[논문]예혼합 분무화염내의 이중적 액적 연소속도에 관한 관찰

이치우; 심한섭

예혼합 분무화염내의 이중적 액적 연소속도에 관한 관찰
Observation on Double-droplet Combustion Speed in Premixed Spray Flame 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.12 no.6, 2004년, pp.119 - 126

이치우 (진주산업대학교 자동차공학과) , 심한섭 (진주산업대학교 자동차공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to elucidate the modes of double-droplet combustion speed in premixed spray flame, the difference between flame propagation speed and droplet cluster disappearance speed are experimentally investigated using a premixed spray burner system, It was confirmed that flame speed concerned with premixed-mode combustion in the spray flame was approximately 2.0 m/s in average while mean disappearance speed of droplet clusters, which were dominated by diffusion-mode combustion in downstream of the flame, was evaluated as much as 0.45 m/s. It was clarified that both characteristics of premixed-mode and diffusion-mode combustion in spray flames are of much difference in nature, even though both speed, which are supposed to depend on local properties of the spray itself and flow conditions surrounding droplet clusters, are scattered in experiments.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서는분무단면 화상의 경계와개개의 액적 클러스터를 도출하기 위해 촬영 된 분무단면화상 에 대해 이치화처리를 하였다. 이치화처리를 하는 것은 화상처리 해석결과의 정확성 및 신뢰성을 높 이기 위해 중요하다.
본 실험에서는 예혼합 분무 화염내에서 전파화염 속도 및 액적 클러스터의 소실속도를 각각 구별하여 도출. 비교하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 분무단면화상 계측과 위상도플러 측정에 의한 분무 류장의 계측을 병행하여 화상처리 및 해석을 통하여 전파화염속도 및 액적 클러스터의 소실속도를 각각 구별하여 도출하고자 한다.
이 절에서는 예혼합 분무화염중에 형성되어지는 전파화염속도의 도출에 대해 조사한다.

제안 방법

3) 예혼합 분무화염내의 액적 클러스터의 소실속 도를 분무단면연 속상의 화상처리 해석으로부터 계산했다. -1 결과 본 실험 조건에 의해 형성되 어진 화염의 하류영 역에 있어서는 시간적 .
이것은 분무특성의 변동과 전파화염의 속도변동을 함께 고려하여 고찰할 필요가 있다는 것 을 시사한다. 다음 절에서는 이들 예혼합적인 화염 전파를 거쳐 형성되어지는 액적 클러스터의 소실속 도를 도출한다.
촬영되어진 분무단면화상은 PC 을 통해 디지털 기록되어진 후, 워크 스테이션 (Hewlett Packard, Series 75)에 의한 이치화처리 (binarized process, 화상데이터에 대한 처리 및 해석) 등의 화상처리가 행하여진다. 또한, 화상처리 해석 시에는 C언어에 의한 자작의 프로그램을 이용하였 다. 분무단면화상의 촬영은 레저시트광 강도의 높 이 방향의 제 약으로부터 수직 방향으로 분할하였다.
본 실험에서는 예혼합 분무 화염내에서 전파화염 속도 및 액적 클러스터의 소실속도를 각각 구별하여 도출. 비교하는 것을 목적으로 한다.
본 실험에서는 예혼합 분무류내의 전파화염속도 및 액적 클러스터의 소실속도를 도출하기 위해 분 무단면화상 촬영 과 위 상도플러 유속계(Phase Dopp ler Anemometry, PDA)를 이용하여 분무류장을 계측 한다.
각 행마다의 히스토그램의 계곡을 연결하면 그림내의 백선으로 표시 한 가우스 분포 형상이 된다. 본 실험은 이백선상의 값으로부터 각 행마다 이치화처 리의 경계치를 결정하였다.
또한, 화상처리 해석 시에는 C언어에 의한 자작의 프로그램을 이용하였 다. 분무단면화상의 촬영은 레저시트광 강도의 높 이 방향의 제 약으로부터 수직 방향으로 분할하였다. PDA 광학계와 신호처리기는 시판의 장치(Dan- tec, 송광계 60X, 수광계 57X10, 신호처 리기 58N₁₀) 를 이용하였고, 광원에는 아르곤 이온레이 저(NEC, GLG3200, 발진파장 514.
예혼합 분무화염 내의 전파화염속도와 액적클러 스터의 소실속도를 도출하기 위해 분무단면화상 및 위상 도플러 계측을 하여 다음과 같은 결론을 얻 었다.
3에 나타낸 것과 같이 600장의 서로 시간적으로 연속하고 있지 않는 화상( 랜덤 화상)을 해석 대상으로 한다. 이 600장의 랜덤 화상군의 각 행마다 휘도치 히스토그램을 구한다.
비교하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 분무단면화상 계측과 위상도플러 측정에 의한 분무 류장의 계측을 병행하여 화상처리 및 해석을 통하여 전파화염속도 및 액적 클러스터의 소실속도를 각각 구별하여 도출하고자 한다.
삼각법을 적용 할 때는 분무류장의 유동장 계측이 필요하다. 이를 위해 예 혼합분무의 유동장 및 분무특성 을 조사하기 위하여 위상 도플러 유속계를 사용하였다.
4 MPa 이다. 좌표축은 버너포트 중심을 원점으로 하여 화염 하류방향을 h축, 반경 방향을「축으로 지정 했다. 분무단면화상 촬영용 레이저시트 광원으로서는 아르곤 이온레이저(Spectra-Physics, Stable 2017, 발진 파장 514.
9는 화상을 이용하여 예혼합 분무화염에서 의 전파화염속도를 연속분무류의 소실속도로서 도 출한다. 즉, 화상중의 연속분무류의 평균 경계 위치 를 구해 삼각법의 적용을 시도한다. 삼각법을 적용 할 때는 분무류장의 유동장 계측이 필요하다.
촬영은 플레임 레 이트(flame-rate) 9000 장/s로 하고, 화상은 8장 간격으로 나열되어 있다. 화상내 사각으로 둘러 싼 액적 클러스터의 소실속도의 시간변화를 구하였다. 먼저 조사하려고 하는 액적 클러스터의 단면적 S를 구하기 위해서 촬영화상의 이치화처리를 하여 Fig.

대상 데이터

Fig. 3에 나타낸 것과 같이 600장의 서로 시간적으로 연속하고 있지 않는 화상( 랜덤 화상)을 해석 대상으로 한다. 이 600장의 랜덤 화상군의 각 행마다 휘도치 히스토그램을 구한다.
분무단면화상의 촬영은 레저시트광 강도의 높 이 방향의 제 약으로부터 수직 방향으로 분할하였다. PDA 광학계와 신호처리기는 시판의 장치(Dan- tec, 송광계 60X, 수광계 57X10, 신호처 리기 58N₁₀) 를 이용하였고, 광원에는 아르곤 이온레이 저(NEC, GLG3200, 발진파장 514.5 run)흘쿨 사용했다. 광전자 증배관으로부터의 출력신호는 신호처리기에서 처 리되어진 후, PC(IBM, PS/486DX-33MHz)에서 해석 되어진다.
좌표축은 버너포트 중심을 원점으로 하여 화염 하류방향을 h축, 반경 방향을「축으로 지정 했다. 분무단면화상 촬영용 레이저시트 광원으로서는 아르곤 이온레이저(Spectra-Physics, Stable 2017, 발진 파장 514.5 nm, 실효출력 4 W)를 이용했다. 레이저 광은 일련의 렌즈계에 의해 버너 중심축을 포함한 수직단면을 비추는 평면광이 형성된다.
2는 본 실험에서 사용한 실험장치 구성도이다. 실험조건은 연소용 공기의 단면평균유속 5.5 m/s, 백등유-공기 질량유량비 0.045 kgfdel/kgair (Equivalence Ratio=0.75), 무화용 공기 압력 0.4 MPa 이다. 좌표축은 버너포트 중심을 원점으로 하여 화염 하류방향을 h축, 반경 방향을「축으로 지정 했다.
1은 본 실험에서 사용한 예혼합 분무버너의 구조이다. 연료는 시판되고 있는 백등유이며, 연료 펌프에 의해 연료탱크로부터 버너포트 상류 440 mm에 설치 된 2유체 분사노즐에 보내진다. 2유체 분 사노즐에 있어 액체연료는 압축기로부터 공급되어지는 무화용 공기로 미립화 되어지고, 액적농도가 거의 일정한 분무원추의 중앙부만이 버너포트에 보내어지며, 분무 주변부는 드레인으로서 배출되어지 는 구조로 되어 있다.

이론/모형

분무 단면화상으로부터 구한 연속분무류의 경계 위치와 위상도플러계측에 의한 유동장 측정 결과를 이용하여 삼각법을 적용한다.

성능/효과

1) 예혼합 분무화염내의 화염 전파속도를 분무단면 화상으로부터 얻어지는 분무류경 계의 평균위치 및 위상 도플러계측에 의한 액적속도로부터 도 줄하여 -1 유용성 을 나타내었다.
2) 예혼합분무류내의 전파화염속도는 시간적 . 공 간적으로 변둥하지만 본 실험조건에 의해 형성 되어진 화염의 상류영역에 있어서는 평균적으 로 약 2.
본 실험 조건하에서는 Sauter 평균입경은 30pm 정도이고, 하류로 감에 따라 작은 증가 경 향을 확인 할 수 있었다. 입도분포형상의 변화에 나타나고, 하류로 감에 따라 작은 입경액적이 존재할 수 있는 확률이 감소하고 있는 것으로 나타난다.
촬영화상으로부터도 알 수 있는 바와 같이 액 적 클러스터 는 하류방향으로 이동하면서 바깥 주변 부터 차례로 소실되어진다. 여기서, 화상처리 해석 결과 구해진 액적 클러스터의 소실속도는 약 0.4 m/s를 중심으로 변동하며, 이 액적 클러스터의 소실 속도의 평균치 2 는0.40 m/s 인 것을 알 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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