• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.437-444
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• 2005

본 연구는 연료-공기 혼합정도가 불안정 화염 구조와 NOx 배출 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 대기압, 모형 가스 터빈 연소기에서 실험을 수행하였다. 선회각은 $45^{\circ}$이며, 연료-공기 혼합정도는 당량비 0.53에서 0.79 범위에서 0, 50, 100%로 변화시켰다. 화염구조를 파악하기 위해, 당량비 0.79에서 ICCD를 사용하여 위상 동기화된 OH 자발광 이미지를 취득하였다. NOx 배출은 각 상기 실험조건에서 NOx 분석기를 이용하여 취득하였다. 위상에 대한 $OH^*$ 이미지를 취득함으로써 연료-공기 혼합정도가 화염의 구조에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 국소 열방출의 특성을 통해, 연료-공기 혼합정도에 따른 연소불안정이 발생하거나 소멸되는 영역에 대한 정보를 얻을 수 있었으며, 혼합정도에 따른 NOx 농도를 측정함으로써 희박 연소 영역에서는 $\sigma$가 커질수록 NOx 발생이 적음을 확인할 수 있었다. 이런 결과들은 연소불안정 현상의 메카니즘을 이해하는데 중요한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.231-236
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• 2020

물 개질반응 고속선회 소각로 시험 설비를 제작하였다. 개질 반응실과 연소실은 직접 연결이 되게 하였다. 소각로와 집진 장치는 일체형으로 만들어 2중 격벽식 공기 냉각 구조로 만들었다. 송풍기를 집진장치 내부에 내장하여 공간적으로 효율성을 향상시켰다. 집진부의 옆에 부착된 다수의 집진통을 이용하여 분진을 수거하여 백필터가 별도로 필요없는 축류 유동형 다단식 집진장치를 적용하였다. 배출되는 가스 중 다이옥신을 측정한 결과 기준치 이하의 결과를 얻었다. 배출가스와 중금속을 측정한 결과 환경기준치 이하의 결과를 얻었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.636-640
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• 2011

막냉각은 재생냉각채널을 통과하는 추진제의 일부를 연소실 벽면으로 선회 분사하여 연료 과잉 혼합층을 형성함으로서, 벽면 열유속을 감소시키는 효과적인 냉각 방식이다. 본 연구에서는 초임계 압력 조건하에서 분사되는 케로신 막냉각이 재생냉각 연소기 내부의 연소와 냉각 특성에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였으며, 실제 연소기 시제품에 대한 연소시험 결과와 비교하였다. 지속적인 모델의 개선을 통해 향후 냉각설계안에 따른 성능, 냉각, 압력손실, 그리고 무게 등과 같은 상반된 요구조건을 종합적으로 비교/분석하는 설계도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.434-440
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• 2000

The atomization characteristics of air-assist atomizer which is surrounded by a coflowing airstream is investigated. The air-assist, coflow air stream had swirl imparted to them in the same direction with 45 degree's angle swillers. The fuel and air entered the combustor at ambient temperature and the combustor was operated in an unconfined environment. Diesel fuel was used for all the experiments. Drop size and mean velocity are reported for certain distances downstream from the nozzle. The droplet size and velocity measurements were performed using a two-component phase/Doppler particle analyzer and velocity profiles across the entire flowfield are presented.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.492-501
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• 1994

This study is an analysis of the turbulent diffusion flame with swirl flow and the calculated results are compared with experimental data in case of various swirl numbers and air-fuel rations. The mathematical model is restricted to single-phase, diffusion controlled combustion with swirl flow. Values of local flow properties were obtained by solving appropriate differential equation for continuity, momentum, stagnation enthalpy, concentration, turbulence energy, dissipation rate of turbulence energy, and the mean square of concentration fluctuation. The method is proposed for calculating the local probability of chemical reaction based on the use of the probability density function for the mixture fraction.

• 한국연소학회지
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• 제13권3호
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• pp.33-40
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• 2008

Two- and Three- dimensional numerical simulations are carried out to understand the combustion characteristics of LNG-fueled gas turbine combustor for power generation using imported and domestic natural gases. Reacting flow characteristics of the swirl stabilized natural gas combustor were understood from the numerical results with the flow conditions selected from the gas turbine operation data. The thermal influences of different natural gases were very small and the fuel composition and flow rate were considered to be tuned well. The flow structures of the recirculation and combustion region was understood from the comparison of the two- and three-dimensional results. The complexity of the three-dimensional swirl flows inside the gas turbine combustor with multiple swirlers was understood those resulting from the interactions of the stage and pilot burners.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.460-468
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• 2021

본 연구는 multi fan 방식의 "공랭식 연소설비"의 공정관리상의 문제점을 single F.D. fan 으로 대체하여 개선시키기 위해 CFD 진행하였고, 연소로 내 유동조건 변화를 분석하여 문제점을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 연소공기 주입구조를 변경하였고, 구조 변화에 따른 연소효율 개선을 수치해석으로 평가하였다. 또한 실제 연소설비에 수치해석결과를 반영하여 구조개선을 한 후 개선 전·후의 연소효율을 실험적으로 측정하였다. 먼저 기존 Single F.D fan 이 적용된 연소설비에 대한 수치해석을 통해, 2개의 유로로 공급되는 연소공기가 각 유로의 마찰력 차이와 압력의 변화로 인해 연소로 내에서 공급비율이 불규칙하게 되어 선회방식의 연소조건을 위한 축 형태의 난류형성이 어려움을 확인하였다. 이를 개선하기 위해서 연소로에 주입하는 공기 공급 방식을 두 가지로 나누어 수치해석을 하였다. 첫 번째 방식은 연소공기를 외벽에서 180 ~ 360° 회전 후 예열된 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였고, 두 번째는 연소로 내에는 선회할 수 있는 베인(vane) 구조를 적용하여 연소로 밖에서 1차 열교환 후 연소로 내부에 접선방향으로 연소공기가 주입되는 구조에 대하여 검토하였다. 그 결과, single F.D. fan을 가진 공랭식 연소로에 선회방식으로 공기를 주입할 경우, 연소로 외벽의 냉각과 연소로 내부의 완전혼합 유지를 위해 이중 냉각벽을 가지는 덕트 구조를 적용하는 것이 연소조건을 최적화하는데 바람직한 것으로 나타났으며, 실제 운영중인 설비에 적용하여 개선 전·후의 연소효율을 비교한 결과 연소효율이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.2073-2082
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• 1991

본 연구에서는 선회유동과 재순환영역이 있는 제한된 동축 분류유동(confined coaxial jet flow)을 갖는 연소기에 대하여 노즐을 통하여 분사된 연료액적의 증발 및 연소, 그리고 주위기체유동에 관한 제반현상을 정상상태 하에서 모사하고자 하는데 그 목적이 있으며 수치계산에 의한 이론적 해석방법으로 기상은 오일러 방식, 액상은 라 그란지 방식을 채택하였고 후술될 증발 및 연소모델을 적용하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권5호
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• pp.552-559
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• 2008

접선 연소식 미분탄 보일러의 연소특성 분석을 위한 3차원 전산해석 연구를 수행하였다. 해석 결과의 건전성 검증을 위하여 보일러 출구, 즉 절탄기 후단에서의 가스 온도, O$_2$, NO, CO 농도를 발전소의 실제 측정 결과와 비교하였다. 실제 발전소의 운전조건을 기준으로 보일러내의 가스온도, 속도 분포를 해석하였으며 주요 가스농도인 O$_2$, CO, CO$_2$, NO의 분포와 char 입자 궤적을 구하였다. 본 연구를 통하여 최종과열기 전단에서의 가스 온도가 불균일하게 분포함을 알 수 있었으며, 이는 보일러 상부 연소로에서의 잔류 선회유동의 결과인 것으로 파악되었다. 불균일한 가스온도 분포에 대한 해석결과는 접선연소식 미분탄 보일러에서 자주 발생하는 튜브 파손을 방지하는데 있어 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.7-8
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• 2012

The effects of interaction between partially premixed and premixed swirl flames on CO and NOx emissions were experimentally investigated using a hybrid/dual swirl jet combustor for a micro-gas turbine. Under the condition of constant angle ($45^{\circ}$) for outer swirl vane, the angle and direction of inner swirl vane installed for a partially premixed flame were varied as main parameters with a constant fuel flow rate for each nozzle. It was found that for all conditions, CO and NOx emissions were measured below 4 ppm and 15 ppm at 15% $O_2$, respectively, in a wide range of equivalence ratio (0.6~0.9). For co-swirl flows, CO emission increased dramatically as the angle of inner swirl vane increased from $15^{\circ}$ to $45^{\circ}$ near lean-flammability limit (i.e. equivalence ratio of 0.5). On the other hand, the case of swirl $angle=45^{\circ}$ provided the lowest NOx emission at higher equivalence ratios than 0.6. For counter-swirl flows, the case of swirl $angle=45^{\circ}$ extended the lean-flammability limit but higher NOx emissions were found compared to those of co-swirl flows. These results could be inferred by interaction between (inner) partially premixed and (outer) premixed swirl flames. However, these estimations were not clear yet because there was insufficient data on turbulent flow structure and fuel-air mixing in the present experimental approach.