• Journal of Power System Engineering
• /
• v.16 no.5
• /
• pp.5-12
• /
• 2012

희박예혼합기의 급속연소에 관한 연구를 위하여 2-실린더 가솔린 엔진을 부실 타입의 압축천연가스(CNG) 분사 엔진으로 개조하였다. 본 연구에서는 부실의 최적설계에 관심을 두고 두 종류의 부실을 적용하여 실험을 실시하였고, 부실의 체적과 홀 개수는 1.5cc와 6개로 각각 동일하게 하고, 홀 직경을 0.8mm 및 1.1mm로 달리하였다. CNG연료는 포트연료분사(Port fuel injection; PFI)와 부실분사(Sub-chamber injection; SCI)에 의해 엔진에 독립적으로 공급되고, 그 실험결과로 구한 연소압력, 평균유효압력(IMEP), 질량연소분율과 사이클변동계수(COV) 등을 서로 비교하였다. 본 연구의 대표적 실험연구결과로서 PFI 타입의 엔진연소특성은 희박예혼합기의 경우를 제외하고 모든 조건에 있어서 기존의 가솔린 엔진과 비슷하였고, SCI 타입의 엔진연소특성으로 평균유효압력은 부실 내에 불완전 예혼합기형성으로 PFI 타입보다 낮았으며, COV는 SCI 타입이 희박가연한계가 확대됨으로 인하여, 특히 높은 공기과잉률 범위에서 PFI 타입과 비교해 보다 좋은 결과를 나타내었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.9
• /
• pp.975-979
• /
• 2011

Lean premixed gas turbine combustors were successful in meeting current NOx emission regulations. However, these combustors have been found to be susceptible to combustion instability. In this study, general mechanisms for combustion dynamics and instabilities in lean premixed gas turbine combustors are introduced. In addition, the flame transfer functions in the combustor are experimentally determined. The inputs to the flame transfer function are the imposed velocity fluctuations of the mixture. The key results of the measurements are reviewed.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.319-327
• /
• 2000

산업분야의 여러공정에서 배출되는 휘발성 유기화합물은 1차적인 작업자에 대한 유해성뿐만이 아니라 대기중에 배출시의 제 2차 오염물질의 생성 때문에 최근 들어 이러한 물질의 처리에 큰 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 휘발성 유기화합물로서 프로판을 사용하여 이러한 초 희박 혼합기의 제거를 위해 재생열산화법이 제안되었다. 실험장치에는 중앙에 연소실과 전기적 열량공급장치를 장착하였다. 초 희박 혼합기의 연소실에서의 산화과정과 열사화 장치의 폐열회수 특성을 연구하기 위하여 혼합기의 농도, 유속 및 연소실 최대온도와 같은 다양한 작동조건을 고려하였다. 그 결과. 재생열산화장치가 초 희박 혼합기의 산화에 적절하게 사용될 수 있음을 알았으며 최대 96%의 제거효율 얻을 수 있었다. 산화과정중에 발생하여 배출되는 CO는 운전조건을 변화시킴으로써 그 농도를 낮출 수 있었으며 열적 NOx는 배출되지 않았다. 페열회수효율은 전 운전영역에서 높게 나타났으며 그 값이 최대 98%에 이르렀다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
• /
• v.22 no.5
• /
• pp.735-740
• /
• 2011

본 연구에서는 직접분사식 CNG기관의 희박한계를 보다 확장하여 고효율 및 저배기 공해를 실현시키고자 실린더 내에 고압의 천연가스를 직접분사함과 동시에 흡입과정 중 흡기관 내에 소량의 저압천연가스를 보조분사하는 경우의 희박한계 확장 및 제반특성에 대해 검토하였다. 그 결과, 흡기보조분사가 없을 경우 희박한계가 ${\lambda}$ = 1.4 까지였으나, 흡기보조분사율이 5~15% 정도에서는 희박한계가 ${\lambda}$ = 1.5 까지 확장되었다. 이는 흡기보조분사에 따른 혼합기의 혼합율 향상에 기인한 것으로 해석하였다. 연소기간은 줄어들었지만, 흡기보조분사의 효과는 주연소기간에서 조기연소기간보다 강하게 나타났다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
• /
• v.6 no.3
• /
• pp.58-67
• /
• 1984

공간적 화염전파에 대한 실험적인 파악을 통하여 오토엔진에서의 연소과정과 진행을 위한 깊은 통찰을 할 수 있다. 그것을 통하면 매우 희박한 공기, 연료 혼합기의 경우 실린더에서 직접소염 과정을 확인할 수도 있고 hydrocarbon의 불완전 연소와 나타나는 qunching zone간의 관계를 조사할 수도 있다. 광전도 섬유기술(Lichtleit-fasertechnik)을 사용하여 새로 개발된 측정방법을 이용하여 단기통 오토엔진에서 화염면의 공간적인 전파과정과 매우 희박한 공기 연료 혼합기 에서의 quench zone의 출현을 조사하였다. 측정결과들은 공기연료 혼합기가 희박해 질수록 화 염전파 과정이 점점 느려지는 것을 보여준다. 아주 높은 공기 과잉율을 갖는 엔진 운전에서는 화염속도와 연소속도가 매우 급하게 감소한다. 그리하여 화염면은 팽창 단계에서 상대적으로 증가하는 피스톤속도 때문에 더이상 피스톤을 따를 수가 없으며 그로 인해 직접 피스톤상부에 소염대가 형성된다. 그에 의해 배기가스에서의 hydrocarbon 방출의 급격한 증가와 효율이 급격히 감소하는 엔진 운전과 관련이 지어진다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.34 no.4
• /
• pp.365-373
• /
• 2010

A chemical reactor model (CRM) was developed for a jet stirred reactor (JSR) to predict the emission of exhaust such as NOx. In this study, a two-PSR model was chosen as the chemical reactor model for the JSR. The predictions of NO formation in lean premixed methane-air combustion in the JSR were carried out by using CHEMKIN and GRI 3.0 methane-air combustion mechanism which include the four NO formation mechanisms. The calculated results were compared with Rutar's experimental data for the validation of the model. The effects of important parameters on NO formation and the contributions of the four NO pathways were investigated. In the flame region, the major pathway is the prompt mechanism, and in the post flame region, the major pathway is the Zelodovich mechanism. Under the lean premixed condition, the N2O mechanism is the important pathway in both flame and postflame regions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.34 no.3
• /
• pp.283-290
• /
• 2010

The main goal of this study is to examine the use of a hybrid -fuel lean reburning system with air staging for $NO_X$ reduction. The experimental variables include the reburn fuel fraction, sizes of reburn- fuel-injection nozzles, oxygen enrichment ratio, and location of reburn- fuel- injection. The effect of the flow field induced by air- staging combustion on $NO_X$ reduction is considered, and then, the $NO_X$ reduction rate is compared with only fuel lean reburning system. On the basis of the effectiveness of each De-$NO_X$ process, the advantage of using the hybrid reburning system with air staging is determined and discussed.

• Journal of the KSME
• /
• v.23 no.6
• /
• pp.427-433
• /
• 1983

내연기관의 성능은 실린더에서 연료의 화학에너지가 열에너지로 얼마만큼 빠르고 완전하게 변화하느냐에 좌우된다. 이를 위해서는 실린더 내에서 뜨거운 압축공기와 연료의 혼합 및 증기화가 요구된다. 엔진의 출력은 매 사이클당 흡입.압축할 수 있는 공기량에 좌우되므로 연소의 해석을 위해서는 실린더 내의 공기유동, 연료의 분무 및 연소과정을 이해 해야한다. 배기와 엔진효율의 요구성때문에 희박 혼합기 또는 EGR (exhaust gas recirculation)이 필요하게 된다. 그러나 희석이 크면 낮은 연소온도, 낮은 층류흐름속도와 화염전면의 낮은 난류강도 때문에 연소기간이 증대하게 된다. 실제로 희박의 증가는 실화 또는 긴 연소 지연기간, 사이클 마다의 연소맥동현상, HC배기의 증가등을 초래하게 된다. 이러한 저온연소의 단점들은 연소상태를 안정시키고 연소량을 증대시키는 공기의 유동을 이용해서 해결 될 수 있다. 최근에는 선회류와 난류의 강도를 증가시켜서 빠른연소(fast burning)를 이루고 있다. 선회류와 난류의 강도를 증대시키는 가장 중요한 2가지 방법은 흡입포트(port), 매니홀드(manifold)설계이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.21 no.3
• /
• pp.302-310
• /
• 1997

In this paper, we find a method to improve ignitability using methanol which is prospective as an alternative fuel. The constant volume combuster is divided into main chamber and sub-cham¬ber. These two chambers are linked by an adapter which is shaped like a cup. We also compare CDI to HIS that is revised in our laboratory for making a scrutiny into the effects of ignition char¬acteristics. Besides, we analyze a flame propagation process in the main and sub-chamber through taking pictures 10, 000 frames per second by high speed camera at the state being fabricated quartz glass aside main and sub-chamber.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.35 no.12
• /
• pp.1257-1264
• /
• 2011

This paper presents 3D simulation by STAR-CCM+ for lean premixed combustion in a stationary gas turbine combustor with separate pilot and main nozzles. The constant for the source term in the flame area density transport equation was modified to account for a low global equivalence ratio and validated against measurement data. A Partially-premixed Coherent Flame Model(PCFM) involves propagation of a laminar premixed flame with the predicted flame surface density and equilibrium assumption in the burned gas with spatial inhomogeneity. The conditions for cooling by radiation and convection are considered for accurate determination of the heat flux on the wall. A parametric study is of the pilot-fuel-to-total-fuel-ratio is carried out. A chemical reactor network (CRN) was constructed on the basis of the 3D simulation results and compared against measurements of NOx.