Study of Behavior Characteristics of Impinging Spray of Emulsified Fuel

In this study, to investigate the effect of spray behavior characteristics, we induce the mixing ratio of emulsified fuel using impinging spray. We formulate the emulsified fuel by mixing diesel and hydrogen peroxide($H_2O_2$). We set the temperature of the heating plate to $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, and $250^{\circ}C$, and set the injection pressures to 400, 600, 800, and 1000bar. The surfactants for the emulsified fuel mixture, which were mixed span80 and tween80 was mixed as 9:1, were fixed to 3% of the total volume of the emulsified fuel. We set the mixing ratio of $H_2O_2$ in the emulsified fuel as emulsified fuel(EF)0, EF2, EF12, and EF22. Further, we visualize the evaporation impinging spray using the Schlieren method. Based on the results of this study, we found that a higher temperature and injection pressure of the heating plate impingement led to the active diffusion of the fuel vapor, which promoted emulsified fuel evaporation. When the emulsified fuel is utilized in an actual engine, because of the temperature-drop effect of the combustion chamber, which is due to the evaporation of $H_2O_2$ in fuel and faster mixture formation is expected to decrease the engine emissions.

에멀젼연료 충돌분무의 거동특성에 관한 연구

본 연구는 디젤-과산화수소 에멀젼연료의 충돌분무를 대상으로 과산화수소의 혼합비가 증발분무 거동특성에 미치는 영향을 조사하였다. 에멀젼연료의 증발을 위해 온도조절이 가능한 가열판을 사용하여 온도를 $150^{\circ}C$, $200^{\circ}C$ 및 $250^{\circ}C$로 각각 설정하였고, 연료 분사압력을 400bar, 600bar, 800bar 및 1000bar로 설정하여 분사압력이 에멀젼연료의 증발특성에 미치는 영향을 확인하였다. 에멀젼연료의 혼합을 위 한 계면활성제로 span80과 tween80을 9:1의 비율로 혼합하여 에멀젼연료 전체 체적의 3%로 고정하였고 과산화수소의 혼합비율을 EF(Emulsified Fuel)0, EF2, EF12 및 EF22로 설정하여 디젤연료와 혼합하였다. 또한 에멀젼연료 증발 충돌분무의 가시화를 위해 슐리렌방법을 적용하였다. 본 연구의 결과로서 충돌하는 가열판의 온도와 분사압력이 높을수록 에멀젼연료 증발 촉진으로 연료 기상의 확산이 활발해지는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 실제엔진에 에멀젼연료를 사용할 경우 연료 내 과산화수소 증발에 의한 연소실 온도 저하효과와 함께 보다 신속한 혼합기 형성은 엔진배출물의 감소를 일으키는 것으로 기대된다.