• 제목/요약/키워드: Cooling Kerosene

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석유(石油)엔진의 흡기관내(吸氣管內)의 물 부가(附加)가 엔진성능(性能)에 미치는 영향(影響) (Effects of Inlet-Manifold Water Addition on the Performance of Kerosene Engines)

  • 이춘우;유관희
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제8권1호
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    • pp.38-46
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    • 1983
  • This study was carried out to investigate the possibility of improving the performance of a kerosene engine with water addition. The engine used in this study was a single-cylinder, four-cycle kerosene engine with the compression ratio of 4.5. Water could be successfully added into the inlet manifold by an extra carburetor for the volumetric ratios of 5, 10, 20, and 30 percents. Variable speed tests at wide-open throttle were performed for five speed levels in the range of 1,000 to 2,200rpm for each fuel type. Volumetric efficiency and brake specific fuel consumption were determined, and brake thermal efficiency based on the lower heats of combustion of kerosene was calculated. To examine variation in fuel consumption, CO concentration, and cooling water temperature, part load tests were also performed. The results obtained are summarized as follow. (1) Brake torque increased almost in proportion to volumetric efficiency. But the ratio of increase in torque was greater than that of volumetric efficiency. Mean torque over the speed range of 1,000 to 2,200rpm increased 1, 3, 7, and 2 percents for 5, 10, 20, and 30 percents water addition, respectively. The increase in brake torque with water addition was greater at lower speeds. (2) Mean brake specific fuel consumption over the speed range of 1,000 to 2,200rpm decreased 1, 2, 3, and 3 percents for 5, 10, 20, and 30 percents water addition, respectively. (3) Mean temperature of cooling water over the speed range of 1,000 to 2,200rpm decreased 2, 4, 8, and 12 percents for 5, 10, 20, and 30 percents water addition, respectively. (4) The effects of decreasing CO concentration in the exhaust emissions with water addition were significant. At the speed range of 1,000 to 2,200rpm, CO concentration in the exhaust emissions decreased 2, 10, 23, percents for 5, 10, and 20 percents water addition, respectively. (5) Deposits were not discovered in the combustion chamber during the experiment. However, a little rust was formed in the water-supply carburetor.

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막냉각을 고려한 로켓엔진 연소실 열전달 비정상 해석 (Transient Analysis on Heat Transfer of Rocket Engine Combustion Chamber Considering Film-cooling)

  • 하성업;문일윤;이수용
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.867-868
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    • 2011
  • LOx/케로신 로켓엔진 연소시 연소실로 전달되는 열전달과 그에 따른 벽온도 변화를 비정상 해석하였다. 막냉각이 없는 경우와 연료 막냉각이 있는 경우를 계산하였으며, 연소실 내측의 대류, 복사는 로켓엔진에 대한 경험식을 이용하였고, 벽 내부의 전도는 2차원 축대칭의 형태로 수치해석 하였다. 본 해석을 통하여 막냉각 냉각효과에 의한 벽면 온도의 시간에 따른 변화, 최대온도 지점의 변화등을 분석하였다.

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우주발사체용 추진제 요구조건 및 해외 케로신 개발현황 검토 (A review of the Technical Requirements to Propellants for Launch-Vehicle and the Status of Kerosene Development in Abroad)

  • 임석희;정영석;조규식;이한주;오승협
    • 항공우주기술
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    • 제6권1호
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    • pp.181-189
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    • 2007
  • 화학에너지를 사용하는 로켓엔진의 추진제 요구조건은 성능, 구조설계 및 운용 관점에서 개발된다. 즉, 보다 큰 에너지를 얻을 수 있는, 보다 냉각효과를 높일 수 있는, 그리고 보다 안전하고 편하게 사용할 수 있는 추진제가 개발되어야 한다. 이런 관점에서 본 기술 요구 조건이 물리화학적 인자들로 정리되었다. 그리고, 최근 발사체에서 많이 사용되는 추진제 조합은 액체산소-케로신인데, 연료로서의 케로신에 대한 주요 특성을 검토하였다. 특히, 케로신의 독성과 안정성은 취급자들의 주의를 요구한다. 또한, 여러종류의 해외 케로신 개발 사례를 비교 검토함으로써, 한국형 케로신 개발에 사용하고자 하였다.

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액체로켓 추력실에서 heat flux측정을 위한 calorimeteric chamber의 연구 (Study on Calorimeteric Chamber for Heat Flux Measurement in Liquid Rocket Engine)

  • 김병훈;박희호;황수권;김유
    • 한국항공우주학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.76-81
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    • 2003
  • Kerosene/LOX를 추진제로 사용하는 액체로켓의 추력실에서 발생하는 열유속을 측정하기 위하여 calorimetric combustion chamber를 제작하여 연소실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 calorimetric combustion chamber는 연소실 및 노즐 부분이 각각 하나의 구역으로 제작되었으며, 각각의 구역에서 발생하는 열유속을 측정하기 위하여 냉각제의 출구에 열전대를 설치하였다. 실험은 O/F ratio 2.0에서 연소압 100psi에서 300psi까지 수행하였다. 본 실험에서 연소실에서 복사 열전달은 고려하지 않았다. 측정된 열유속은 연소압에 다라 거의 선형적인 변화를 보였다.

막냉각 모델을 이용한 재생냉각 연소기 성능/냉각 해석 (Film Cooling Modeling for Combustion and Heat Transfer within a Regeneratively Cooled Rocket Combustor)

  • 김성구;조미옥;최환석
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.636-640
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    • 2011
  • 막냉각은 재생냉각채널을 통과하는 추진제의 일부를 연소실 벽면으로 선회 분사하여 연료 과잉 혼합층을 형성함으로서, 벽면 열유속을 감소시키는 효과적인 냉각 방식이다. 본 연구에서는 초임계 압력 조건하에서 분사되는 케로신 막냉각이 재생냉각 연소기 내부의 연소와 냉각 특성에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였으며, 실제 연소기 시제품에 대한 연소시험 결과와 비교하였다. 지속적인 모델의 개선을 통해 향후 냉각설계안에 따른 성능, 냉각, 압력손실, 그리고 무게 등과 같은 상반된 요구조건을 종합적으로 비교/분석하는 설계도구로 활용될 것으로 기대된다.

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연소실 보호를 위한 재생냉각 방식 연구 (A Study on Regenerative Cooling System for Thrust Chamber Protection)

  • 박희호;김정훈;최영환;김유
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.78-85
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    • 2005
  • 본 연구는 재생냉각 시스템 설계를 위한 설계절차를 확립하고, 프로그램을 개발하는 것이다. 재생냉각 시스템 개발을 위한 설계변수를 도출하기 위해서 물을 냉각제로 하는 냉각 시스템을 설계절차에 맞추어 설계하였다. 물을 냉각제로 하는 $250kg_{f}$급 엔진을 이용한 연소시험을 통해서 제안된 예측결과와 실험결과를 비교하였고, 비교적 일치함을 보였다. 이와 같이 검증된 설계 프로그램이 케로신을 냉각제로 하는 재생냉각 시스템에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻은 기초 자료와 관계식은 실제 액체로켓엔진 설계에 직접 사용 가능할 것이다.

축소형 엔진의 성능에 관한 연구 (Study on the Performance of Small Size Liquid Rocket Engine)

  • 남궁혁준;한풍규;김동환;이경훈;김영수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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    • pp.139-143
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    • 2005
  • 액체로켓엔진의 성능 및 냉각특성 연구를 위한 연소시험장치가 개발되었다. 본 시험장치는 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 추력 1 KN 이하의 액체로켓엔진의 성능 및 냉각 특성연구가 가능하며, 일련의 연소시험을 통해 정상적인 작동을 확인할 수 있다. 또한 케로신 중심 분사 방식의 동축형 인젝터를 사용하는 엔진에 대해 물 냉각 연소시험을 수행하고 연소시험과 CEC86을 이용한 연소해석 결과를 통해 액체로켓엔진 성능 인자로서, 특성속도, 비추력 관점에서, 추진제 혼합비 및 연소실 압력의 영향을 분석한다.

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Development and Verification Test of a Bi-propellant Thruster Using Hydrogen Peroxide and Kerosene

  • Yu, I Sang;Kim, Tae Woan;Ko, Young Sung;Jeon, Jun Su;Kim, Sun Jin
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제18권2호
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    • pp.270-278
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    • 2017
  • This paper describes development procedure and verification test results of a bi-propellant thruster using hydrogen peroxide and kerosene. The design thrust of the thruster is about 500 N and six swirl type coaxial injectors were used. The passage type manifolds were employed for the injector head to reduce the response time. The passage was designed to minimize stagnation points and recirculation region to ensure uniform flow distribution and sufficient cooling performance through flow analysis using Fluent. A catalytic igniter using hydrogen peroxide was installed at the center of the injector head. The propellant feeding and spray characteristics were confirmed by hydraulic tests. Combustion tests were performed on design and off-design points to analyze combustion characteristics under various mixture ratio conditions. The combustion test results show that combustion efficiency was over 95 % and chamber pressure fluctuation were less than 1.5 % under all test conditions.

과산화수소/케로신 소형 이원추진제 추력기의 설계 및 성능특성에 관한 연구 (Study for Design and Performance Characteristics of Small Bipropellant Thruster using $H_2O_2$/Kerosene)

  • 김정훈;이재원;전영진;채병찬;전준수;김유;김선진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.41-45
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    • 2009
  • 본 연구에서는 고농도 과산화수소와 케로신을 각각 산화제와 연료로 사용하는 소형 이원추진제 추력기의 설계/제작 및 인젝터 성능특성 파악을 위한 수류시험을 수행하였다. 본 개발모델에서는 점화기, 인젝터, 막냉각 시스템을 통합하여 운용이 가능한 구조의 믹싱헤드를 적용하였으며, 각 부분으로의 공급유량 변경이 가능하도록 하여 최적 설계의 실험적 검증 및 효율성을 극대화하고자 하였다. 마지막으로 수류시험을 통해 인젝터 유량 및 추진제 분사패턴을 확인하였으며, 믹싱헤드의 설계 타당성을 검증하였다.

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막냉각을 고려할 때 로켓엔진 연소실 벽면 온도변화에 대한 비정상 열해석 (Transient Thermal Analysis on Wall Temperature Change of Rocket Engine Combustion Chamber Considering Film-Cooling)

  • 하성업;이선미;문일윤;이수용
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.37-46
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    • 2012
  • 로켓엔진 연소실에서 막냉각을 고려한 열전달 해석을 위한 모델을 수립하였다. 연소실 내에서의 대류, 복사, 막냉각 효과는 로켓엔진을 위한 경험식을 사용하였으며, 벽 외부는 일반적인 대류, 복사 식을 적용하였다. 또한 벽 내부는 유한체적의 격자를 구성하여 시간전진법에 의해 비정상 열해석을 수행하였다. 연소압 50 기압의 액체산소/케로신 엔진을 예로 해석하였으며, 이 경우 4% 유량의 막냉각까지는 벽온도를 낮추는데 크게 기여하였으나, 그 이상의 공급은 막냉각 유량에 비해 효과가 미비함을 확인하였다.