Premixed burner is a very strong candidate in household condensing gas boiler burner system because it has low CO and NOx emission with high thermal efficiency. The objective of this study was to determine combustion characteristics of cylindrical premixed burner using different baffle plate and flame holes. Results showed that cylindrical premixed flame mode could be changed into lift-off flame, blue flame, red flame, and green flame with increasing equivalence ratio. In particular, blue flame was found to be very stable at heating load of 8,82~35,280 kcal/h. NOx emission was under 26 ppm between 0.775 to 0.813 of equivalence ratio. CO emission was under 58 ppm under the same equivalence ratio. Thermal efficiency, a very important index in condensing gas boiler, was found to be above 90.13% under the same equivalence region.
OH radical concentration have been measured in a methane-air partially premixed flames using PLIF. Excitation lines were selected $Q_{1}(6)$ branch, (1,0) band. The system is consisted of Nd:YAG laser, dye laser and frequency doubler to make pump beam for OH radical. On the direct photographs, flame height increases as fuel flow rate and equivalence ratio increase. And on the PLIF images, OH radical is distributed from premixed flame front to nonpremixed flame front through the flame structure with all equivalence ratio. OH overall concentrations increase with equivalence ratio. At the stoichiometric equivalence ratio, the peak of OH radical concentration exists strongly near the inner cone. As equivalence ratio is changed to richer, OH radical distribution goes thinly and the peak is increased as longitudinal direction. As the flow goes to the downstream, OH radical concentration decreases and broadens, because OH radical reacts with another species after OH formation at the initial oxidization. This phenomenon resembles radial distribution. At the l00cc fuel flowrate, the radial peak of OH radical exists from x/R=l.0 to 1.5.
The reformer system is a chemical device that drives the conversion of hydrocarbon to hydrogen rich gas under high temperature environment($600-1,000^{\circ}C$). Generally, NG(Natural Gas) or AOG(Anode Off Gas) is used as fuel of fuel cell reformer combustion system. The experimental study to analyze the combustion characteristics of a premixed ceramic burner used for 0.5-1.0 kW fuel cell reformer was performed. Ceramic burner experiments using NG and AOG were carried out to investigate the flame stability characteristics by heating capacity, equivalence ratio and different fuels respectively. The results show that surface flames can be classified into green, red, blue and lift-off flames as the equivalence ratio of methane-air mixture decreases. And the stable flames can be established using NG and AOG as reformer fuel in the perforated ceramic burner. In particular, the blue flame is found to be stable at a lean equivalence ratio under different mixture conditions of NG and AOG for the 0.5 to 1.0 kW fuel cell system power range. NOx emission is under 60 ppm between 0.70 to 0.78 of equivalence ratio and CO emission is under 50 ppm between 0.70 to 0.84 of equivalence ratio.
폐목재의 가스화에서는 타르의 생성을 동반하는 데, 이 때 발생하는 타르는 관막힘, 장치의 fouling 등의 많은 문제를 일으킨다. 본 실험에서는 타르의 저감을 위해 이중 가스화기의 상부반응기에 활성탄을 첨가하였고 상부반응기 온도와 equivalence ratio 변화에 따른 producer gas의 특성(조성, 타르 함량, 저위발열량)을 고찰하였다. 상부반응기의 온도변화에 따른 영향을 고찰하기 위해서 743, 793, $838^{\circ}C$에서 실험을 수행하였으며, equivalence ratio의 영향을 알아보고자 추가적으로 equivalence ratio를 0.17로 변화시켜 비교실험을 하였다. 모든 실험에서 생성된 producer gas 내의 타르함량은 $2mg/Nm^3$ 이하로 매우 적었고, producer gas 의 최대 저위발열량(LHV)은 약 $10MJ/Nm^3$ 이상으로 전형적인 air가스화의 저위발열량($3\sim6MJ/Nm^3$)보다 높은 값을 나타내었다.
The effects of combustion parameters on the characteristics of a steam-methane reformer. The reformer system was numerically simulated using a simplified two-dimensional axisymmetric model domain with an appropriate user-defined function. The fuel ratio, defined as the ratio of methane flow rate in the combustor to that in the reactor, was varied from 20 to 80%. The equivalence ratio was changed from 0.5 to 1.0. The results indicated that as the fuel ratio increased, the production rates of hydrogen and carbon monoxide increased, although their rates of increase diminished. In fact, at the highest heat supply rates, hydrogen production was actually slightly decreased. Simulations showed that equivalence ratio of 0.7 yielded the highest steam-methane mixture temperature despite a 43% higher air flow rate than the stoichiometric flow rate. This means that the production of hydrogen and carbon monoxide can be increased by adjusting the equivalence ratio, especially when the heat supply is insufficient.
An experimental investigation was conducted to investigate the effects of the equivalence ratio and air mass flux on the combustion efficiency in a solid fuel ramjet used fuel grains which were highly loaded with boron carbide. Combustion efficiency increased with increasing equivalence ratio (grain length), and decreasing air mass flux. Higher inlet air temperature produced higher combustion efficiencies, apparently the result of enhanced combustion of the larger boron particles those bum in a diffusion controlled regime. Short grains which considered primarily of the recirculation region produced larger particles and lower combustion efficiencies. The result of the normalized combustion efficiency increased with inlet air temperature, is coincident with the result of the Brayton cycle thermal and the total efficiency relating to the heat input.
This study presents the combustion characteristics and flame structure of annular swirling flow when there were changes the equivalence ratio and swirl number of swirling jet of fuelair mixture. The conclusions of this study are as follows; During the investigations in which the change of equivalence ratio and swirl number were studied, three basic shapes of flame were observed in this study. Visible flame lengths of swirling jet results in the decrease with increasing of swirl number and air-fuel ratio of mixture. Radial distribution of flame temperature with strong swirl is higher than that of weak swirl at the same equivalence ratio of mixture. The angle of spread of the annular jet increases with the increase of swirl number. When the swirl intensity is increased in a jet, the decay of concentration of carbon dioxide is decreased with the distance from nozzle exit of burner.
본 연구에서는 초소형 가스터빈 연소기에서의 수소/공기 연소에 대한 수치해석을 연소기 입구에서의 공급 유량 및 유체의 수소/공기 혼합비 변화에 대하여 수행하였다. 수치해석은 상용화 프로그램인 STAR-CCM 을 이용하였다. 유체의 공급 유량의 변화는 연소기 내 화염의 위치와 온도, 입구와 출구의 압력비 등에 상당한 영향을 주었다. 유체의 공급 유량이 증가할 때, 연소기 내의 화염은 점점 출구 방향으로 위치하였고, 화염의 온도 및 입구와 출구의 압력비는 단조적으로 증가하였다. 유체의 수소/공기 혼합비 변화는 화염의 위치에는 큰 영향을 주지 않았고, 이론공연 상태에서 연소실 내에 가장 높은 화염온도를 가졌다.
To analyze the influence of valve overlap period on a backfire occurrence, the single cylinder research engine with MCVVT(Mechanical Continuous Variable Valve Timing) system is developed and backfire limit equivalence ratio defined as fuel-air ratio equivalence ratio at which backfire occurs is examined according to various valve overlap period. The MCVVT is the system to control valve overlap period by mechanical device. It is estimated that the lower valve overlap period has the higher backfire limit equivalence ratio though the same energy is supplied. When the valve overlap period is changed from 30$^{circ}$ CA to 0$^{circ}$ CA, backfire limit equivalence ratio is increased 74%, approximately. It means that valve overlap period is concern in backfire occurrence, and may be one of the methods for controlling back fire occurred in a $H_2$ engine.
This paper deals with the experimental study of the turbulent characteristics in the swirling coaxial Jets. In this research, the experimental study has been carried out to investigate the effects of swirl number and equivalence ratio on the flow characteristics in nonreacting flow field of the model combustor which symplifys the continuous type combustor for the practical use. Author particularly Intends to find out the fuel-air mixing In the recirculation zone In order to make sure the effects of swirl number and equivalence ratio on the stabilization of flame.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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