Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권5호
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pp.818-826
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2004
The spray-induced mixing characteristics and thermal decomposition of aqueous urea solution into ammonia have been studied to design optimum sizes and geometries of the mixing chamber in SCR(Selective Catalytic Reduction) system. The cold flow tests about the urea-injection nozzle were performed to clarify the parameters of spray mixing characteristics such as mean diameter and velocity of drops and spray width determined from the interactions between incoming air and injected drops. Discrete particle model in Fluent code was adopted to simulate spray-induced mixing process and the experimental results on the spray characteristics were used as input data of numerical calculations. The simulation results on the spray-induced mixing were verified by comparing the spray width extracted from the digital images with the simulated Particle tracks of injected drops. The single kinetic model was adopted to predict thermal decomposition of urea solution into ammonia and solved simultaneously along with the verified spray model. The hot air generator was designed to match the flow rate and temperature of the exhaust gas of the real engines The measured ammonia productions in the hot air generator were compared with the numerical predictions and the comparison results showed good agreements. Finally, we concluded that the design capabilities for sizing optimum mixing chamber were established.
Silica powders with spherical shape and narrow size distribution were prepared by large-scale ultrasonic spray pyrolysis applying the droplet classification apparatus. On the other hand, silica powders prepared by large-scale ultrasonic spray pyrolysis without droplet classification apparatus had broad size distribution. Droplet classification apparatus used in this paper applied the principles of cyclone and dispersion plate with small holes. The droplets formed from the ultrasonic spray generator applying the droplet classification apparatus had narrow size distribution. The droplets with fine and large sizes were eliminated by droplet classification apparatus. The optimum flow rate of the carrier gas and diameter of the hole of the dispersion plate were studied to reduce the size distribution of the silica powders prepared by large-scale ultrasonic spray pyrolysis. The size distribution of the silica powders prepared by large-scale ultrasonic spray pyrolysis at the optimum preparation conditions was 0.76.
This study aims to investigate injection rate and microscopic spray characteristics of diesel fuel containing fine air bubble (FBD). fine bubble was generated by cavitation theory using bubble generator. Fuel spray was injected into constant volume chamber and visualized by high speed camera. The injection rate data was acquired with bosch tube method. Injection rate of finebubble diesel was very similar with that of diesel. It showed slightly faster injection start by 5 ㎲ attributed to the low viscosity characteristics. In microscopic spray visualization, fine bubble diesel spray showed unsymmetric spray shape compared with diesel spray. It also showed very vigorous spray atomization performance during initial spray development. Improved atomization was also attributed to the low viscosity and surface tension of finebubble diesel fuel.
In this study, experimental study on atomization characteristics of the fuel spray impinging on the wall was at different wall distances and angles of wall inclination. The fuel injection system was composed based on the common rail system. and the injection signal was synchronized by the delay generator. The atomization characteristics of the injected spray were analyzed in terms of the SMD and velocities which were measured by using the phase Doppler particle analyzer system. It is revealed that the free spray is atomized actively above 50mm form the injector tip. In the cases of the impinged spray, the 5MD and velocity of the impinged spray are smaller than those of the free spray. The impinged spray has the maximum near the 35mm of the radial distance from the injector axis, and the atomization performance is enhanced with the decrease of the wall distance.
본 연구에서는 미세 액적을 발생시키는 액적 발생 장치를 개발 제작하고 이에 대한 성능 평가를 실시하였다. 액적 발생 장치는 spray-evaporation method를 기초로 제작하였으며, 0.3mm, 0.5mm의 오리피스를 사용하였다. 압축 공기 공급 압력을 1bar에서 4bar로 증가시키면서 공급 압력에 따른 발생되는 액적 크기의 미세 정도를 비교하였다. 또한 SMPS(Scanning Mobility Particle Sizer)와 OPC(Optical Particle Counter)를 이용하여 서로 다른 오리피스를 장착한 액적 발생 장치에서 발생되는 액적의 크기 분포를 측정하였다. 연구 결과, 0.3mm 오리피스를 장착한 장치에서 발생되는 액적은 $0.3{\mu}m$ 인근의 크기가 가장 많았으며, 미립화되는 입자는 매우 안정적이었다. 또한 0.5mm 오리피스를 장착한 장치가 0.3mm 오리피스를 장착한 장치에 비해 발생되는 액적의 크기가 큰 것으로 나타났다. 이러한 액적 발생 장치는 입자의 미세한 응집 현상이 나타나는데, 이것은 내부 액체가 미세한 액적으로 미립화되어 분사되기 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서 제작한 액적 발생 장치는 미세 입자를 미립화하기 위한 에어로졸 발생 장치로 사용 가능한 것으로 판단된다.
After burner which is main part of inert gas generator(IGG) is studied for the development of IGG. The results of many experimental equations are applied to estimate characteristics of the spray nozzle and evaporation of spray, and selected the optimum design point of after burner. The selected design point of after burner are validated experimentally through the pilot plant of after burner. The flame stability is favorable at design point(150mm), that distance from stabilizer to nozzle. The emission of $NO_x$ and CO is lower than gas turbine combustor which was used in primary combustor.
본 연구는 Kerosene-LOx를 추진제로 하는 가스발생기용 스월 동축형 인젝터의 리세스 길이에 따른 내부 유동의 특성 파악을 목표로 하였다. 리세스 길이는 분무 안정성, 내부 LOx post 손상 등에 영향을 미치는 중요한 요소로 액막두께, 매니폴드 압력 측정 및 내부 유동 가시화를 통해 리세스의 영향을 분석하였다. 또한, 리세스 길이에 따른 내부 또는 외부 인젝터 각각의 분무특성도 살펴보았다.
Spray visualization of a vaporizer fuel injection system of a micro turbo jet engine was experimentally studied. The fuel heating by combustion was simulated by the high pressure steam generator and combustor inlet air from the centrifugal compressor was simulated by compressed air stored in the high pressure air tank. Spray visualization was performed with single vaporizer, and then six vaporizers which are same number of micro turbojet engine were used. As a results, the spray characteristics of the vaporizer were understood with pressure difference of the combustor inlet air and the fuel supply pressure. Spray angles with three types of vaporizer configuration were measured. In the results, guide vane configuration has a wider spray angle than the straight tube and smooth curve tube with a swirler, so it is expected that the fuel will be effectively distributed inside the combustor flame tube.
The utilization of resonance should be considered to get the maximum effect of ultrasonic to atomize liquid. The ultrasonic generator, transducer, horn, and all attached parts are used to produce the resonance, and specially the characteristics of liquids such as liquid load, property, and etc., for the liquid atomization affinity are considered. In this study, the variable device of liquid load was made and distilled water and city water selected as experimental liquids were sprayed by a twin-fluid spray method and their diameters, distributions, and spray quantum of spray droplets were measured by the light scattering system. And all data were observed, compared and considered relatively. In results, a lot of phenomena of liquid atomization affinity by ultrasonic appeared in accordance with liquid loads, namely head h.
본 연구는 30톤급 엔진 개발에 필요한 실물형 가스 발생기를 개발하는 과정에서 분사기 LOx post에 발생한 손상에 대해 기술하였고 손상에 대한 원인 분석에 대해 논의하였다. 4분사기, 실물형 가스발생기 및 1차 재설계된 분사기에 대한 연소시험 결과를 기술하였고 이에 대한 원인으로 연소 불안정, 종단시 purge, LOx 분무의 낮은 모멘텀, 작은 recess number, 적은 LOx 분사기 유량, 큰 분무 각도 등이 주원인임을 알 수 있었다. 이 분석 결과에 따라 recess number를 증가, 분사기 LOx 및 연료 분무각 증가, LOx post 외벽과 연료막 사이 간격 축소, LOx post 벽 두께 증가의 방향으로 분사기에 대한 재설계가 이루어졌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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