air mixture distribution near the spark plug, counter-flow typed mixture injection system was used under the constant mean equivalence ratio $\Phi$$\_$mean/= 1.0 The instantaneous equivalence ratio was measured by a single-shot Raman scattering with narrow-band KrF excimer laser. The measuring error was within the limit of $\pm$ 3.5% provided that the proposed method was applied to the measured Raman signals. Judging from mass fraction burned derived from the measured pressure, the optimum combustion characteristics were shown under the condition that the local equivalence ratio in the spark plug was near 1.28$\pm$0.04, and these characteristics were more remarkable at the initial stage of combustion.
A rigorous dynamic simulation was performed in binary gas mixture H$_{2}$/CO (70:30 vol.%) to determinate start-up operating conditions of PSA(Pressure Swing Adsorption) processes. The rigorous dynamic model for the PSA process contains an Ergun equation for expressing the pressure drop in a bed, and valve equations to compute the boundary pressure change of the bed. As the result of the continuous dynamic simulation of 100 operating cyles in various initial conditions, the unsteady-state appeared in the early period and the cyclic steady-state came out about 20th cycle in feed condition and vaccum condition, and 30th cycle in pure H$_{2}$ condition. As time goes by valve equations made change the pressure at each end of the bed in ressurization, countercurrunt-depressurization and pressure equalization steps. The H$_{2}$ purity and the recovery is 99.99% and 86.73% respectively, which is slightly higher than the experimental data. Main contributiion of this study includes supplying fundamental technologies of handling combined variables PSA processes by developing rigorous models.
The effects of the concentration and the pressure of reactants on laser output were reported in the previous study. The present study is made of the following main parameters on laser characteristics; the initial temperature of the reaction mixture, inert gas (He) added in the reaction mixture, and the level of initiation as a function of time. As the initial temperature of reaction mixture decreases, both the output energy and the duration time increase. Especially, the output energy is linearly proportional to the inverse of the initial temperature. In order to obtain a proper lasing for a given condition, a sufficient amount of He must be added: The optimum ratio of [He] to $[D_2\;+\;F_2\;+\;CO_2]$ is found to be greater than 2. In addition, the time dependence of level of initiation (TDLI) shows no significant difference in total output energy from that of the premixed model, but only the power profile.
A cylindrical constant volume combustion bomb is used to investigate the combustion characteristics and to analyzer the heat quantity of inhomogeneous charge methane-air mixture. To analyze the heat quantity, some definitions including the CHR ratio, the UHC ratio and the HL ratio are needed and are calculated. It is shown that the effect of stratification is not significant in case of the overall excess air ratio of 1.1, mainly due to the higher heat loss and lower thermal efficiency compared to those of homogeneous condition. In the case of the overall excess air ratio of 1.4, as the initial charge pressure decreases, the CHR ratio has been decreased while the HL ratio has been increased, Generally, as the initial charge pressure increases, the amount of injection mixture has been decreased and has resulted in lower mean velocity and turbulence intensity for injection mixture. Also, the injected mixture is too rich to result in mixing deficiency in combustion chamber. From these results, it could be possible to acquire the improvement of thermal efficiency and the reduction of heat loss simultaneously through the 2-stage injection in CNG direct injection engine.
Diesel and gasoline engines will be used as main power system of automobiles. Recently, engine downsizing is widely applied to both gasoline and diesel engines in order to improve fuel economy and exhaust emissions. Engine downsizing means small engine combustion chamber with higher combustion pressure. Therefore, spray and combustion process should be investigated under these high pressure and temperature conditions. In this study, constant volume combustion chamber which enables easy optical access from six directions was developed. Combustion chamber was designed to resist maximum pressure of 15 MPa and maximum temperature of 2,000 K. Combustible pre-mixed mixture was introduced into combustion chamber and ignited by spark plugs. High pressure and temperature were implemented by combustion of pre-mixed mixture. Three initial conditions of different pressure and density were tested. High repeatability of combustion process was implemented which was proven by low standard deviation of combustion pressure.
A constant volume combustion chamber was used to investigate the combustion characteristics. of homogeneous charge of methane-air mixture under various initial pressure, equivalence ratio and ignition times. The constant volume combustion chamber(CVCC) mostly has been studied by the experiments of visualization until now. So it is needed the numerical analysis of fluid and combustion characteristics in chamber by the more detail simulation. In this paper, the numerical analysis is tried to approach basically the homogeneous charge combustion phenomena under the various conditions, and the combustion phenomena in chamber is numerically analyzed by the commercial FIRE code. As a results, the combustion phenomena which were mean temperature, OH radical and reaction rate in chamber were investigated and it showed that the smallest flame growth occurs for the lean state and the increase of initial charged pressure condition due to the reduced OH radical.
The preparation of $TiB_2$ by SHS in $B_2O_3-Mg-TiO_2$ system was investigated in this study. In the preparation of $TiB_2$, the effect on reactivity and reaction products of the initial pressure of inert gas in reactor, the content of Mg and $TiO_2$ in mixture was investigated. The minimum initial pressure of inert gas in reactor for SHS reaction in this system was 5atm, and as the pressure increased, the concentration of unreacted Mg decreased and combustion temperature increased. At the initial inert gas pressure in reactor of 50atm, the optimum composition for the preparation of pure $TiB_2$ was $B_2O_3+5Mg+TiO_2$. The $TiB_2$ synthesized in this condition had an irregular shape and the particle size of $1\~3{\mu}m$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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