마그네슘 입자 군 연소 실험 장치를 제작하고 연소 실험을 수행하였다. 예혼합 화염용 버너에서 마그네슘 입자의 공급 질유량을 변화시켰을 때 점화 지연시간의 변화를 확인하였다. 마그네슘의 질량유량을 증가시킴에 따라 점화 지연시간이 단축됨을 확인하였다. 또한 마그네슘 입자 크기 별, 혼합비에 따라 변화시켰을 군 연소 화염 온도를 two wavelength pyrometry 를 이용하여 군 연소 화염온도를 측정하였다. 입자 크기별 군 연소 화염온도는 거의 비슷함을 확인 할 수 있었으며, 당량비에 따른 화염온도의 측정을 통해 연소되는 마그네슘 연소화염 분포의 특성을 알 수 있었다.
연소과정 중에 발생하는 질소산화물을 저감하는 기술인 MILD 연소에 대하여 연료노즐과 공기노즐의 위치와 공기유량을 변화하면서 나타나는 연소특성을 수치해석을 통하여 연구하였다. 본 연구의 MILD 연소로는 연료노즐과 공기 노즐 사이에 연소배기가스의 배출구가 있는 연소로를 이용하였다. 공기노즐은 8개, 연료노즐은 4개를 사용하였다. 연료노즐이 연소로 중앙 부근에 위치한 연소로의 경우에 공기유량이 적을 때는 연소반응대가 연료노즐에서부터 연소로 벽면으로 치우치게 되지만 공기유량이 커지면 연소반응대가 연료노즐 측에서 시작하여 연료노즐 상부로 형성된다. 공기노즐이 연소로 중앙부분에 위치한 경우에 공기유량이 적을 때는 연소반응대가 공기노즐 부근에서 시작하여 연소로 벽면으로 치우치지만 공기유량이 증가하면 연소반응대가 연료노즐 측으로 옮겨가게 된다. 두 가지 경우 모두 공기유량이 증가하면 연소반응대에서 최대온도가 증가하고 따라서 배기가스에서의 NOx 농도가 증가한다. 두 가지 노즐 위치에서의 NOx 생성을 비교해 보면 공기노즐이 연소로 중앙에 위치한 경우가 연료노즐이 연소로 중앙에 위치한 경우보다 NOx 농도가 현저히 적음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로부터 NOx 저감과 연료의 미연가스 배출을 감안할 때 공기노즐이 연소로 중앙에 위치하고 이론공기량에 해당하는 공기량을 분출할 때 NOx 생성에 가장 효과적임을 알 수 있었다.
This study describes the characteristics of combustion and exhaust emission in the special engine applying a fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI) concept with two different energizing type (solenoid and piezoelectric) injectors for diesel injection. A diesel-gasoline mixed dual-fuel reactivity controlled compression ignition concept is demonstrated as a promising method to achieve high thermal efficiency and low emission in internal combustion engines for transportation vehicles. For investigating the combustion characteristics of RCCI, engine experiments were performed in a light-duty diesel engine over a range of injection timing and mixing rate of gasoline in mass. It was investigated that by increasing the nozzle hole diameter, increasing the combustion pressure and the net indicated mean effective pressure. $NO_x$ and soot can be reduced by advancing start of injection in 84 mixing rate of gasoline in mass. The resulting operation showed that light duty engine could achieve 48 percent net indicated efficiency and 191[g/kW-hr] net indicated specific fuel consumption with lower levels of nitrogen oxides and soot.
Waste combustion above a grate is the core process of incineration systems, stability of which should be guaranteed for emission minimization. However, complicated reactions and heat and mass transfer phenomena make understanding the process difficult. One dimensional bed combustor with a numerical combustion model is utilized to investigate the combustion process of the bed, using cubic wood particles as a simulated fuel. Bed combustion behavior is characterized with apparent flame propagation speed, which has close relationship with air supply rate and chemical and physical characteristics of the fuel. Base on the availability of oxygen, two distinct reaction zone is identified; the oxygen-limited and the reaction-limited zone leading to the extinction by excessive convection cooling. The numerical modeling shows good agreement with the experimental results. The transient bed combustion behavior of local temperature and oxygen consumption rate is adequately reproduced. The numerical model is extended to model the waste bed combustion of a commercial incineration plant, which shows meaningful results as well.
A cylindrical constant-volume combustion chamber was used to investigate the flow characteristics at the spark electrode gap and the combustion characteristics of an inhomogeneous charge methane-air mixture under several parameters such as stratified pattern, initial charge pressure, ignition time and the excess air ratio of the initial charge mixture. Flow characteristics including mean velocity and turbulence intensity were analyzed by a hot-wire anemometer. The combustion pressure development, measured by a piezo-electric pressure transducer, was used to investigate the effect of initial charge pressure, excess air ratio and ignition times on combustion pressure and combustion duration. It was found that the mean velocity and turbulence intensity had the maximum value around 200-300 ms and then decreased gradually to near-zero value at 3000 ms. For the stratified patterns, the combustion rate under the rich injection (RI) condition was the fastest. Under the initial charge conditions, the second mixture was accompanied by an increase in the combustion rate, and that the higher the mass which is added in the second stage injection, the faster the combustion rate.
Design criterion for the size of micro Pt-catalytic combustor is investigated in terms of heat release rate. One-dimensional plug flow model is applied to determine the surface reaction constants using the experimental data at stoichiometric butane-air mixture. With these reaction constants, the mass fraction of butane and heat release rate predicted by the plug flow model are in good agreement with the experimental data at the combustor exit. The relationship between the size of micro catalytic combustor and mixture flowrate is introduced in the form of product of two terms-the effect of fuel conversion efficiency, and the effect of chemical reaction rate and mass transfer rate.
This paper discusses effect of solid mass inventory on the hydrodynamic characteristics of circulating fluidized bed(CFB). Operating parameters of solid mass inventory and air flow rates were varied to understand their effects on fludization pattern. Experimental measurements were made in a CFB of which height and diameter are 3m and 0.05m respectively. Black SiC particles ranging from $100{\mu}m\;to\;500{\mu}m$ were employed as the bed material. Superficial gas velocity of riser and J-valve fluidizing velocity were in the ranges of $1.39{\sim}3.24m/s\;and\;0.139{\sim}0.232m/s$, respectively. The axial solid fraction and solid circulation rate of CFB were calculated based on the experimental data and compared with modellings through IEA-CFBC Model and commercial CFD code.
The combustion characteristics of car components have been investigated, The combustion parameters like heat release rate, smoke production, yield of carbon dioxide and carbon monoxide and mass loss rate were analyzed by cone-calorimeter for representative samples (seat, carpet, headrest, rubber mat, dash board and electric wire) collected from a used car. The results from sample combustion showed that cover and sponge in seat more quickly ignited and flamed than other parts. The heat released from the combustion of dash board sample was 144.29$kw/m^2$ and the smoke produced by the wire combustion was 6896.4 $m^2/m^2$. The yields of carbon dioxide and carbon monoxide were in the ranges of 1.09${\sim}$2.76 kg/kg and 0.0262${\sim}$0.1008 kg/kg, respectively.
The effect of high ambient temperature and pressure conditions on the combustion performance of n-butanol, n-heptane and its mixing fuel (BH 20) were studied in this work. To reveal this, the closed homogeneous reactor model applied and 1000-1200 K of the initial temperature, 20-30 atm of initial pressure and 1.0 of equivalence ratio were set to numerical analysis. It was found that the results of combustion temperature was increased and the ignition delay was decreased when the ambient conditions were elevated since the combustion reactivity increased at the high ambient conditions. On the contrary, under the low combustion temperature condition, the combustion pressure was more influenced by the ambient temperature in the same ambient conditions. In addition, the total mass and the mass density of tested fuels were influenced by the ambient pressure and temperature. Also, soot generation of mixing fuel was decreased than n-heptane fuel due to the oxygen content of n-butanol fuel.
본 연구에서는 연료 따른 End-Burning 하이브리드 추진 시스템의 연소 특성을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 연료로는 PMMA, PE를 사용하였으며 산화제는 기체 산소를 사용하였다. 연료의 후퇴율은 산화제 유량뿐만 아니라 연료의 열역학적 성질의 함수이다. 본 실험을 통하여 연료의 후퇴율이 산화제 유량과 물질전달계수인 B number로 표현된 경험식을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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