액체 연료를 사용하는 가스터빈 연소기에서의 분무 및 연소 특성을 알아보기 위해 본 연구에서는 KIVA-3V를 이용하여 애뉼러형 모형 가스터빈 연소기에서 Jet-A의 분무와 연소에 의한 열유동 현상을 수치해석을 통하여 연구하였다. 홀을 통해 유입되는 냉각유동이 있을 경우, 유입 유동이 최적화되지 않으면 액체연료의 분무는 주위 유동장의 영향을 크게 받아 후류에서 SMD가 증가하고, 등가비의 수직적 분포가 일어나기 어렵게 된다. 화염이 연소실의 중앙 부분에서 좌우로 넓게 발생하며, 유동에 의해 화염의 후류가 갈라지는 현상이 있었으며 이로 인해 화염중심부가 분리되고 국소적인 고온부가 생성되어 NO의 발생이 증가하는 영역이 발생하였다.
본 연구에서는 액체 추진제 로켓엔진의 연소기에 주로 사용되는 액체 동축 스월형 분사기의 분무특성을 예측할 수 있는 모델을 개발하여 분무 연소장을 계산하기위하여 개발된 KIVA의 환경에 적합하도록 유도하였다. 액막의 분열에는 선형 안정성 이론을 도입하여 장파와 단파의 영역을 모두 고려할 수 있는 모델을 개발하였고 점성이 고려된 수력학적 해석을 통해 초기의 액막 두께와 분무각 및 분사 속도를 예측하였다. 또한 개발된 분무 모델에 대한 난류 모델의 적합성을 평가하여 RNC $k-{\varepsilon}$ 모델이 적합함을 알았다. 이러한 모델의 평가를 바탕으로 액체로켓엔진에 장착되는 분사기에서 생산되는 분무의 특성을 실험 결과와 비교하였고, 분열 길이, 분무각 및 SMD가 정성적, 정량적으로 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.
In this study, quantitative measurement of nitric oxide concentration distributions visualization were investigated in the laminar $CH_4/O_2N_2$ nixed flame by Planar laser-induced fluorescence(PLIF). The NO A-X (0,0) vibrational band around 226nm was excited using a XeCl excimer-pumped dye laser. Selecting an appropriate NO transition minimizes interference from Rayleigh scattering and $O_2$ fluorescence. The measurements were taken in $CH_4/O_2N_2$ premixed flame with equivalence ratios varying from $1.0{\sim}1.6$, and a fixed flow rate of 3slpm. NO was found to produce primarily between an inner premixed and an outer nonpremixed flame front, and total NO concentration is raised when equivalence ratios increase. These results suggest that prompt NO is likely to contribute to MO formation in $CH_4/O_2N_2$ premixed flame. Furthermore, this trend was well matched with previous works.
본 연구에서는 스퍼터링(sputtering)에 의해 Mg 함량을 달리하여 제작한 Al-Mg 합금막의 열처리 유 무별 부식 및 방식 거동을 확인하고자 내식성 평가 및 분석을 실시하였다. 내식성 평가는 염수분무시험을 통해 이루어졌으며, 염수분무시험 후 생성된 부식생성물은 SEM, EDS, XRD 평가 기법을 이용하여 초기 중기 후기 단계로 나누어서 분석을 실시하였다. 이상의 결과를 통해서 부식 진행 단계 별로 내식성에 미치는 부식생성물의 영향을 확인할 수 있었으며, Mg 함량에 따른 열처리 유 무 별 Al-Mg 합금막의 방식 메커니즘을 규명할 수 있었다.
최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.
횡방향으로 유입되는 공기유동에서 연료 제트의 액주 및 액적영역의 궤적에 관한 연구를 수행하였다. 실험방법으로는 직접사진촬영방법과 평면레이저유도형광 기법을 사용하여 분석하였다. 본 연구의 목적은 공기유동 방향에 수직으로 분사되는 분무와 분사각도의 분무에서 궤적에 대한 경험식을 도출하여 기존 연구결과와 비교분석하고, 대향분사에서의 궤적에 대한 경험식을 도출하는데 있다. 실험을 통하여 액주 및 액적 영역의 궤적은 연료분사차압, 공기의 유속, 분사기 지름 크기, 분사각도에 의하여 결정되며, 정방향의 분무와 대향분사 결과에 있어서는 실험식 상수의 차이가 있음을 확인하였다.
최근 육종개량의 발전과 성과로 인하여 대형화되었지만 고밀도 사육에 의해서 하절기 열사병과 심한 더위로 인한 생산성 저하가 큰 문제로 혹서기에 대두되고 있어 그 대응책을 반드시 세워야 할 것이다. 하절기 온도관리 대책으로서는 계사내의 공기유통을 좋게 하는 것이 가장 기본이므로 충분한 환기에 의해 닭의 체감온도를 낮추어 주게 되는 것이다. 그러나 우리나라와 같이 여름철의 기후 특성이 고온다습한 경우는 습도가 높아지게 되면 체감온도는 낮아지지 않는다. 그러므로 계사내의 습도를 저하시키기 위해서 환기휀 등을 이용해 깔짚과 계분을 건조시키는 것도 한가지방법이다. 일반적으로 열사병 대책으로 실시하고 있는 방법으로서는 입기구에 물 분무, 지붕에 물 분무, 계사내의 미세한 분무냉각 등 물을 이용하는 방법이나, 환풍기의 설치, 닥트송풍을 이용한 방법, 거칠고 얇은 그물에 의한 차광 등의 방법으로 온도를 낮게 할 수가 있다. 특히 산란계의 경우 여러 연구보고 자료에 의하면 산란계를 고온 환경에서 사육할 경우 난각질이 저하된다고 하는 보고가 많이 있다. 1일 중에 환경온도를 주기적으로 변화시킨 경우는 일정하게만 유지해 주는 환경온도에 비해서 난각질과 난각강도는 낮아지게 된다. 또한 산란계에 있어서 간헐점등에 대해서는 에너지 수준을 줄이는 기술, 또는 사료절감을 유도하는 방법은 계속 연구되고 있다. 따라서 다음은 하절기 산란$\cdot$육계사의 적온유지를 위한 온도관리 사례에 대하여 이야기하고자 한다.
소형 회전연료 분사장치의 분열과정 특성을 연구하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 이러한 분열과정의 특성을 이해하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer)시스템을 사용하여 분무입자의 크기와 속도를 측정하였다. 또한 Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화하였다. 실험결과 Injection Orifice로부터 생성된 액주는 회전수에 의해 지배되고, SMD(Sauter Mean Diameter)와 분무특성은 Injection Orifice의 직경에 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
Spray characteristics of conventional diesel fuel and bio-diesel fuel(methyl-ester of soybean oil) were compared, in terms of spray tip penetration and spray angle, by using a commercial high pressure common rail injection system for light-duty DI Diesel engines. The experiments were carried out under the non-evaporating condition at ambient density(8.8, $15.6 kg/\textrm{m}^3$) and injection pressure(75, 135 MPa). The experimental method was based on a laser sheet scattering technique. Spray tip penetrations of bio-diesel fuel were longer, on the whole, than those of conventional diesel fuel, except for lower injection pressure(75 MPa) under lower ambient density$(8.8 kg/\textrm{m}^3)$. But spray near angle and spray far angle of bio-diesel fuel were smaller than those of conventional diesel fuel, implying spray angle is related to the growth rate of spray tip penetration. The experimental results of spray tip penetration agreed well with the calculated values by the Wakuri et al.'s correlation based on the momentum theory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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