• 한국안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.20-25
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• 2012

The purpose of the study is to assess the extinguishing concentration of inert gases in engine nacelle fire. The experiment was performed with a two dimensional rectangular bluff body stabilized flames, where the fuel was ejected to counter flow and co-flow against an oxidizer stream. Two inert gases, $CO_2$ and $N_2$, were used for extinguishing agent in the oxidizer and methane was used for fuel. The main experimental parameters were the direction of injecting fuel, the kinds of agent and the velocity ratio between air and fuel streams, which controlled the mixing characteristic near bluff body and the strength of recirculation zone in the downstream. The result shows the flame structure and the mode were strongly dependent with fuel/air ratio and the fuel jet direction. For both flow configurations, the extinguishing concentration of $CO_2$ was smaller than the $N_2$ because of the large heat capacity of $CO_2$. However, the concentration of inert gasesat blowout was much smaller than those in the cup burner and coflow jet diffusion flames, which implies that the extinction mechanism of bluff body stabilized flames was mainly due to the aerodynamic aspect. Compared to co-flow fuel injection, the extinguishing concentration of inert gases under counter flow configuration was lower. The effect of direction might result from the mixing characteristic and strength of recirculation zonearound a bluff body. More details should be investigated for the characteristic of recirculation zone in the wake of bluff body using the LES(Large Eddy Simulation).

• 한국연소학회지
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• 제22권3호
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• pp.17-22
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• 2017

An experimental study has been conducted to elucidate the effect of AC electric field on behaviors of laminar lifted flame in nitrogen-diluted methane coflow-jets. Our concerns are focued on the regime to show a decrease in liftoff height, $H_L$ with increasing nozzle exit velocity, $U_O$ (hereafter, $decreasing-H_L$). The $H_L$ with $U_O$ near flame extinction were measured by varying the applied AC voltage, $V_{AC}$ and frequency, $f_{AC}$ in a single electrode configuration. The behavior of $H_L$ with a functional dependency of $V_{AC}$ and $f_{AC}$ was categorized into two regime : (I) $H_L$ decreased for nozzle diameter, D = 1.0 mm, and (II) $H_L$ increased in the increase of $f_{AC}$ for a fixed $V_{AC}$ in a D = 4.0, 8.4 mm. The lifted flames in $decreasing-H_L$ region was unstable in high voltage regimes while the $H_L$ showed a decreasing tendency with $U_O$ except them. Such behaviors in $H_L$ were also characterized by functional dependencies of related physical parameters such as $V_{AC}$, $f_{AC}$, $U_O$, fuel mole fraction ($X_{F.O}$) and D.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.780-787
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• 2019

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.509-515
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• 2012

본 논문은 수소를 연료로 하는 확산화염을 이용하여 알루미나 나노입자를 합성할 때, 합성되는 알루미나 나노입자의 특성에 미치는 화염온도의 영향을 조사하였다. 합성된 나노입자의 특성을 전자현미경 이미지, 결정구조 분석, 비표면적과 기공의 크기 분석, 화염온도 측정 등의 여러 특성분석 방법으로 조사하였다. 사용된 화염의 중심축 최고온도는 산화제의 산소농도가 19, 21, 30, 47%인 각각의 실험조건에서 1507.8K, 1593.8K, 1753.1K, 1998.7K으로 측정되었다. SEM 이미지 분석 및 BET 비표면적 측정을 통해서는 47% 산소농도인 경우에는 50 nm 수준의 독립적인 구형입자가 생성되었음을 확인할 수 있었으며, 19%와 21%의 경우에는 응집된 상태의 20-30 nm 수준의 입자를 볼 수 있었다. XRD 결과에서는 감마(${\gamma}$)-알루미나가 주를 이루는 것으로 판단되었다. 이상의 결과를 바탕으로 촉매 담체로 사용하기 위한 알루미나 나노입자를 연소합성 하기 위한 가장 적절한 조건으로 실험했던 네 경우 중에서는 산화제의 산소농도가 21%인 두 번째 경우를 선택할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.63-71
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• 2017

메탄($CH_4$)/산소($O_2$) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사 조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연구 결과 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되고 반응 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제21권3호
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• pp.1-6
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• 2016

The effect of applied electric fields on jet flow instability was investigated experimentally by varying the direct current (DC) voltage and the alternating current (AC) frequency and voltage applied to a jet nozzle. We aimed to elucidate the origin of the occurrence of twin-lifted jet flames in laminar jet flow configuration, which occur when AC electric fields are applied. The results indicate that a twin-lifted jet flames originates from cold jet instability, caused by interactions between negative ions in the jet flow via electron attachment as $O_2+e{\rightarrow}O_2{^-}$ when AC electric fields are applied. This was confirmed by experiments in which a variety of gaseous jets were ejected from a nozzle to which DC voltages and AC frequencies and voltages were applied, with ambient air between two deflection plates connected to a DC power source. Experiments in which jet flows of several gases were ejected from a nozzle and AC electric fields were applied in coflow-nitrogen provided further evidence. The flow instability occurred only for oxygen and air jets. Additionally, jet instability occurred when the applied frequency was less than 80 Hz, corresponding to the characteristic collision response time. The effect of AC electric fields on the overall structure of the jet flows is also reported. Based on these results, we propose a mechanism to reduce jet flow instability when AC electric fields are applied to the nozzle.