This article describes an investigation of flame stability characteristics with various compositions of synthetic natural gas (SNG) in dual swirl combustor. The objective of this study is to investigate the flame stabilization, flame structure, fuel compatibility using chemiluminescence measurement in SNG with varying fuel compositions. As experimental conditions, hydrogen content was adjusted from 0 to 11%. Experimental results show that the addition of hydrogen has a major effect on flame behavior due to the higher burning rates associated with hydrogen consequently, The higher reaction activity of hydrogen has extended lean blow-off limit. Especially, DI flame limit has improved more 12.1%.
This article describes a cellular instability and laminar burning velocity of simulated synthetic natural gas(SNG) including 3% hydrogen. In this study, experimental apparatus is employed using cylindrical bomb combustor, and investigation is carried out with high speed camera and Schlieren system. The cellular instability is caused by the buoyancy, hydrodynamic instability. Unstretched burning velocity can be determined by extrapolated stretch rate of zero point from measured results. These results were also compared with numerical calculation by Chemkin package with GRI 3.0, USC-II, WANG, C3 Fuel mechanism. As an experimental conditions, equivalence ratios was adjusted from 0.8 to 1.3. From results of this work, the one was found that the cellular instability has occurred by effect of thermal expansion rate and flame thickness. As the other results, unstretched laminar burning velocity was best coincided with GRI 3.0 mechanism.
Leaking of natural gas, which is mostly methane, in a confined living space creates flammable atmosphere and gives rise to explosion accident. The minimum amount of leaked methane for explosion is highly dependent on the degree of mixing in the confined space. This paper proposes a method for estimating minimum amount of flammable gas for explosion by using Gaussian distribution explosion model(GDEM) and experimental explosion data. The explosion pressure in the confined space can be estimated by assuming the Gaussian distribution of flammable gas along the height of an enclosure and estimating the maximum amount of gas within flammable limits, combustion of the estimated gas with constant volume and adiabatic or isothermal mixing in the confined space. The predicted minimum gas amount for an explosion is tied to explosion pressure that results in a given building damage level. The result shows that very small amount of methane leaking in the confined space may results in a serious gas explosion accident. This result could be applied not only to setting the leak criteria for developing a gas safety appliance but also to accident investigating of explosion.
A diesel-Liquefied natural gas(LNG) combustion engine truck fleet demonstration project had been carried out and commercial expansion project was launched. The key issues of these projects are the safety of LNG fuel station and the reduction of natural gas relief. When LNG is fueled to LNG vehicles the heat is input in the LNG system. The LNG in the fueling system was boiled and the vapor of LNG is vented through the safety devices. The temperature of the vapor of LNG is $-108^{\circ}C$ and density is heavier than air. It can be dispersed to downside of the fuel station. The safety evaluation is carried out using CFD program and risk assessment program for the vapor of LNG in the LNG vehicle fuel station. The hazards are identified and suggested the operation instruction to reduce the relief of LNG vapor.
Natural gas fuel has known to be very promising in terms of abundancy and economic value. Therefore it is widely treated as research topics in a variety field of production, storage and utilization. Natural gas has become one of the major sources for the power generation by using internal combustion engines(ICE). Development of natural gas fuel injection device should be preceded to realize a reliable natural gas fuel supply system for a MW class power generation reciprocating ICE. In this research, an injection valve which consists of solenoid and body part with a moving plate was designed and its dynamic performance was experimented in the engine-like environment. As a result of the experiments, linearity of flow rate was obtained and overall around 2ms of response time was observed at the pressure difference of 1bar. In addition, more than 100Liter/min(@2Hz) of gas flow rate was witnessed, which is expected to be adequate for the fuel supply system of a MW class natural gas engine.
Jeongjae Hwang;Won June Lee;Kyungwook Min;Do Won Kang;Han Seo Kim;Min Kuk Kim
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.27
no.4
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pp.85-91
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2023
In this study, an experimental study was conducted on the flame behavior, combustion dynamics, and NOx emission characteristics for hydrogen co-firing with the EV burner which is the first stage combustor of GT24. It was confirmed that as the hydrogen co-firing rate increases, the NOx emission increases. This change was elucidate to be the result of a combination of changes in penetration depth due to changes in fuel density, reduction in fuel mixing due to changes in flame position due to increased flame propagation speed, and oscillation of fuel mixedness due to combustion instability. Through pressurization tests in the range of 1.3 to 3.1 bar, NOx emission characteristics under high-pressure operating conditions were predicted, and based on this, the hydrogen co-firing limits of the EV burner was evaluated.
KIM, INGU;SON, JIHWAN;KIM, JOUNGHWA;KIM, JEONGSOO;Lee, Seong-Uk;KIM, SUNMOON
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.28
no.2
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pp.174-180
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2017
Recently, the world faces the environmental problem such as air pollution due to harmful gas discharged from car and abnormal climate due to the green-house gases increased by the discharge of $CO_2$. Compressed Natural Gas (CNG), one of alternative for this problem, is less harmful, compared to the existing fossil fuel, as gaseous fuel, and less carbon in fuel ingredients and carbon dioxide generation rate relatively favorable more than the existing fuel. However, CNG fuel has the weakness of slow flame propagation speed and difficult fast burn. On the other hand, hydrogen does not include carbon in fuel ingredients, and does not discharge harmful gas such as CO and HC. Moreover, it has strength of quick burning velocity and ignition is possible with small ignition energy source and it's has wide Lean Flammability Limit. If using this hydrogen with CNG fuel, the characteristics of output and discharge gas is improved by the mixer's burning velocity improved, and, at the same time, is possible to have stable lean combustion with the reduction of $CO_2$ expected. Therefore, this research tries to identify the characteristics of engine and emission gas when mixing CNG fuel and hydrogen in each portion and burning them in spark igniting engine, and grasp the lean combustion limit and emission gas characteristics according and use it as the basic data of hydrogen-CNG premixed engine.
KIM, INGU;SON, JIHWAN;KIM, JOUNGHWA;KIM, SUNMOON;KIM, JEONGSOO;LEE, SEANGWOCK
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.27
no.4
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pp.357-364
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2016
Recently, the world faces the environmental problem such as air pollution due to harmful gas discharged from car and abnormal climate due to the green-house gases increased by the discharge of $CO_2$. Compressed Natural Gas (CNG), one of alternative for this problem, is less harmful, compared to the existing fossil fuel, as gaseous fuel, and less carbon in fuel ingredients and carbon dioxide generation rate relatively favorable more than the existing fuel. However, CNG fuel has the weakness of slow flame propagation speed and difficult fast burn. On the other hand, hydrogen does not include carbon in fuel ingredients, and does not discharge harmful gas such as CO and HC. Moreover, it has strength of quick burning velocity and ignition is possible with small ignition energy source and it's has wide Lean Flammability Limit. If using this hydrogen with CNG fuel, the characteristics of output and discharge gas is improved by the mixer's burning velocity improved, and, at the same time, is possible to have stable lean combustion with the reduction of $CO_2$ expected. Therefore, this research tries to identify the characteristics of engine and emission gas when mixing CNG fuel and hydrogen in each portion and burning them in spark igniting engine, and grasp the combustion stability and emission gas characteristics according and use it as the basic data of hydrogen-CNG premixed engine.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.32
no.4
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pp.408-421
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2016
Day and night sampling for gas and particle phases PAHs were carried out in Seoul to characterize gas and particle phases PAHs concentrations in day and night times. There was no significant difference between day and night time for particle phase PAHs concentrations and phase distribution of PAHs, while, gas phase PAHs concentrations in daytime were about 1/2 of nighttime concentrations in both summer and winter due to photochemical reaction of gas phase PAHs during daytime. A high fraction of cancer risk for PAHs was attributed to particle phase PAHs and the excess cancer risk in winter was higher than in summer. The excess cancer risk level of total(gas+particle) PAHs in summer was partially observed when both gas and particle phase PAHs concentrations were considered as risk assessment. Based on the diagnostic ratios and factor analysis of PAHs concentrations, combustion(coal and natural gas) and vehicular emission might be the most significant contributors of PAHs and major factors for determining of PAHs concentration were different between day and night times.
The natural convection and combined heat transfer induced by fire in a rectangular enclosure is numerically studied. The model for this numerical analysis is partially opened right wall. The solution procedure includes the standard k-$\varepsilon$ model for turbulent flow and the discrete ordinates method (DOM) is used for the calculation of radiative heat transfer equation. In numerical study, SIMPLE algorithm is applied for fluid flow analysis, and the investigations of combustion gas induced by fire is performed by FAST model of HAZARD I program. In this study, numerical simulation on the combined naturnal convection and radiation is carried out in a partial enclosure filled with absorbed-emitted gray media, but is not considered scattering problem. The streamlines, isothermal lines, average radiation intensity and kinetic energy are compared the results of pure convection with those of the combined convection-radiation, the combined heat transfer. Comparing the results of pure convection with those of the combined convection-radiation, the combined heat transfer analysis shows the stronger circulation than those of the pure convection. Three different locations of heat source are considered to observe the effect of heat source location on the heat transfer phenomena. As the results, the circulation and the heat transfer in the left region from heating block are much more influenced than those in the right region. It is also founded that the radiation effect cannot be neglected in analyzing the building in fire. And as the results of combustion gas analysis from FAST model, it is found that O2 concentration is decreased according to time. While CO and CO2 concentration are rapidly increased in the beginning(about 100sec), but slowly decreased from that time on.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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