Geodae-Uksae 1 is a variety of Miscanthus sacchariflorus recently discovered in Korea. It is being mass-cultivated for use as energy crop due to its superior productivity, as high as 30 ton/ha/yr for the dry mass. This study investigates the method of producing biochar and bio-oil from the crop using slow pyrolysis. Especially, the study focused on assessing the biochar properties for its application to soil to improve soil quality and sequestrate carbon. Using an electrically heated packed bed reactor, the products of slow pyrolysis from Geodae-Uksae 1 were produced over a temperature range of $300-700^{\circ}C$ with a heating rate of $10^{\circ}C/min$. The biochar, condensable vapor (bio-oil) and residual gases were characterized for the physical and chemical properties. It was concluded that the ideal temperature for pyrolysis to produce biochar is $500^{\circ}C$.
The kinetic analysis of energetic materials using Differential Scanning Calorimetry (DSC) is proposed. Friedman Isoconversional method is applied to DSC experiment data and AKTS software is used for analysis. The frequency factor and activation energy are extracted as a function of product mass fraction. The extracted kinetic scheme does not assume multiple chemical steps to describe the response of energetic materials; instead, multiple set of Arrhenius factors are used in describing a single global step. The proposed kinetic scheme has considerable advantage over the standard method based on One-Dimenaionl Time to Explosion (ODTX). Reaction rate and product mass fraction simulation are conducted to validate extracted kinetic scheme. Also a slow cook-off simulation is implemented for validating the applicability of the extracted kinetics scheme to a practical thermal experiment.
In the combustion system, the optimum spray conditions reduce the pollutant emission of exhaust gas and enhance the fuel efficiency. The spray characteristics-the drop size, the drop velocity, the number density and the mass flux, become increasingly important in the design of combustor and in testifying numerical simulation of spray flow in the combustor. The purposes of this study are to clarify the spray characteristics of twin-fluid nozzle and to offer the data for combustor design and the numerical simulation of a spray flow. Spatial drop diameter was measured by immersion sampling method. The mean diameter, size distribution and uniformity of drop were analyzed with variations of air/liquid mass flow ratio. The results show that the SMD increases with the liquid supply flow rate and decreases with the air supply velocity. The radial distribution of SMD shows the larger drops can diffuse farther to the boundary of spray. And the drop size range is found to be wider close to the spray boundary where the maximum SMD locates.
The fire hazards and combustion heat of puzzle mats in group day care home were analysed using variable external irradiation level. The fire hazards such as ignition time, ignition temperature, mass loss rate, and flame temperature profile were measured. Incident heat fluxes of $15kW/m^2$, $20kW/m^2$, $25kW/m^2$, $35kW/m^2$, $50kW/m^2$ and $75kW/m^2$ were selected for these experiments. All samples were tested in the horizontal orientation and were wrapped in a single layer of aluminium foil. Each sample was nominally 20mm thick and 100mm square. Five samples of puzzle mat were tested in the study : Type A, B, C, D and E. Type A, B and C are all general grades whereas Type D and E are both Flame retardant grades. As results, Type E of FR-grade showed the best characteristics in safety of the early fire from ignition time, critical heat flux, and ignition and flame temperature data of this study. All specimen of G-grade(Type A, B and C), however, showed the weak in safety of fire.
As increasing interest for soot emission. etc in combustion systems, various studies are being carried out for the reduction and measurement techniques of soot. Especially, laser induced incandescence is the useful measurement technique which has distinguished spatial and temporal resolution for primary particle size, volume fraction and aggregated particle size etc. Time resolved laser induced incandescence is the technique for measuring primary particle size that is decided to solve the signal decay rate which is related to the cooling behavior of heated particle by pulsed laser. The cooling behavior of heated particle is able to represent the heat and mass transfer model which are involved constants of soot property for surround gas temperature on the our previous work. In this study, it is applied to the time-dependence thermodynamic properties for soot temperature instead of constants of soot property for surround gas temperature and compared two different model results.
Char oxidation experiments were performed with a sub-bituminous roto-middle coal in the Drop Tube Furnace (DTF) at atmospheric pressure condition. While temperatures varied between 900, 1100, 1400 $^{\circ}C$, particle size, mass, particle temperature, and CO/$CO_2$ concentration were obtained to be used for kinetic analysis of the char oxidation. This study addresses several different methods to analyze the char consumption rate, which are classified as energy balance method, ash-traced mass method, flue-gas based method, and particle size based method. The char consumption rate obtained with such methods was compared with the results of Monson et al.$^{(24)}$ While there are some differences between them because of differences in experimental apparatus and parameters to be measured, the kinetic results seems to be reasonable enough to be incorporated in a numerical modeling of coal combustion.
본 연구에서는 Whitmore와 Chandler의 모델을 기반으로 아산화질소를 사용하는 blow-down 방식의 하이브리드 로켓의 유량제어를 통한 추력제어 및 내탄도 해석에 대한 연구를 수행하였다. 유량제어가 포함된 아산화질소의 탱크 내 거동에 대한 예측을 수행하였으며, 해석결과와 실험결과의 일치도가 상당히 높음을 확인하였다. 또한, 추력제어 내탄도 해석의 검증을 위하여 500 N급 하이브리드 로켓을 이용한 지상연소시험을 수행하였으며, 연소실 압력 및 추력 모두 실험결과와 해석결과가 상당히 일치함을 확인하여 추력제어 성능을 예측할 수 있는 모델링 기법을 제시하였다.
질소산화물은 최근에 초미세먼지 발생에 많은 영향을 주고 있어서 대기환경 개선 측면에서 사회적으로도 크게 관심이 되고 있다. 질소산화물은 주로 화력발전 등의 연소기기에서 고온의 연소가스 분위기에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 발생한다. 이에 대한 저감 방법으로 원통형 버너에 코안다 노즐을 이용한 배관으로 배기가스를 재순환하는 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 원통형 버너의 연소가스 출구의 위치를 오른쪽으로 하는 버너(Case 1 버너), 양쪽을 출구로 하는 버너(Case 2 버너), 왼쪽을 출구로 하는 버너(Case 3 버너) 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 비교 분석하였다. 연소반응은 Case 1과 Case 2버너는 연소가스 재순환 유입구가 있는 오른쪽 방향으로 일어나고 Case 3 버너는 혼합가스 유입구 부근에서 일어나고 있었다. 출구에서의 온도는 Case 2버너가 양쪽으로 배출되면서 다른 버너 보다 약 $100^{\circ}C$ 정도 온도가 낮게 나타났으며 출구에서의 NOx 농도는 Case 1버너가 다른 형상 버너 보다 약 20배 크게 나타났다. 이로부터 NOx 저감을 위해서는 배기가스 재순환 버너의 출구는 양쪽으로 배출되게 하거나 연소가스 재순환 유입구 반대 방향으로 배출 되도록 하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
이 연구에서는 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 금속염($PIPEABPM^{n+}$)과 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산(PIPEABP) 으로 처리된 리기다 소나무의 연소성을 시험하였다. 15 wt%의 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 금속염과 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 수용액으로 각각 리기다 소나무에 3회 붓칠하여 실온에서 건조시킨 후, 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 그의 연소성을 시험하였다. 그 결과, 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 금속염으로 처리한 시험편은 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산을 처리한 시험편에 비해 최대질량감소율($MLR_{peak}$)이 (0.104~0.121) g/s으로 낮았다. 그리고 그의 금속염으로 처리한 시험편($PIPEABPM^{n+}$)은 금속염으로 처리하지 않은 시험편(PIPEABP)보다 낮은 총연기발생률(TSRR), (224.4~484.0) $m^2/m^2$과 낮은 $CO_{mean}$ (0.0537~0.0628) kg/kg 값을 보였다. 특별히 2차 연기발생속도(2nd-SPR)는 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 니켈염($PIPEABPNi^{2+}$)으로 처리한 시험편을 제외하고, 금속염 처리 시험편($PIPEABPM^{n+}$)은 (0.0117~0.0146) g/s으로서 금속염으로 처리하지 않은 시험편(PIPEABP)에 비하여 낮았다. 따라서 메틸렌피페라지노메틸-비스-포스폰산 금속염으로 처리한 시험편은 처리하지 않은 시험편에 비하여 그의 연소 억제성을 부분적으로 향상시켰다.
본 연구에서는 액체로켓 연소기의 연소 불안정 모사를 위해 극저온 유체인 액체질소를 공급하는 설비를 구축하였다. 가압 및 공급 성능을 예측하였으며 실험을 통하여 검증하였다. 액체질소 공급 시스템은 가압식 공급 시스템으로 구성하였으며, 가압제 압력 조정은 돔 레귤레이터를 사용하였다. 액체질소 공급 유량 제어는 캐비테이션 벤추리를 사용하였으며, 액체 질소 공급 조건은 초당 유량 2.55 kg/s, 벤추리 입구 압력은 100 bar 이상이다. 초기 실험 결과 예측된 가압제의 양이 충분히 공급되지 못하여, 탱크압력 강하가 발생해 목표 유량을 공급하지 못하였다. 구축된 설비의 변경 및 보완을 통하여, 최종적으로 목표 유량 공급에 성공하여 극저온 액체질소 공급 설비를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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