• 제목/요약/키워드: soot volume fraction

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산업용 가스화 용융로를 위한 산소 버너의 개발 (Development of Oxygen Combustion Burner for Industrial Gasification and Smelting Furnace)

  • 배수호;이은도;신현동;김성현;구재회;유영돈
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.170-178
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    • 2005
  • Multi-hole type oxygen combustion burner was developed for industrial gasification and smelting furnace. We investigated characteristics of flame, radiation transfer, and soot emission in the convectional oxygen burner with respect to the feeding condition of fuel and oxygen. Regarding the results of the conventional burner, we designed new burners which have larger fuel consumption rate and radiation heat transfer. We changed the size and hole number and shape of the exit plane of the burner. In addition, the performance of the burner was tested with respect to the feeding condition of the fuel and air: Normal Diffusion flame(NDF) and Inverse Diffusion Flame(IDF). We investigated the flame configuration, radiation heat transfer, and soot formation by using a CCD camera, heat flux meter, and Laser Induced Incadescence(LII), respectively. The stable operating condition was obtained by the flame configuration and the flame of the burner which has dented exit plane was more stable in whole operating conditions. The characteristics of radiative heat transfer were sensitive to the feeding condition of reactants and the flame of 75% primary oxygen and 25% secondary oxygen of the IDF case shows maximum radiation heat transfer. The soot volume fraction of the flame was measured in the axial direction of the flame and the amount of soot volume fraction is proportion to the radiation heat transfer. As a result, we can get the optimal operating condition of the newly designed burner which enhances the characteristics of flame stabilization and radiation heat transfer.

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LII/LIS 기법을 이용한 층류확산화염 매연입자의 정량화 (Quantitative Measurements of Soot Particles in a Laminar Diffusion Flame Using a LII/LIS Technique)

  • 정재우;이원남;한용택;김병수;이춘범;김덕진;이기형
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2002년도 제25회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.113-121
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    • 2002
  • The distribution of volume fraction, mean diameter and number density of soot particles are measured quantitatively in a co-flow ethylene diffusion flame using a simultaneous LII/LIS measurement technique. The LII/LIS system and the measured values are, respectively, calibrated and evaluated by comparing to the informations obtained from laser light. extinction/scattering experiments, LII signal shows some sensitivity to the laser light intensity when laser power density exceeds a certain value(threshold). It is also found that there is an optimal laser intensity and a delay time in order to obtain the best result using the simultaneous LII/LIS measurement technique.

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지하실 화재에서 배기의 효과에 관한 수치연구 (A Numerical Study on Smoke Exhaust at a Underground Room Fire)

  • 고경찬;박외철
    • 한국안전학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.9-13
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    • 2005
  • A underground room fire was simulated to investigate the effects of smoke exhaust on temperature visibility, soot etc. in the room. A room of $6m{\times}6m{\times}2.5m$ with a door of $0.9{\times}2.0m$ and a 0.5MW polystyrene fire in the room were considered. Temperature, visibility, CO volume fraction and soot were compared for the exhaust velocity at a vent located at the ceiling, 0, 1.2, and 2.4m/s, respectively. Results showed that increasing exhaust velocity decreased room temperature, CO and soot and increased visibility.

광 산란 기술을 이용한 연료 첨가제의 그을음 억제 효과 분석 (Analysis of Effect of Fuel Additive on Soot Suppression Using Laser Scattering Technique)

  • 서형석;김기범
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권7호
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    • pp.204-210
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    • 2016
  • 본 논문에서는 이소 옥탄을 연료로 사용하는 층류 확산 화염에서 불완전 연소의 결과로 발생하는 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였다. 또한, 철 연료첨가제의 그을음 발생 억제 효과를 평가하였다. 광 계측 기술을 이용하여 화염 안 그을음 입자의 탄성 산란 광을 화염의 높이에 따라 계측하고, 미광 보정 과정을 통하여 그을음 입자의 미분 산란 계수를 구하였다. 이 미분 산란 계수를 비교하여, 화염에서 그을음 입자의 성장 및 산화과정을 조사하였는데, 산화과정을 통하여 화염 내의 그을음 양이 감소하는 것을 관찰하였다. 철 연료 첨가제를 첨가한 화염에 대해서 동일한 연구 방법으로 구한 미분 산란 계수가 연료 첨가제가 첨가되지 않은 화염보다 더 작은 값을 보였다. 또한, 화염의 높이에 따라 반경방향으로 투과율을 측정하였는데, 연료 첨가제를 첨가한 연료의 화염은 투과율이 산화영역에서 약 5% 증가하는 것을 관찰하였고, 이는 미분 산란 계수와 동일한 경향을 보였다. 이것은 연료첨가제의 성분이 촉매 역할을 하여 그을음이 산화를 촉진해 화염 안의 그을음 양이 감소한 것으로 사료된다.

RDG 산란 이론을 이용한 그을음 탄소 입자의 형상 분석 (Analysis of Soot Particle Morphology Using Rayleigh Debye Gans Scattering Theory)

  • 서형석;김기범
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권9호
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    • pp.641-646
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    • 2016
  • 화석 연료의 연소 과정에서 발생하는 그을음 입자의 형상은 작은 구형입자들이 군집체를 이루고 있는 프랙탈 형상을 하고 있기에 기존 Rayleigh나 Mie 탄성 광 산란 이론으로 분석하는 것에는 한계가 있다. 본 논문에서는 Rayleigh-Debye Gans(RDG) 산란 이론을 적용하여 프랙탈 차원을 가지는 미세 입자의 형상을 효과적으로 해석할 수 있는 과정을 자세히 묘사하였다. 이소옥탄 확산 화염에서 발생하는 그을음 입자를 열 영동 채취법을 이용하여 채집한 후, 투과전자현미경을 이용하여 그을음 입자의 형상을 관찰하였다. RDG 산란 이론을 적용하여, 그을음 입자의 프랙탈 형상을 조사 하였고, 그을음 개별 입자의 직경, 입자 수밀도 및 부피 분율을 산출하였다. 이러한 결과들은 그을음의 성장 과정에서는 뚜렷한 증감 경향을 보이진 않았으나, 그을음 산화 과정에선 전부 뚜렷하게 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서 RDG 산란 이론을 이용하여 도출한 그을음 군칩체의 프랙탈 차원은 약 1.82로 이는 기존의 유사연구 결과와 동일하며, 화석연료의 종류에 상관없이 생성된 모든 그을음 입자에 동일한 값을 갖는 것으로 사료된다.

시분해 레이저 유도 백열법을 이용한 에틸렌 확산 화염에서의 매연 일차입자크기 측정에 관한 연구 (Study on Soot Primary Particle Size Measurement in Ethylene Diffusion Flame by Time-Resolved Laser-Induced Incandescence)

  • 김규보;조승완;이종호;정동수;장영준;전충환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제30권10호
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    • pp.973-981
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    • 2006
  • Recently there is an increasing interest in particulate matter emission because of new emission regulations, health awareness and environmental problems. It requires to improve particulate measurement techniques as well as to reduce soot emissions from combustion systems. As mentioned above, it is demanded that reduction techniques together with measurement techniques of exhausted particulate matters in combustion systems such as vehicles. However, measurement techniques of particulate matters should be prior to reduction techniques of that because it is able to know an increase and a decrease of exhausted particulate matters when measured particulate matters. Therefore, in this study, we report the measurement of soot primary-particle size using time-resolved laser induced incandescence (TIRE-LII) technique in laminar ethylene diffusion flame. As an optical method, laser induced incandescence is one of well known methods to get information for spatial and temporal soot volume fraction and soot primary particle size. Furthermore, TIRE-LII is able to measure soot primary particle size that is decided to solve the decay ate of signal S $(t_1)$ and S $(t_2)$ at two detection time. In laminar ethylene diffusion flame, visual flame height is 40 mm from burner tip and measurement points are height of 15, 20, 27.5, 30 mm above burner tip along radial direction. As increasing the height of the flame from burne. tip, primary particle size was increased to HAB(Height Above Burner tip)=20mm, and then decreased from HAB=27.5 mm to 30 mm. This results show the growth and oxidation processes for soot particles formed by combustion.

대향류 에틸렌 확산화염내 PAH 및 매연의 생성에 미치는 n-헵탄 혼합의 영향에 관한 연구 (A Study on Effect of n-heptane Mixing on PAH and Soot Formation in Counterflow Ethylene Diffusion Flames)

  • 최재혁;한원희
    • 해양환경안전학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.55-60
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    • 2012
  • 매연과 다중고리 방향족 탄화수소의 생성에 대하여 n-헵탄의 혼합의 영향을 알아보기 위하여 순수에틸렌 대향류 확산화염에 n-헵탄을 소량 혼합하여 실험을 수행하였다. 매연체적분율과 PAH의 생성 계측에서는 레이저 유도 형광법 (laser-induced fluorescence; LIF)과 레이저 유도 백열법(laser-induced incandescence; LII)의 레이저 계측법을 이용하였다. 실험결과로 순수 에틸렌 화염에 소량의 n-헵탄을 혼합한 경우에는 매연과 다중고리 방향족 탄화수소가 상승하였다. 그러나 20% n-헵탄 혼합화염의 경우 LIF 신호가 감소하였다. 소량의 혼합화염의 경우, 다중고리 방향족 탄화수소와 매연의 상승은 n-헵탄 혼합에 의해 저온 영역에서의 메틸 라디칼의 증가로 의한다고 사료된다. 10% n-헵탄 혼합화염에 대한 화학반응 프로세스를 살펴본 결과 H 라디칼에 의한 반응율이 벤젠 생성에 결정적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

레이저 유도 백열법을 이용한 단기통 커먼레일 디젤 엔진 배기에서의 PM 크기 계측에 관한 연구 (A Study on Measurements of PM Size in a Single Cylinder Common-rail Diesel Engine Exhaust using LII Method)

  • 전홍식;김희준;류훈철;박종일;한재원;전광민
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.95-102
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    • 2006
  • Recently particulate matter(PM) emission regulations are becoming more strict for diesel engines. There is increasing interest for measuring not only concentration but also size of the particles. Laser-induced incandescence (LII) has emerged as a promising technique for measuring particle volume fraction and size. In this study, the Simple Time Resolved-LII method was applied to exhaust of Ethylene diffusion flame and diesel engine exhaust for measuring soot and PM size. The particle size data from LII technique were calibrated using Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM) and Transmission Electron Microscope(TEM) photographs. In diesel engine experiments for particle size measurement, results from LII measurement are in a good agreement with those from TEM photograph, and difference between two measurements was less than 16%.

압축착화 엔진에서 함산소 혼합연료의 연소 및 미세입자 배출물 특성 (Combustion and Nano-particulate Emissions Characteristics of a Compression Ignition Engine Fueled with Oxygenated Blending Fuel)

  • 차준표;윤승현;전문수;이창식
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제17권5호
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    • pp.61-66
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    • 2009
  • An experimental investigation was conducted to analyze the effects of biodiesel-ethanol and biodiesel-diesel blended fuels on the characteristics of combustion and exhaust emissions, and size distributions of particulate matter in a single cylinder diesel engine. The three types of test fuel were biodiesel and two blended fuels which were added ethanol and diesel by 20 % volume based fraction into biodiesel, respectively. In this study, the injection rate, combustion pressure, exhaust emissions and size distributions of particulate matter were measured under various injection timings and injection pressures. The experimental results show that biodiesel-ethanol blended fuel has lengthened ignition delay and low combustion pressure in comparison with those of biodiesel and biodiesel-diesel blended fuel even if all fuels indicated similar trends of injection rate under equal injection pressures. In addition, the ethanol blended fuel significantly reduced nitrogen oxidies (NOx) and soot emissions. And then the size distribution of particulate matters shows that blended fuels restrain the formation of particles which were beyond the range of 150nm comparison with biodiesel fuel.