• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제8권4호
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• pp.175-183
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• 2014

To visually and chemically verify the rainout of soot particles, a model experiment was carried out with the cylindrical chamber (0.2 m (D) and 4 m (H)) installing a cloud drop generator, a hydrotherometer, a particle counter, a drop collector, a diffusing drier, and an artificial soot particle distributer. The processes of the model experiment were as follows; generating artificial cloud droplets (major drop size : $12-14{\mu}m$) until supersaturation reach at 0.52%-nebulizing of soot particles (JIS Z 8901) with an average size of $0.5{\mu}m$-counting cloud condensation nuclei (CCN) particles and droplets by OPC and the fixation method (Ma et al., 2011; Carter and Hasegawa, 1975), respectively - collecting of individual cloud drops - observation of individual cloud drops by SEM - chemical identifying of residual particle in each individual droplet by SEM-EDX. After 10 minutes of the completion of soot particle inject, the number concentrations of PM of all sizes (> $0.3{\mu}m$) dramatically decreased. The time required to return to the initial conditions, i.e., the time needed to CCN activation for the fed soot particles was about 40 minutes for the PM sized from $0.3-2.0{\mu}m$. The EDX spectra of residual particles left at the center of individual droplet after evaporation suggest that the soot particles seeded into our experimental chamber obviously acted as CCN. The coexistence of soot and mineral particle in single droplet was probably due to the coalescence of droplets (i.e., two droplets embodying different particles (in here, soot and background mineral particles) were coalesced) or the particle capture by a droplet in our CCN chamber.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.209-212
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• 2012

This study was performed to analyze coal flames and measure tar and soot yields and structures of chars for two coals depending on the volatile content by the LFR(Laminar Flow Reactor) which can be applied to a variety of coal researches. The results show that volatile contents and oxygen concentration have significant influence on length and width of the soot cloud and it also indicate that the length and width of the cloud in condition of combustion decrease than those of pyrolysis atmosphere. Until the sampling height reach at 50 mm, the tar and soot yields of Berau (Sub-bituminous) coal contained relatively lots of volatile matters are less than those of Glencore A.P. (Bituminous) coal. On the other hand, tar and soot yields of Berau coal are higher than those of Glencore A.P. coal by reacted residual volatile matter. In addition, the images of samples obtained from the particle separation system of the sampling probe support for above results with the yields, and the pore development of char surface by devolatilization.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제3권1호
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• pp.17-26
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• 2002

The authors have reported significant reductions in particulate emissions of diesel engines by generating strong turbulence during the combustion process. This study aims to identify optimum conditions of turbulent mixing for effective soot reduction during combustion. The experiments were conducted with a constant volume combustion vessel equipped with abet-generating cell, in which a small amount of fuel is injected during the combustion of the main spray. The jet of burned gas from the cell impinges the main flame, causing changes In the mixing of fuel and air. Observation was made for a variety combinations of distances between spray nozzle and Jet orifice at different directions of impingement. It Is shown that compared with the case without Jet flame soot decreases when the jet impinges. When the jet is very close to the flame, it penetrates the soot cloud and causes little mixing. There were no apparent differences in the combustion duration when the direction of impingement was varied, although the mechanisms of soot reduction seemed different. An analysis of local turbulent flews with PIV (Particle image Velocimetry) showed the relationship between the scale of the turbulence and the size of the soot cloud.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.42-48
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• 2014

미분탄의 연소 또는 열분해 과정으로부터 발생하는 tar-soot는 복사 열전달 및 질소산화물의 추가적인 발생 원인이라는 관점에서 의미 있게 다루어지고 있다. 최근 저열량탄이 증가함에 따라 시멘트의 원료로 재활용되던 석탄회에서 다량의 미연분과 tar-soot가 포함되어 오히려 다시 반입되는 사례가 빈번해지고 있다. 따라서 본 연구에서는 저열량탄 사용 확대에 따른 혼탄연소 조건에서 tar-soot의 배출특성을 살펴보기 위해 반응기로써 LFR(Laminar Flow Reactor)을 적용하였으며, 연료로는 현재 국내발전소에서 사용 중인 역청탄 2종(MOUNTAIN, MACARHTUR)과 아역청탄(KPU)을 이용하여 단탄별 tar-soot 배출특성과 혼소비에 따른 배출특성을 화염의 구조 변화와 함께 측정하였다. 휘발분이 많은 아역청탄의 soot cloud 길이는 역청탄에 비해 길었지만 전체적인 화염 길이는 짧아졌다. 단탄별 실험결과에서는 역청탄의 tar-soot 발생량이 아역청탄의 발생률보다 높았으며 역청탄 중 휘발분 함량이 많은 MOUNTAIN탄이 상대적으로 휘발분 함량이 적은 MACARHTUR탄의 tar-soot 발생률보다 높았다. 혼소시에는 단탄의 연소특성과는 다른 새로운 특성을 나타내었으며 저열량탄과 혼소되는 역 청탄의 종에 따라 tar-soot 발생량이 지배되는 것을 확인하였으나 혼소비에 따른 평균적 특성이 아닌 완전히 차별되는 배출특성을 나타냄에 따라 석탄의 등급에 따라 최적의 혼소비를 찾아서 연소시키는 것이 tar-soot 발생량을 줄일 수 있는 방법임을 의미한다.

• 한국안전학회지
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• 제17권4호
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• pp.66-70
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• 2002

The transient soot distributions within the region bounded by the droplet surface and the flame were measured using a full-filed light extinction technique and subsequent tomographic inversion using Abel transforms. The soot volume fraction results for n-heptane droplets represent the first quantitative assessment of the degree of sooting for isolated droplets burning under microgravity condition. The absence of buoyancy(which produces longer residence times) and the effects of thermophoresis produce a situation in which a significant concentration of soot is produced and accumulated into a soot-cloud. Results indicate that indeed the soot concentration within the microgravity droplet flames(with maximum soot volume fractions as high as ~60ppm) are significantly higher than corresponding values that are reports for normal-gravity flames. This increase in likely due to longer residence times and thermophoretic effects that manifested under microgravity conditions.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1222-1233
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• 1990

본 연구에서는 급속압축장치에서 실현된 단발분무하염내의 매연을 레이저음영 사진법에 의하여 가시화하고, 화염내의 매연농도의 시간적, 공간적분포를 조사한다. 또 전보에서 측정된 비증발분무내의 당량비분포와 비교검토하여 디젤화염내의 매연 생 성기구를 고찰하고, 분위기조건에 따른 착화지연이 매연생성에 미치는 영향 및 매연생 성과 열발생율과의 관계를 밝힌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1034-1042
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• 2012

본 연구에서는 다양한 석탄 연구에 적용되고 있는 층류 반응기(LFR)를 이용하여 열분해와 연소 분위기에서 탄종에 따른 화염형상을 분석하였고, 휘발분 함량이 다른 두 석탄의 타르와 수트의 발생률을 구하였으며 이를 촤 입자의 표면적 및 표면 형상 변화와 함께 비교하였다. 본 연구에서 사용된 층류 반응기는 화염형상을 가시적으로 분석하기에 뛰어나므로 석탄이 반응할 때 생성되는 수트 클라우드를 측정하여 그 형상 변화를 근거로 탈휘발의 종료 지점을 가정하였다. 휘발분 함량이 많은 Berau 탄은 Glencore A.P. 탄보다 수트 클라우드의 폭과 길이가 증가하였고, 연소 분위기에서는 촤와 수트의 산화반응에 의하여 열분해 때보다 화염과 수트 클라우드의 길이가 짧아지면서 더 밝은 빛을 내었다. 포집높이 50 mm까지에서는 휘발분 함량이 많은 Berau 탄의 타르와 수트 발생률이 Glencore A.P. 탄보다 작았다. 이는 석탄 연료의 조성 중 Berau 탄내에 상대적으로 높은 산소 성분의 함량과 OH- 같은 라디칼들로 인해 타르가 산화되기 때문이다. 반면에, 50 mm 이후부터는 Berau 탄이 Glencore A.P. 탄보다 더 많은 타르와 수트의 발생률이 나타나며 탄종간에 수트 발생률의 역전현상이 일어나는데 이는 촤 입자 내부의 휘발물질과 탈휘발 과정에서 생성된 화염 속의 잔여 타르 및 light gas 성분이 반응하여 수트를 발생시켰기 때문이다. 이를 통해서 석탄 내의 휘발분의 함량과 산소농도는 수트 클라우드의 길이와 폭에 명확한 영향을 주며, 수트 발생률에 매우 중요한 인자라는 것을 확인할 수 있었다. SEM과 B.E.T.의 결과로부터 탈휘발이 종료된 후에도 촤 입자 내부의 잔존 휘발물들이 분출되면서 타르와 수트가 발생함을 확인할 수 있었고, 각 탄의 휘발분 함량과 기공의 발달 차이를 통해서 100 mm 이후에 나타난 타르와 수트의 발생률 역전 현상을 설명할 수 있었다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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• pp.51-54
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• 2003

We analyzed radiative properties of aerosols, $CO^{2}$ and clouds using Optical Properties of Aerosols and Clouds(OPAC) and the Column Radiation Model (CRM). From OPAC, if the soot component is disregarded, dust-like components depict the highest extinction values in the solar spectral range and the lowest. single scattering albedoes, which are attributable to the presence of large particles. In the dust aerosol, the high absorptivity in the infrared may induce a warming of the lower atmospheric layer in the nighttime. The radiative properties of aerosols, clouds and double $CO^{2}$ using the CRM model at Seoul (37N, 127.4 E) on 3 April 2003 were calculated. The solar zenith angle is 65˚ and the surface albedo is 0.1836 during the clear day. The aerosol optical depth change 0.14 to 1.7, which is derived during Asian dust days in Korea. At this time, abedo by aerosols is considered as 0.3. In cloudy condition, the short wave cloud forcing on both the TOA and the surface is -193.89 $Wm^{-2}$ and -195.03 $Wm^{-2}$, respectively, and the long wave cloud forcing is 19.58 $Wm^{-2}$ and 62.08 $Wm^{-2}$, respectively. As a result, the net radiative cloud forcing is -174.31 $Wm^{-2}$ and -132.95 $Wm^{-2}$, respectively. We calculate also radiative heating rates by double $CO^{2}$ during the clear day. The $CO^{2}$ volumn mixing ratio is 3.55E-4.