• 대한기계학회논문집B
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• 제28권10호
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• pp.1193-1201
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• 2004

The effect of equivalence ratio and fuel/air mixing quality on the phase-resolved gas temperatures at different phases of the oscillating pressure cycle was experimentally investigated. An atmospheric pressure, optically accessible and laboratory-scale dump combustor operating on methane with heat release rate of 1.59kW was used. Temperature measurements were made using coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) at several spatial locations fur typical unstable combustion conditions. Analysis was conducted using parameters such as phase-resolved averaged temperature, normalized standard deviation and temperature probability distribution functions (PDFs). Also the probability on the occurrence of high temperature (over 1900K) was investigated to get the information on the perturbation of equivalence ratio and NOx emission characteristics. It was shown that most of temperature histograms exhibit Gaussian profile which has short breadth of temperature fluctuation at equivalence ratio of 0.6, while beta profile was predominant for the cases of other equivalence ratios (${\Phi}$=0.55, 0.50). It was also shown that phase-resolved averaged temperature oscillated in phase with pressure cycle, while normalized standard deviations which represent temporal turbulent intensity of temperature showed nearly constant value around 0.1. The characteristics on the occurrence of high temperature also displayed periodic wave form which was very similar to the pressure signal. And the amplitude of this profile went larger as the fuel/air mixing quality became poorer. These also provided additional information on the perturbation of equivalence ratio at flame as well as NOx emission characteristics.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.274-280
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• 2005

광학적 접근이 가능한 대기압, 실험용 덤프 연소기에서 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 불안정 연소 동안 주기적으로 변하는 압력 사이클의 위상에 따른 온도를 측정함에 있다. 특히, 연소 불안정에 영향을 미치는 연료/공기의 혼합정도가 온도특성에 미치는 효과를 살펴보기 위해 반 스톡스 라만 분광학을 이용하였다. 본 논문에서는 위상에 따른 평균온도, 표준 오차, 확률 밀도함수 및 1900K 이상의 고온이 발생할 확률에 대한 결과가 제시되어있다. 실험결과에 대해 간략히 살펴보면, 압력위상에 따른 평균온도는 압력위상과 거의 동일 위상을 가짐을 확인할 수 있었고, 평균온도의 최대-최소 차이는 연료/공기 혼합이 양호할수록 작아지는 것을 발견할 수 있었다. 온도 확률밀도 함수는 화염 거동과 질소산화물 배출 특성에 대한 기본 자료를 제시해 주었다. 이러한 결과들은 궁극적으로 연소 불안정 발생 메커니즘과 열-음향학적 상호작용을 이해함에 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대된다 하겠다.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.144-151
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• 2004

희박 예혼합 연소방식을 채용한 150MW급 대형 저 NOx 가스터빈 연소기에서 발생하는 급격한 연소진동 발생을 저감하였다. 희박 예혼합 연소기에서는 연소튜닝이 적절히 이루어지지 많은 경우에 연소불안정에 기인한 높은 연소진동의 발생과 함께 NOx 배출량이 높아질 가능성이 있다. 대상 가스터빈의 연소 모드 전환 중에 발생하는 연소진동의 주파수와 크기는 각각 80Hz및 4-9psi로 나타났으며, 대기온도가 낮아짐에 따라 연소진동의 크기가 증가하는 경향을 보였다. 연소진동에 영향을 미치는 인자로서 버너노즐로 공급되는 연료유량을 균등화하기 위한 연소튜닝과 연소모드 전환시 연료라인에 연료를 미리 공급(prefilling)하는 것이 화염안정에 매우 큰 효과가 있었다. 그 결과 연소모드 전환 중에 발생하는 연소진동을 2.5psi까지 저감할 수 있었으며, 150 MW기저부하 운전 중에 NOx 발생량을 35-43ppm(15% $O_2$)으로 유지할 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 대한연소학회 2003년도 제27회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.103-108
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• 2003

The effect of equivalence ratio and fuel/air mixing quality on the phase-resolved gas temperatures at different phases of the oscillating pressure cycle was experimentally investigated. An atmospheric pressure, optically accessible and laboratory-scale dump combustor operating on methane with heat release rate of 1.59kW was used. Temperature measurements were made using coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) at several spatial locations for typical unstable combustion conditions. Analysis was conducted using parameters such as phase-resolved averaged temperature, normalized standard deviation and temperature probability distribution functions (PDFs). Also the probability on the occurrence of high temperature (over 1900K) was investigated to get the information on the perturbation of equivalence ratio and NOx emission characteristics. It was shown that most of temperature histograms exhibit Gaussian profile which has short breadth of temperature fluctuation at equivalence ratio of 0.6, while beta profile was predominant for the cases of other equivalence ratios (${\Phi}$=0.55, 0.50). The characteristics on the occurrence of high temperature also displayed periodic wave form which is very similar to the pressure signal. And the amplitude of this profile goes larger as the fuel/air mixing quality become poorer. These also provided additional information on the perturbation of equivalence ratio at flame as well as NOx emission characteristics.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.179-188
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• 2011

본 연구에서는 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성에 있어서 탄화수소 연료의 첨가효과를 알아보기 위하여 상온, 고압, 정적상태의 연소실에서 실험을 수행하였다. 층류화염전파속도는 상세반응기구와 전달물성치를 사용하여 계산하였고 이를 실험으로 측정된 값과 비교하였다. 탄화수소 연료가 첨가된 합성가스-공기 화염의 셀 불안정성은 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성의 관점에서 평가되며 희박예혼합 화염에 대해 실험으로부터 측정된 셀불안정성을 유발하는 임계 Peclet 수는 이론적으로 얻어진 값과 비교하였다. 실험결과는 반응혼합물에 탄화수소 계 연료의 첨가량이 증가할수록 화염전파속도는 감소함을 보였다. 합성가스-공기화염에 프로판과 부탄을 첨가하였을 경우 수력학적 불안정성과 확산-열 불안정성이 감소하여 셀 형성은 현저하게 감소하였다. 반면 메탄을 첨가하였을 경우 셀 불안정성이 완화되는 효과는 없었다.