• 제목/요약/키워드: 완전혼합반응기

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완전혼합반응기(PSR)를 이용한 환기부족화재조건에서 CO의 생성특성 (CO Formation Characteristics in Under-ventilated Fire Conditions using a PSR (Perfectly Stirred Reactor))

  • 황해주;황철홍;박충화;오창보
    • 한국화재소방학회:학술대회논문집
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    • 한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집
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    • pp.34-37
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    • 2012
  • 환기부족 구획화재에서 CO의 생성은 온도 및 조성에 큰 영향을 받으며, 구획 내의 체류시간 및 이동경로에 따라 복잡한 현상을 경험하게 된다. 그 결과 구획 내부의 CO 생성특성을 실험을 통해 상세하게 규명하는 것은 많은 한계가 있다. 이러한 배경 하에 본 연구에서는 환기부족 구획화재의 조건에서 총괄당량비에 따른 CO의 생성특성에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. PSR(완전혼합반응기) code와 헵탄연료의 상세화학반응기구가 사용되었다. 주요 변수로서 체류시간, 온도, 반응물과 생성물의 혼합정도 그리고 열손실 등이 CO의 생성에 미치는 독립적 영향을 검토하였다. 추가로 주요반응에 의한 CO의 몰 생성률 및 소모율과 CO의 반응경로 분석을 통해 환기부족 구획화재의 조건에서 구체적인 CO 생성특성에 관한 이해가 시도되었다.

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농후 연소 가스발생기의 비평형 연소 화학반응 모델링 (Modeling of Non-Equilibrium Kinetics of Fuel Rich Combustion in Gas Generator)

  • 유정민;이창진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권7호
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    • pp.89-96
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    • 2006
  • 액체 로켓의 가스발생기의 연소 온도는 터빈 깃의 열 손상을 방지하기 위하여 1,000K 이하로 유지되며 이를 위하여 농후 연소 또는 산화제 과다 연소를 유지한다. 이러한 이유로 연소는 비평형 화학반응이 주로 발생하며 연소반응을 예측하기가 매우 어렵다. 한편 케로신은 여러 가지 탄화수소 연료로 이루어진 혼합연료로 화학반응 메커니즘에 대한 모델이 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 Dagaut가 개발한 207 화학종, 1592 화학반응 단계를 이용하였으며 완전혼합반응기 연소모델을 적용하여 계산하였다. 계산결과와 실험결과를 비교하여 보면 사용된 화학반응 기구가 검댕 예측을 하지 않고 있음에도 불구하고 계산 결과는 연소가스 온도 뿐 아니라 가스 물성치 등을 매우 잘 예측하고 있음을 확인하였다.

제트 혼합 반응기 내 희박 예혼합 메탄-공기 연소의 NO 생성 예측을 위한 화학 반응기 모델링 (A Chemical Reactor Modeling for Prediction of NO Formation of Methane-Air Lean Premixed Combustion in Jet Stirred Reactor)

  • 이보람;박정규;이도용;이민철;박원식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권4호
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    • pp.365-373
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    • 2010
  • 제트 혼합 반응기(JSR) 내의 NOx와 같은 배출물질을 예측하기 위해서 화학반응기 모델을 개발했다. 본 연구에서는 JSR에 대한 화학반응기 모델로서 two-PSR 모델이 채택되었다. CHEMKIN 코드와 4가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 JSR내의 희박 예혼합 메탄-공기 연소의 NO 생성예측을 실시하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 Rutar의 실험 데이터와 비교하였다. NO 생성의 중요 파라미터와 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 화염 영역에서는 prompt 메커니즘이 주된 경로이고, 화염후영역에서는 Zeldovich 메커니즘이 주된 경로이다. 희박 예혼합 조건에서는 N2O 메카니즘이가 화염 및 화염후 영역 모두에서 중요한 경로이다.

Soot 생성을 고려한 가스발생기의 Kerosene/LOx의 비평형 화학반응 모델링 (Modeling of Non-Equilibrium Kinetics in Gas Generator including Soot Formation)

  • 유정민;이창진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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    • pp.150-153
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    • 2006
  • 액체 로켓 엔진의 가스발생기는 터빈 블레이드의 열적 손상을 막기 위해 온도의 제한이 있으며 이를 위해 농후 또는 희박 연소를 하게 된다. 따라서 비평형 화학 반응이 주로 발생하며 이를 해석하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 가스발생기에 대하여 Dagaut이 제안한 상세 화학 반응 단계를 사용하여 완전 혼합 반응기 연소 모델의 수정을 통해 계산하였으며, Frenklach의 soot 모델을 적용하여 예측 결과의 몰 분율, 가스 물성치 등의 결과에 대한 개선 방향을 제시하였다.

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화학반응기 네트워크을 이용한 희박 예혼합 가스터빈 연소기에서의 오염물질 예측에 관한 연구 (Prediction of Pollutant Emissions from Lean Premixed Gas Turbine Combustor Using Chemical Reactor Network)

  • 박정규;누엔후트룩;이민철;정재화
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제36권2호
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    • pp.225-232
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    • 2012
  • 희박 예혼합 가스터빈 연소기에서 배출되는 NOx, CO 와 같은 오염물질을 예측하기 위해서 화학반응기 네트워크 모델을 개발했다. 본 연구에서는 CHEMKIN 코드와 4 가지 NO 생성 메커니즘을 포함한 GRI 3.0 메탄-공기 연소 메커니즘을 이용해서 가스터빈의 부하조건을 변화시키며 NOx 및 CO 배출의 예측을 수행하였다. 모델의 검증을 위해서 계산된 결과를 모사연소기의 실험 데이터와 비교하였다. 여러부하조건에 따른 4 가지 NO 경로의 기여도를 조사하였다. 또한 인젝터의 질량유동 및 당량비의 불균일성이 NOx 배출이 끼치는 영향을 고찰하고 10ppm 이하의 저 NOx 연소기 개발을 위한 저감 방법을 제안했다.

매립지 주입을 위한 음폐수 산발효 시 반응기 형태와 체류시간에 따른 특성 (Characteristics of Anaerobic Acid Fermentation with Food waste leachate by Reactor Type of Retention Time for Landfill Site Injection)

  • 문광석;김재형;구혜민;임준혁;김낙주;장원석;박대원
    • 에너지공학
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    • 제23권3호
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    • pp.125-131
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    • 2014
  • 본 연구에서는 매립가스 증대를 위한 음폐수의 원활한 주입을 위해 혐기성 산발효 전처리를 수행하였으며 이를 통해 점도 감소와 유기산 생산량을 확인하여 매립지 주입을 위한 최적조건을 확인하고자 하였다. 산발효 후 음폐수 가용화율은 약 15% 증가함을 보였고 체류시간의 변화와 반응기형태를 달리 한 결과 큰 차이를 보이지는 않았다. 반응기형태에 따라 점도변화를 확인한 결과 상향류식 반응기에서 $76.95{\pm}3.27%$로 완전혼합반응기에 비해 약 11.38% 높은 점도 저감효율을 보였으며, VFA생산에서는 체류시간을 3일에서 5일로 증가 시 2.01배(상향류식 반응기), 1.76배(완전혼합반응기) 높은 경향을 보였다. 이는 상향류식 반응기의 경우 고정층담체의 스크린 역할로 분자량이 작은 물질에 비해 큰 물질들이 상대적으로 반응기에 체류하는 시간이 길어져 효율이 높은 것으로 사료된다.

균일 예혼합 압축착화 엔진 연소과정의 Two-Zone 모델링 (Two-zone Modeling for Combustion Processes of HCCI Engine)

  • 이명훈;김군홍;김용모
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.74-79
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    • 2005
  • The Homogeneous Charge Compression Ignition(HCCI) combustion is currently under intensive investigation because of its potential to increase thermal efficiency while greatly decreasing NOx and p.M. In order to account for the thermal boundary layer effects, the two-zone model has been developed to analyze the combustion characteristics of HCCI engine. The detailed chemistry are represented by the GRI mechanism 3.0 involving 53 species and 325reactions. The present combustion model has been validated against the experimental results. Computations are also made for the wide-range operating conditions of HCCI engine.

PSR 모델을 이용한 메탄-공기 희박 예혼합 연소의 NOx 생성 경로 연구 (A Study on NOx Formation Pathway of Methane-Air Lean Premixed Combustion by using PSR Model)

  • 이보람;김현;박정규;이민철;박원식
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제17권5호
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    • pp.46-52
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    • 2009
  • In this study the predictions of NOx in methane-air lean premixed combustion in PSR were carried out with GRI 3.0 methane-air combustion mechanism and Zeldovich, nitrous oxide, prompt, and NNH NO formation mechanism by using CHEMKIN code. The results are compared to the JSR experimental data of Rutar for the validation of the model. This study concerns about the importance of the chemical pathways. The chemical pathway most likely to form the NO in methane-air lean-premixed combustion was investigated. The results obtained with the 4 different NO mechanisms for residence time(0.5-1.6ms) and pressure(3, 4.7, 6.5 atm) are compared and discussed.

가솔린 연료를 위한 대용혼합물의 상세한 화학반응 메카니즘 개발 (Development of a Detailed Chemical Kinetic Reaction Mechanism of Surrogate Mixtures for Gasoline Fuel)

  • 이기용
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권1호
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    • pp.46-52
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    • 2009
  • The oxidation of surrogate mixtures for gasoline fuel was studied numerically in perfectly stirred reactor(PSR) to develope the needed detailed reaction mechanism. The reaction mechanism was assembled with the mechanisms for the oxidation of iso-octane or kerosene. It was shown that the reaction model predicted reasonably well the concentration profiles of fuel and major species reported in the literature. As the addition of kerosene into iso-octane as fuel was increased, the concentrations of $C_2H_2$ and benzene became high. Especially benzene known as a carcinogen appeared at a very high concentration in the flue gases.

고형물함량 및 혼합강도가 생물반응기를 이용한 석유계탄화수소 오염토양의 처리에 미치는 영향 (Effects of Solids Content and Mixing Speed in Treatment of Petroleum Hydrocarbon Contaminated Soils using a Bioreactor)

  • 김수철;남궁완;박대원
    • 한국토양환경학회지
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    • 제2권3호
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    • pp.23-30
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    • 1997
  • 본 연구의 목적은 슬러리상 생물반응기를 이용한 석유계탄화수소 오염토양의 처리에 있어서 고형물함량 및 혼합강도의 영향을 평가하는 것이다. 디이젤오염토양의 슬러리상 생물학적 처리에 대한 수행결과는 실험실규모에서 얻어졌고 TPH(총 석유계탄화수소)는 생물학적 처리와 연관하여 평가되었다. TPH의 생물학적 및 비생물학적 거동은 디이젤내의 화합물에 의해 이전에 노출되지 않은 토양을 이용하여 결정되었다. 투입량에 대한 반응기부피는 고형물함량을 최대화함으로써 줄여질 수 있다. 고형물함량 50% 및 20%를 적용한 결과 생물학적 TPH 제거율에 있어서 약간의 차이(57.5%:61.6%)를 보여주었다. 혼합과 토양입자의 부유는 오염물의 탈착 및 생물학적 분해에 있어서 매우 중요하다. 이러한 관점에서 본 연구는 두가지 혼합강도를 이용하여 수행되었다. 70rpm을 이용한 반응기의 경우 20rpm을 적용한 반응기에 비하여 토양입자의 부유 및 TPH의 제거율에 있어서 더 좋은 결과를 나타내었다. 20rpm을 적용한 반응기의 경우 토양입자의 완전한 부유가 일어나지 않았다.

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