Soot Formation Characteristics of Concentric Diffusion Flames with Mixture Fuels

이중동축류 화염을 이용한 혼합연료의 매연생성 특성에 관한 연구

The synergistic effect of ethylene/propane and ethylene/methane mixtures on soot formation is studied experimentally with a concentric co-flow burner. The integrated soot volume fractions, laser light scattering signal and PAH concentrations are measured for different fuel supply configurations. The synergistic effect in ethylene/propane diffusion flames is found to be affected not only by the composition of mixture but also by the way of mixing. Comparing to the homogeneously mixed ethylene/propane case, the increase of soot formation is observed when propane is supplied through the inner nozzle, while the decrease is observed when propane is supplied through the outer nozzle. However, the measured PAH concentration distributions are inconsistent with the current view of the synergistic effect of ethylene./propane mixture on soot formation. Virtually no synergistic effect is observed in ethylene-methane flames regardless of the fuel supply configuration, which suggests the important role of $C_3$ species produced during the propane pyrolysis process for the synergistic effect.

이중동축류 버너를 사용하여 에틸렌/프로판 및 에틸렌/메탄 혼합 연료의 매연생성 상승효과와 관련된 매연생성 메커니즘을 이해하기 위한 실험을 수행하였다. 매연체적분율, 광산란신호 및 PAH 형광신호를 측정한 결과 다음을 알 수 있었다. 에틸렌/프로판 혼합연료에서 연료공급 위치의 변화에 따른 매연생성특성의 변화는 대부분 synergistic 효과와 관련되는 것임을 알 수 있었다. 그러나 에틸렌/메탄 혼합연료의 경우 연료공급의 위치변화가 매연생성에 크게 영향을 주지 않았다. PAH 분포는 synergistic 효과에 의한 매연 생성 특성의 변화와 일관성이 없는 것이 관찰되었다. 따라서 synergistic 효과에 대한 PAH의 역할에 대한 이해가 필요함을 알 수 있었다.