To investigate cell formation in hydrocarbon/hydrogen/carbon monoxide-air premixed flames, the outward propagation and cellular instabilities were experimentally studied in a constant pressure combustion chamber at room temperature and elevated pressures. Unstretched laminar burning velocities and Markstein lengths of the mixtures were obtained by analyzing high-speed schlieren images. In this study, hydrodynamic and diffusional- thermal instabilities were evaluated to examine their effects on flame instabilities. The experimentally-measured unstretched laminar burning velocities were compared to numerical predictions using the PREMIX code. Effective Lewis numbers of premixed flames with methane addition decreased for all of the cases; meanwhile, effective Lewis numbers with propane addition increased for lean and stoichiometric conditions and increased for rich and stoichiometric cases for hydrogen-enriched flames. With the addition of propane, the propensity for cell formation significantly was diminished, whereas cellular instabilities for hydrogen-enriched flames were promoted. However, similar behavior of cellularity was obtained with the addition of methane to the reactant mixtures.
The objects of this study were to investigate emissions of air pollutant the particles as well as the combustibility of the low grade domestic anthracite coal and imported high-calorific bituminous coal in the fluidized bed coal combustor. The production of air pollution from anthracite-bituminous coal blend combustion in a fluidized bed coal combustor was evaluated. The effects of air velocity and anthracite fraction on the reaching time of steady state condition was also evaluated. We used coal samples the domestic low grade anthracite coal with heating value of 2,010 kcal/kg and the imported high grade bituminous coal with heating value of 6,520 kcal/kg. The experimental results are presented as follows. The time of reaching to steady state was affected by the temperature variation. The steady state time was about 120 minute at 0.3 m/s which was the fastest. It has been found that $O_2$ and $CO_2$ concentration were reached steady state at about 100 minute. As the height of fluidized bed becomes higher, the concentration s of $SO_2$ and $NO_x$ mainly increased. The concentration of freeboard was the highest and emission concentration was diminished. Also, as anthracite fraction increased, the emission of $SO_x$ concentration was increased. But, it has been found that the variation of $NO_x$ concentration with anthracite fraction was negligible and the difference of emission concentration according to air flow rates was negligible, too. It has been found that $O_2$ concentration decreased and $CO_2$ concentration increased as the height of fluidized bed increased. As anthracite fraction increased, the mass of elutriation particles increased, and $CO_2$ concentration decreased. Also, as air velocity increased, $O_2$ concentration decreased and $CO_2$ concentration increased. Regardless-of anthracite fraction and flow rate, the combustible weight percentage in elutriation particles were high in the case of fine particles.
Yonghun Jang;Cheolwoong Park;Yongrae Kim;Young Choi;Chanki Min;Seungwoo Lee;Hongkil Baek;Jeongwoo Lee
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.27
no.3
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pp.1-10
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2023
Due to the development of the industrial revolution, regulations on exhaust emissions have been continuously strengthened to reduce the rapidly increasing greenhouse gas emissions. The use of environmentally friendly fuels is essential to meet these regulations. Hydrogen has been attracting attention as a future environmentally friendly fuel, but due to its material properties, it faces significant challenges in handling and storage. As an alternative, ammonia has been proposed. Ammonia can be easily liquefied at room temperature compared to hydrogen and has a high energy density. In order to examine the applicability of ammonia as an engine fuel, experiments were conducted to investigate the effects of changes in combustion control parameters in a direct injection ammonia combustion engine. The experiments were conducted by varying two variables: spark timing and excessive air ratio. Observations were made on combustion stability and the trends of exhaust emissions such as nitrogen oxides and unburned ammonia under the conditions of an engine speed of 1,500 rpm and medium to high loads (brake torque of 200 Nm). By optimizing the combustion control parameters, conditions for stable combustion even when using ammonia as the sole fuel were identified, and plans are underway to apply strategies for future expansion of the operating range.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.2
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pp.288-298
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1999
In spark ignited engines, the electrical spark not only sets the time for the onset of combustion but also is able to greatly influence the character of the initial flame growth and the subsequent combustion, and thereby can influence engine performance. The relative importance of the ignition energy is particularly high under lean or high residual gas or exhaust gas recirculation (EGR). In this study, a modeling of flame Initiation and its development is proposed. Submodels consist in representing of cylinder pressure and temperature, heat transfer to cylinder wall, and flame kernel heat transfer to ambient air and to spark plug electrodes. The breakdown process and the subsequent electrical power input initially control the kernel growth while intermediate growth is mainly dominated by diffusion or conduction. Then, the flame propagates by the chemical energy, and laminar and turbulent flame velocity.
In the case of analyzing the combustion phenomena in a small high speed DI diesel engine, one demands the experimental results of the impinging spray on the wall as a basic characteristics. In the experiments presented here, diesel fuel oil was injected into a high pressure chamber in which compressed air at room temperature was charged. The single spray was impinged on a flat wall. The growth of the spray was photographed with transmitted light or scattered light. The effect of the spray axis angle to the wall on the impinging spray was revealed. Finally, the experimental results was presented, that is, the radius and height of the impinging spray was influenced by above mentioned variable.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.12
no.2
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pp.17-28
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2004
In unmanned aerial vehicle (UAV), the high temperature results from friction with the air, combustion of fuel and combustion gas of a nozzle etc. It causes serious problems in the UAV structure. The characteristic analysis of heat resistant metal and ceramic materials and creep analysis for the functionally graded material (FGM) is presented in this paper. FGM is composed of two constituent materials that are mixed up according to the specific volume fraction distribution in order to withstand high heat condition. In addition, the creep behavior of FGM applied in duct structure of an engine is analyzed.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.6
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pp.788-794
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2019
Recently, global climate change caused by greenhouse gases has emerged as a significant air-environmental problem. Technical innovation in response to this phenomenon is ongoing, with an emphasis on the environmental impacts of unusually high temperatures and unexpected heavy rainfall. In this study, we investigated the effects of temperature change on air pollution for a concomitant rapid temperature increase. The test conditions include loading from 0 % to 100 % at 1400 rpm, 1600 rpm, and 1800 rpm for a change in the intake air temperature of a marine diesel engine from 20 ℃ to 50 ℃. The experimental results revealed that CO and HC decreased slightly, whereas the brake specific fuel consumption, NOx, and PM increased slightly when the intake air temperature changed. In addition, it was determined that the combustion temperature did not change significantly.
This study aims to investigate the application possibility on natural gas in relation to the catalytic combustion of methane on Pd/cordierite catalyst which is currently used as an automobile converter catalyst. The surface area of the catalyst tested was determined to be about 18.7㎡/g and to keep stable condition in structure at mid-high temperatures. The activation energy for methane combustion reaction was estimated to be 19.2 kcal/mol and a hysterisis on the catalyst activity was observed in terms of the catalyst deactivation as the reaction temperature was varied for the methane combustion. On Pd/cordierite catalyst, The characteristics of methane combustion were studied as functions of space velocity and air/fuel ratios below 700$^{\circ}C$.
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.
Solid oxide fuel cell(SOFC) makes electric power using hydrogen or reformed from methane and emits high temperature products that contain flammable species like hydrogen, carbon monoxide and methane which varies with operation condition. SOFC/gas turbine integrated system which uses thermal and chemical energy of the discharges is more efficient than SOFC itself. Burning character of the SOFC products will affect the efficiency and stability of the system. Experiments were conducted to know the characteristics of the flame for two typical composition of SOFC products, i.e. start-up and steady state composition. When coflowing air temperature was higher than $600^{\circ}C$, auto-ignitin occurred for both fuels. Though start-up fuel has higher contents of hydrogen, it makes longer flame than steady state composition. It was inferred that the amount of oxidizer necessary to burn makes this phenomenon. Steady state composition fuel was unstable since it contains lots of water. Nozzle that had 6 holes, distance between each hole was 16.7 times of hole diameter, improved the stability of the flame.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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