본 연구에서는 정지수체에서 다공확산관을 통해 방류된 연직다중의 혼합 및 희석 특성에 대해 규명하였다. 3차원 실험수조에서 실험을 통해 밝혀진 결과는 다음과 같다. 우선 다공확산관의 병합과정을 살펴보면 흐름의 안정조건에 따라 병합거리가 다소 차이가 있기는 하지만 {{{{ { z}_{ } }}}}/{{{{ {l}_{ } }}}}가 대략 3인 지점부터 병합이 시작되어 그 이후에는 평면부력?의 거동에 서서히 가까워짐을 알 수 있다. 최소희석률에 대해 분석해 본 결과, 방류운동량이 지배적인 영역, 천이영역, 그리고 부력이 지배적인 부력류영역으로 나누어 희석률 특성을 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 실험결과 다공확산관의 경우 부력류영역의 희석률 상수가 평면확산관에 비해 15% 더 높게 나왔다. 그 이유는 다공확산관의 경우 병합 이전에는 개별의 경계면에서 주변수의 포획이 발생하여 희석이 증대되기 때문이다.
한정된 공간 속을 희석 고분자 용액이 흐를 때 그공간의 특성 길이가 고분자의 그 것과 비슷한 경우에는 실험적으로 무한 공간에비하여 점도가 작게 됨을 보였다, 잔탄 검 용 액과 폴리아크릴 아미드 용액이 원통형 다공을 가진 고분자 막을 통해 흐를때의 점도를 뉴 톤 영역뿐 아니라 비뉴톤 영역에서도 한꺼번에 측정할 수 있는 흐름장치를 만들어 실험하였 다, 뉴톤 점도는 다공의 크기가 줄어들수록 줄어드는 경향을 보였는데 이는 두 특성 길이의 비로서 설명할수 있었다, 비뉴톤 점도 영역에서의 지표(power law index)는 폴리아크릴 아 미드 용액에서는 차이가 발견되지 않았으나 잔탄 검용액에서는 다공의 크기가 감소할수록 점점 작은 값을 보였다, 이것은 두 고분자 사슬의 경직성 차이에 기인된다 하겠다. 결론적으 로 벽 근처에 분차 크기 정도의 고분자 희박 영역이 존재하고 그 영역내에서는 고분자 사슬 의 배향 구조가 제한적이다고 하는 이론적 설명과 부합되는 결과를 얻었다.
The combustion characteristics for the low NOx 50 kW-class gas turbine combustor have been experimentally investigated. In order to achieve the premixing and the lean burn combustion, the geometries of the primary zone including premixed chamber were modified from conventional combustor. The centerline profiles of CO and NO concentration, and temperature were measured for the premixed combustors with or without dilution holes in the liner. The effects of the pilot fuel injection rate and air dilution on flame stabilization and pollutant (CO, NO) emission are discussed in detail.
The preliminary design and performance test for determining dimensions of gas turbine combustor were investigated. The combustor design program was developed and applied to design our combustor. and detailed design for determining of swirler. dome and liner holes were performed experimentally. The swirler. which govern the combustion characteristics of combustor, was determined $40^{\circ}$ as swirl angle at first performance test. After second performance test the swirler was re-determined by 24 mm i.d.. 34 mm o.d., and swirl angle of $45^{\circ}$. The geometry of liner holes were determined by considering the flame stability and recirculation zone size. It was found that flame can be more easily stabilized by adjusting the swirier dimensions rather than liner holes. The geometry of swirler and liner holes were re-determined by final performance test with dilution holes. Also. the performance of combustor was evaluated by analysis of exhaust gases.
본 논문에서는 인과지도의 작성자와 독자 간의 심리적 격차에 관하여 분석하고자 한다. 먼저 기존에 연구되어 왔던 소산효과(dissipation effects)와 희석효과(dilution effects)는 인과지도를 작성하는 사람이 아니라 인과지도를 이해하는 사람에게 적용되는 심리적 경향이라는 점을 이 논문에서 지적한다. 소산 효과란 인과고리의 길이가 길어질수록 인과관계의 강도를 낮게 인식하는 심리적 경향을 의미한다. 희석효과는 여러 개의 인과관게가 존재할수록 특정 인과관계의 강도를 낮게 인식하는 심리적 경향을 의미한다. 이들 심리적 경향과는 달리 집중 효과(concentration effect)가 인과지도 작성자의 심리적 경향을 보다 잘 설명하는 것으로 실험 결과 분석되었다. 집중 효과란 주의를 집중하는 영역에 대하여 많은 인과관계를 생각하고, 인과관계의 강도 역시 강하게 생각하는 심리적 경향을 의미한다. 인과지도의 작성자 즉 시스템 컨설팅을 담당하는 사람들에게는 소산효과나 희석효과 보다 집중효과가 더 강하게 작용한다는 것이다. 이러한 심리적 비대칭성이 시스템 다이내믹스 연구자와 그의 고객 간의 의사소통 문제를 야기 시킨다는 점을 본 논문에서 지적한다.
본 연구는 플로리다 주 Silver Springs 유역 내 카르스트 대수층의 지하수 플럭스를 측정하기 위해 플럭스미터(passive flux meter)와 단공희석시험(borehole dilution test)을 수행하였다. 또한 카르스트 대수층 내 분포하는 두 영역인 암반 매질(matrix)과 균열암반 매질(non-matrix)에 따른 플럭스미터의 성능도 함께 평가하였다. 그 결과 유속이 낮은 암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(5.96 ± 1.75 cm/day)이 단공희석시험의 측정값(4.68 ± 2.99 cm/day)과 유사하게 나타났다. 반면, 유속이 빠른 균열암반 매질 영역에서는 플럭스미터의 측정값(9.94 ± 0.90 cm/day)과 단공희석시험의 측정값(1817.37 ± 1795.50 cm/day)이 큰 차이를 보였다. 이와 같은 결과는 지하수가 플럭스미터 내부 흡착제를 완전히 통과한다고 가정하였으나, 빠른 지하수 플럭스(>11 cm/day)를 가진 균열암반 매질 영역의 경우 지하수가 플럭스미터의 활성탄 담체를 통과하지 못하고 플럭스미터와 관측공 사이의 공간으로 우회하여 흐르기 때문으로 판단된다. 따라서 기존의 플럭스미터는 11 cm/day 이하의 지하수 플럭스 측정에 적합하며, 지하수 플럭스가 11 cm/day 이상인 대수층에서 사용할 수 있는 새로운 플럭스미터의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
흐름수역으로 방류되는 측면부력젵이 연안으로 귀환하는 현상과 희석경향에 대해 실험을 통하여 조사하였다. 실험에서 저흐름의 가로흐름 수역에 warm-water를 등수심으로 측면방류하여 횡방향으로 퍼짐과 수면으로 상승하는 열-plume이 발생하는 부력젵(buoyant jet)이 귀환현상을 얻었다. 실험에서 발생하는 귀환현상과 오염정체지역인 순환영역의 기하학적 구조 및 희석경향을 Froude수(F), 밀도 Froude수(F$_{o}$ ), 부력 특성길이(l$_{b}$)를 이용하여 멱법칙(Power law)으로 표현하였다. 보험결과 귀환현상은 R(U$_{o}$ /U$_{a}$ )<4, F/F$_{o}$ >0.22 일 때 발생하며, 희석은 x/l$_{b}$에 따라 변화하고 순환영역은 속도비(R)에 따라 변화함을 알 수 있었다.
The combustion characteristics have been investigated to develop the 50 kW-class gas turbine combustor. The combustor design program was developed and applied to design this combustor. The combustion air which has the temperature of 45, 200, $300^{\circ}C$ were supplied to combustor for elucidating the effect of inlet air temperature on CO, NOx emissions and flame temperature. The exit temperature and NO were increased and CO was decreased with increasing inlet air temperature. Also, the effect of equivalence ratio was considered to verify the combustor performance. The emissions of CO and NO with inlet air temperature can be analyzed qualitatively by measuring the temperature inside the combustor. The combustion performance with fuel schedule was evaluated to get the informations of the starting and part loading process of gas turbine. The combustion was stable above the equivalence ratio of 0.18. The pattern factor which is the important parameter of combustor performance was satisfied with the design criterion. Consequently the combustor was proved to meet the performance goal required for the target gas turbine system.
The low NOx characteristics have been investigated to develop the combustor for micro turbine. The lean premixed combustion technology was applied to reduce the NOx emission. The test was conducted at the condition of high temperature and ambient pressure. The combustion air which has the temperature of $450\sim650K$ were supplied to the combustor through the air preheater. The temperature and emissions of NOx and CO were measured at the exit of combustor, The exit temperature and NOx were increased and CO was decreased with increasing inlet air temperature. The premixing chamber can be operated very lean condition of equivalence ratio around 0.35. The NOx was decreased with decreasing the equivalence ratio. The CO was decreased with decreasing the equivalence ratio, but the CO was increased with decreasing the equivalence ratio below 0.4. But, at the very lean condition of equivalence ratio below 0.35 both NOx and CO were increased because of the flame unstability. The NOx was decreased and CO was increased with increasing inlet air flowrate. This results can be used to determine the size of combustor. Consequently the performance of combustor shows the possibility of the application to the gas turbine system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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