The goal of this study is to experimentally observe the autoignition phenomena of a diesel/1-butanol mixture droplet in ambient pressure and $700^{\circ}C$ condition. A volume ratio of 1-butanol in the fuel was set to 25, 50 and 75%. A single droplet was installed at the tip of fine thermocouple, and the electric furnace dropped down to make elevated temperature condition. Droplet behavior during the experiment could be divided into 3 stages including droplet heating, puffing and autoignition/combustion. Puffing process intensively observed for the case of 1-butanol volume ratio of 25 and 50%, but did not occur at 75%. Increase of 1-butanol volume ratio hindered rise of the droplet temperature and delayed ignition. In addition, puffing process also affected on autoignition, so the ignition delay of 1-butanol volume ratio of 50% was became longer than that of 75% case.
The objective of this study is to analyze the basic flame behavior characteristics using the single fuel droplet combustion of diesel, palm-based biodiesel, and canola-based biodiesel. The results were compared and analyzed through the post processed image, which was applied the threshold level for removing noise in the raw image. The raw image was taken by a high-speed camera during the entire combustion process. At the same time, the maximum flame length, which was measured by the application code of the MATLAB program, the ignition delay, and the combustion period were compared and analyzed.
96% 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 500 N 급 로켓엔진에 대하여 추진제의 분무, 기화, 혼합, 연소를 포함하는 수치해석을 수행하였다. 1/6 조각의 연소실을 격자로 생성하였으며, 세 가지 종류의 액체상 추진제(케로신, 과산화수소, 물)가 속이 빈 콘 형태로 공급되는 분무를 모사하였고, Rosin-Rammler 함수에 따른 액적크기 분포를 가정하였으며, 연소 해석에는 와류소산모델을 사용하였다. 본 계산에서는 작은 연소실 크기, 그리고 과산화수소 및 물의 큰 잠열 및 비열로 인하여 평균 액적 크기 변화에 따라 큰 성능의 차이를 나타냈으며, 평균 액적 크기가 30 micron인 경우 가장 좋은 추진성능을 보여주었다.
액체 산소와 탄화수소계 연료를 사용하는 로켓에서 삼중 충돌형(FOF, OFO) 인젝터가 흔히 사용된다. 일반적으로 FOF 형태가 OFO에 비해 낮은 성능을 보인다는 것이 알려져 있지만, 벽면 열전달에 있어서 보다 효율적인 방식이다. 한편, 산화제와 연료 분사구 직경 차가 큰 FOF 형태에서 산화제 분사구가 분리된 분리 삼중 충돌형 FOOF 인젝터(이하 FOOF 인젝터)가 제안된 바 있다. 본 연구에서는 비반응 분무 실험을 통해 FOOF 인젝터의 분무 특성을 FOF와 비교하였다. PLLIF 기법을 이용하여 산화제와 연료의 질량 분포를 측정하였고, 순간사진을 이용하여 액적의 크기를 측정하였다. 실험결과를 통해 FOOF 형태의 인젝터가 FOF에 비해 보다 안정적인 혼합 효율을 나타내며 액적 크기는 두 형태의 인젝터가 큰 차이 없이 비슷한 경향을 보임을 알 수 있었다.
상온연무기와 같은 소량살포기에 의해 살포된 농약액의 입자경은 10-20$\mu\textrm{m}$ 이하의 것이 대부분이다. 미소 액적은 단시간에 공기의 습구 온도와 평형하게 되어 혼합, 확산되는 특성을 가지고 있으며 증발과 Drift현상이 발생된다. 시설원예의 경우 폐쇄환경에 있으므로 연무직후 온실내 작업의 제한, 부착력포의 불균일, 증발과 Drift량의 과다 등이 큰 문제가 된다. (중략)
대기 중에는 가스상 물질뿐만 아니라 액적 또는 고체의 미립자도 존재하고 있다. 이러한 입자상 물질은 다른 크기와 화학적 조성을 가지는 입자들로 혼합되어 있고, 그 성상은 시간에 따라 크게 변동한다. 따라서 대기 중 미세입자에 대한 발생원 추정 및 발생원 정보를 얻기 위해서는 개개의 입자에 대한 물리ㆍ화학적 정보를 얻는 것이 중요하다. 입자상 물질을 이해하기 위해서는 물리적인 특성(size, shape 등)과 화학적인 특성이 중요한 요소이다. 입자상 물질의 형상은 그 발생원에 따라 또는 존재에 따라 매우 다양하고 불규칙적이다. (중략)
냉각제 분사조건이 변화할 때 혼합가스 사출시스템 (또는 가스-스팀 발사체계) 냉각효율 및 발사체 사출성능의 변화를 확인하기 위해 3차원 수치모사를 수행하였다. 선행연구를 참조하여 구축한 1차원 모델을 통해 3차원 단상(single-phase) 계산모델을 검증한 후, Discrete Phase Model을 활용하여 고온의 기체에 냉각제 분사를 모사한 이상(two-phase) 유동 계산을 수행하였다. 냉각제 유량과 분사구 개수를 각각 변화시키면서 계산을 수행한 결과, 분사구 개수를 증가시켰을 경우 냉각효율이 보다 개선되었다. 또한 분사조건에 따라 냉각제 액적 서로간의 coalescence 발생 빈도 및 공간분포 변화가 발생하여 액적의 직경이 달라졌고, 이는 냉각제 증발률에 영향을 미쳤다. 냉각제의 증발은 breech 내부의 온도를 감소시키는 반면에 압력감소를 억제하여 사출시스템 최적화 설계에 있어 중요한 요소임을 확인하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권5호
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pp.552-561
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2006
The single droplet combustion characteristics of diesel fuel and low quality oil with additive oxygenate and paraffin under high ambient temperature and atmospheric pressure were investigated in the study. The results of the study may are concluded as follows: In the combustion of diesel fuel and low quality oil droplet with additive of oxygenate and paraffin. the dimensionless droplet size of $(D/Do)^2$ was linearly decreased with time. A fuel droplet with low boiling temperature additives and in high boiling temperature base fuel evaporates and burns faster than usual base fuel. Especially. these trends were remarkably obtained by decreasing boiling point and increasing blending contents of additives in case of oxygenated agents rather than n-paraffin agents. This rapid burning may result from so-called 'micro-explosion' and its burning intensity varies with the types of additives. The results above may suggest that rapid evaporation of oxygenate additive in the middle stage of combustion can contribute much to combustion improvement of blended fuels.
액체제트의 액적분열 분포특성을 알아보기 위해 아음속 유동 내로 수직 분사된 이유체 분무를 실험적으로 연구하였다. 노즐은 L/d=3의 외부혼합형을 사용하였으며 공기와 액체의 비를 $0\;{\sim}\;59.4%$까지 변화시키면서 분사하였다. 분무형상을 이미지화 하여 분무의 궤적과 분열특성을 관찰하였다. PDPA를 사용하여 액체제트 분열의 단면분포 특성을 측정하였으며 SMD, 액적속도, 그리고 체적유속을 측정하였다 이유체 분무로부터 공급되는 공기의 유량이 증가할수록 액체 제트의 충돌점은 노즐 입구와 좀 더 가까워졌으며, 침투거리는 증가하였고, 기체 액체 비를 증가시킴에 따라 좀 더 무화된 액체제트의 분포를 얻을 수 있었다.
The single droplet combustion characteristics of multicomponent fuel such as diesel-oxygenate and diesel-paraffin blends under high ambient temperature and atmospheric pressure were investigated in the study. The results of the study may be concluded as follows : In the combustion of diesel fuel droplet with additive of oxygenate and paraffin, the dimensionless droplet size of $(D/D_o)^2$ was linearly decreased with time. A fuel droplet with low boiling temperature additives and in high boiling temperature diesel fuel evaporates and burns faster than usual diesel fuel. This rapid burning may result from so-called "micro-explosion" and its burning intensity varies with the types of additives. The results above may suggest that rapid evaporation of oxygenate additive in the middle stage of combustion can contribute much to combustion improvement of blended fuels. When compared to ordinary diesel fuel, neat oxygenate and paraffin fuels show blue flame during entire combustion which prove smokeless combustion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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