• 대한기계학회논문집B
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• 제29권2호
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• pp.263-270
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• 2005

An experimental study was performed to investigate the effects of partially premixing, varying the equivalence ratios from $0.79{\sim}{\infty}$, on NOx emissions and chemiluminescence of excited $OH^{\ast},\;CH^{ast}\;C_2^{\ast}$ radicals in laminar partially premixed flames. the signal from the electronically excited state of $OH^{\ast},\;CH^{ast}\;C_2^{\ast}$ was detected through a band pass filter with a photo multiplier tube, which are processed to the intensity ratio ($C_2^{\ast}/CH^{\ast},\;C_2^{\ast}/OH^{\ast},\;and\;CH^{\ast}/OH^{\ast}$) to reveal the correlation with local equivalence ratio. And measurements of NOx emission were made to investigate the relationship between visible flame appearance, chemiluminescence, and EINOX. The results demonstrated that (1) the flames at ${\phi}<1.59$ exhibited classical double flame structure, at ${\phi}>4.76$, the flames exhibited diffusion flame structure, and the intermediate flames at $1.59<{\phi}<4.76$ was a merged flame, (2) the $OH^{\ast}$ peak was located inside the $CH^{\ast}\;and\;C_2^{\ast}$ radical for all measured conditions and the emission intensity ratio of $C_2^{\ast}/CH^{\ast}\;and\;C_2^{\ast}/OH^{\ast}$ were identified as good marker for local equivalence ratio over a range of ${\phi}=0.79{\sim}1.2\;and\;CH^{\ast}/OH^{\ast}\;is\;0.79<{\phi}<1.9$. However, it was difficult to predict the equivalence ratio in partially premixed flames using this system for ${\phi}>2.38$, (3) the minimum NOX emission index (EINOx) is obtained for a equivalence ratio of 3.19 in the intermediate flames.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.869-874
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• 2011

CNG/diesel dual-fuel 엔진은 CNG 를 주 연료로 사용하고 소량의 디젤을 착화제로서 실린더 내에 분사한다. 본 연구에서는 기존의 디젤엔진을 커먼레일직접분사(CRDI)를 통하여 고압으로 디젤을 분사하고, 예혼합을 위하여 CNG 를 흡기포트에 분사하는 CNG/diesel dual-fuel 엔진으로 개조하였다. CNG/diesel dualfuel engine 은 기존의 디젤엔진과 동등한 수준의 토크 및 출력성능을 나타내었다. 또한, CNG 대체율은 CNG/diesel dual-fuel 엔진의 전체 운전영역에 대하여 89% 이상을 만족시켰다. Dual-fuel 엔진의 PM 배출농도는 디젤엔진보다 94% 더 낮게 나타났지만, NOx 배출농도는 더 높게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권1호
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• pp.71-79
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• 2005

For the non-premixed interacting jet flames, it has been reported that if eight small nozzles are arranged along the circle of $40{\sim}72$ times the diameter of single jet, the flames are not extinguished even in 200m/s. In this research, experiments were extended to the partially premixed cases to reduce both flame temperature and NOx emission. Nine nozzles were used- eight was evenly located along the perimeter of the imaginary circle and one at the geometric centre. The space between nozzles, S, the equivalence ratio, ${\phi}$, the exit velocity and the role of the jet from the centre nozzle were considered. Normally, flame was lifted and flame base was located inside the imaginary circle made by the nozzle. As nozzles went away from each other, blowout velocity increased and then decreased. The maximum blowout velocity diminished with the addition of air to the fuel stream. When the fuel and/or oxidizer were not fed through the centre nozzle, the maximum blowout velocity obtained by varying S and ${\phi}$ was around 160m/s. Optimum nozzle separation distance at which peak blowout velocity obtained also decreased with ${\phi}$ decrease. Flame base became leaner as approaching to the blowout. It seemed that lots of air was supplied to the flame stabilizing region by the entrainment and partially premixing. To approve this idea and to enhance the blowout velocity, fuel was supplied to the centre region. With the small amount of fuel through the centre nozzle, partially premixed flame could be sustained till sonic velocities. It seemed that the stabilizing mechanism in partially premixed interacting flame was different from that of non-premixed case because one was stabilized by the fuel supply through the centre nozzle but the other destabilized.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.25-31
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 노즐의 여러 연료 분사 방식에 대하여 NOx와 CO의 배출 특성, 화염 안정성 및 연소실 온도 분포에 대한 연소특성을 비교하였다. 주 연구 결과로는 연료홀 개수가 동일하고 연료 홀 직경이 감소하는 경우와 연료 홀면적이 동일하고 연료 홀 수가 감소되는 경우 연료의 연소용 공기층 침투가 커지기 때문에 NOx의 배출은 감소하지만 화염 안정성은 감소하게 된다. 그리고 동일 연료 홀 면적을 이용하는 분사방식에 있어서 연료 홀을 교차 변경하는 경우 연료의 평균 침투거리 증가로 NOx의 배출이 감소되며 연료 침투거리가 적은 연료가 화염을 안정화시키는 역할을 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.44-49
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• 2019

본 연구는 서로 다른 입도의 단일골재 및 반대 입도의 골재를 혼합한 혼합골재에 리젝트애시(Reject ash=Rj)의 치환율 변화에 따른 콘크리트의 기초적 특성을 분석함으로써 골재 제조공장에서 프리믹스하여 1개의 골재로 납품하는 혼합골재 시스템의 가능성을 분석하였다. 실험연구결과 입도규정의 경우는 혼합골재(CSb+SS)에 Rj를 5% 정도 치환할 경우 입도규정을 만족하는 것으로 나타났다. 유동성인 슬럼프 및 슬럼프 플로와 공기량의 경우에는 Rj의 치환율 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났으나, 압축강도의 경우에는 Rj의 치환율이 증가함에 따라 증가하는 것이 확인되었다. 따라서 매립 처분되는 Rj를 5% 정도 혼합골재에 프리믹스하여 활용하면서 감수제 및 AE제 등으로 적정 유동성 및 공기량은 확보하여 준다면 압축강도 증진 등 품질향상에 크게 기여할 것으로 분석되었다.

• 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.