• 대한안전경영과학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-8
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• 2019

Most of gas turbine combined cycle power plants are located in urban areas to provide peak load and district heating. However, NOx(nitrogen oxides) of exhaust gas emission from the power plants cause additional fine dust and thus it has negative impact on the urban environment. Although DLN(dry low NOx) and multi-stage combustors have been widely applied to solve this problem, they have another critical problem of damages to combustors and turbine components due to combustion dynamic pressure. In this study, the effect of different fuel ratio on NOx emission and pressure fluctuation was investigated regarding two variable conditions; combustor stages and power output on M501J gas turbine.

• 한국연소학회지
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• 제9권1호
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• pp.25-31
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• 2004

Various types of the air/fuel pre-mixer have been designed and tested to investigate the combustion characteristics of the lean-premixed gas turbine combustor, such as NO emission and flame stability. One type of the pre-mixers has been selected and installed to a 70 kW lean-premixed gas turbine combustor. The concentrations of CO and NO were measured with varying equivalence ratios in the combustion chamber at ambient pressure. The result shows that the emissions of CO and NO are heavily affected by the shape of the pre-mixer. The NO and CO emissions decreased, as the mixing ratio of air and fuel increased. In addition, the NO emission of the lean-premixed low NOx combustor is more dependent on the equivalence ratio than that of the conventional combustor.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.209-219
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• 2006

The supersonic combustion experiments are carried out using T3 free-piston shock tunnel. Different shock tube fill pressures have various inflow conditions. $15^{\circ}$ inclined hydrogen fuel injection is located before the cavity. Oblique shock is generated at the trailing edge of the cavity and reflects off the top and bottom wall. For non-reacting flow, static pressures in low equivalence ratio are similar to those in no fuel injection. As equivalence ratio is increased, static pressures are increased in the duct. In the similar equivalence ratio, static pressures are increased when total enthalpy is decreased. For reacting flow, the flame is occurred near the cavity. The combustion is weak locally in the middle of the duct. The up and down pressure distribution in the duct means that the supersonic combustion is generated.

• 한국분무공학회지
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• 제12권1호
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• pp.30-37
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• 2007

Dimethyl ether (DME) as an alternative fuel for compression ignition engine was investigated by measuring spray development processes, injection rate profiles, engine performance, and exhaust emission characteristics. The results of DME fueled engine were compared with those obtained by fueled with diesel. The experimental results showed that DME has approximately 0.03ms shorter injection delay and higher maximum injection rate than those of diesel fuel at a constant injection pressure of 50MPa. The spray visualization indicates that DME has shorter spray tip penetration due to its low density and faster evaporation. The combustion characteristics of DME operated engine provided faster ignition delay and three times shorter combustion duration. It is believed that the better evaporation and atomization characteristic of DME contributes the faster combustion. At all operating condition, soot emission was not detected due to the clean combustion of DME.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.61-66
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• 2009

An experimental investigation was conducted to analyze the effects of biodiesel-ethanol and biodiesel-diesel blended fuels on the characteristics of combustion and exhaust emissions, and size distributions of particulate matter in a single cylinder diesel engine. The three types of test fuel were biodiesel and two blended fuels which were added ethanol and diesel by 20 % volume based fraction into biodiesel, respectively. In this study, the injection rate, combustion pressure, exhaust emissions and size distributions of particulate matter were measured under various injection timings and injection pressures. The experimental results show that biodiesel-ethanol blended fuel has lengthened ignition delay and low combustion pressure in comparison with those of biodiesel and biodiesel-diesel blended fuel even if all fuels indicated similar trends of injection rate under equal injection pressures. In addition, the ethanol blended fuel significantly reduced nitrogen oxidies (NOx) and soot emissions. And then the size distribution of particulate matters shows that blended fuels restrain the formation of particles which were beyond the range of 150nm comparison with biodiesel fuel.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.29-34
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• 2011

This study investigates the potential of DME/Diesel dual fuel engine for reducing emissions with same power. Dual fuel engine controls the combustion using two different fuels, DME and diesel with different auto-ignition timings. In the previous work, the caracteristics of combustion and emissions under single cylinder engine and ignition is done by compression ignition. Pre-mixture is formed by injecting low-pressure DME into an intake manifold and high-pressure fuel (diesel or DME) is injected directly into the cylinder. Both direct diesel injection and port fuel injection reduced the significant amount of Smoke, CO and NOx in the homogeneous charge compression ignition engine due to present of oxygen in DME. In addition, when injecting DME directly in cylinder with port DME injection, there is no changes in emissions and energy consumption rate even operated by homogeneous charge compression ignition.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.401-406
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• 2020

자동차에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물은 요사이 문제가 되는 미세먼지의 주요 요인 중 하나이다. 질소산화물(NOx)은 고온 조건에서 연소가 진행될 때 발생하므로 연소시 온도를 낮추는 방법으로 발생을 억제하고 있다. 자동차에서는 일반적으로 배기가스 재순환(EGR)을 사용하여 연소 온도를 낮추는 방법으로 감소시킨다. 그러나 EGR 비율이 높아질수록 NOx의 양은 저감되나 연소 안정성의 하락으로 인한 불완전연소 가능성의 증가로 일산화탄소와 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질이 증가하는 문제를 발생시킬 수 있다. 여기에서는 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 운동성을 향상시켜 연소가 원활히 진행되게 하여 연소의 안정성을 향상시키는 방안에 대하여 해석적 및 실험적 방법으로 연구하였다. 해석적 방법으로는 유동해석 소프트웨어를 사용하여 연료 입자에 다양한 주파수의 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 작은 연료 입자의 조건에서는 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받고, 연료 입자가 큰 조건에서는 저주파의 음파에 의해 영향을 많이 받아 운동성이 증가함을 알 수 있었다. 실험적 방법으로는 연소실을 구성하여 정해진 당량비 조건에서 연소시키며 다양한 주파수의 음파를 조사하며 연소실내 압력을 측정하는 연구를 진행하였다. 측정된 압력으로부터 열방출량을 계산하면 연소의 진행 상황에 대한 정보를 얻을 수 있는데, 실험 결과 초기 연소시 상대적 저주파 조사 조건에서 열방출량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 한국연소학회지
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• 제18권2호
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• pp.32-41
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• 2013

This study presents both experimental and numerical investigation of ignition delay time of n-heptane and n-butanol binary fuel. The $O_2$ concentration in the mixture was set to 9-10% to make high exhaust gas recirculation( EGR) rate condition which leads low NOx and soot emission. Experiments were performed using a rapid compression machine(RCM) at compressed pressure 20bar, several compressed temperature and three equivalence ratios(0.4, 1.0, 1.5). In addition, a numerical study on the ignition delay time was performed using CHEMKIN codes to validate experimental results and predict chemical species in the combustion process. The results showed that the ignition delay time increased with increasing the n-butanol fraction due to a decrease of oxidation of n-heptane at the low temperature. Moreover, all of the binary fuel mixtures showed the combustion characteristics of n-heptane such as cool flame mode at low temperature and negative-temperature-coefficient(NTC) behavior. Due to the effect of high EGR rate condition, the operating region is reduced at lean condition and the ignition delay time sharply increased compared with no EGR condition.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.269-273
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• 2005

실용형이라 할 수 있는 30 tonf급의 연소기가 설계/제작되어 연소 시험을 마쳤다. 첫 연소 시험은 연소기의 기능 점검을 위해 저유량 공급을 통한 저압 조건에서 이루어졌다. 설계 연소 조건은 저압 단계를 거쳐 도달하였으며, 모든 압력 및 추력 형성이 정상적으로 이루어졌다. 연소실 및 매니폴드에서 측정된 동압 또한 특별한 주파수 대역을 보이지 않으면서 안정적인 연소 특성을 보였으며 동압 섭동 세기가 허용 수준이내에서 발생하였다. 수회의 연소 시험 결과, 연소기의 물리적 손상은 발생하지 않았으며, 만족할 만한 기능적 특성을 나타내었다.