[논문]다공성 세라믹 매트를 이용한 복사버너에서의 연소라디칼 특성과 배기배출물에 관한 연구

김영수; 조승완; 김규보; 장영준; 전충환

doi:10.3795/ksme-b.2007.31.6.539

다공성 세라믹 매트를 이용한 복사버너에서의 연소라디칼 특성과 배기배출물에 관한 연구
A Study of Characteristics of Combustion Radical and Exhausted Emissions in a Radiant Burner with Porous Ceramic Mat 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.31 no.6 = no.261, 2007년, pp.539 - 546

김영수 (LG전자 DAC 연구소) , 조승완 (부산대학교 기계공학과) , 김규보 (부산대학교 기계공학과) , 장영준 (부산대학교 기계공학부, 기계기술연구소) , 전충환 (부산대학교 기계공학부, 기계기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

An experimental study was performed to investigate the characteristics of chemiluminescence in a radiant burner, varying the excess air ratio from 0.91 to 1.67 at firing rate 80.5 to 134.2 kW/m2 on $OH^*,\;CH^*,\;{C_2}^*$ in LNG-Air premixed flames. The signals from electronically excited states of $OH^*,\;CH^*,\;{C_2}^*$ were detected using a Intensified Couple Charged Detector (ICCD) camera. The measurements of exhausted emission were made to investigate the correlation between chemiluminescence and emissions. The chemiluminescence intensity was increased with increase of firing rate like characteristics of $NO_x$ emission. $NO_x$ also increased with increase of firing rate and excess air ratio. It is found that offset of firing rate is more dominant excess air ratio $NO_x$ emission. The maximum chemiluminescence intensity occurs near the stoichiometric excess air ratio or lean conditions in case of high firing rate and the maximum intensity occurs rather than rich conditions in case of relatively low firing rate. Amount of $NO_x$ emission is maximum at near stoichiometric excess air ratio, which is chemiluminescence intensity is maximum.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

다공성 세라믹 매트를 이용한 복사버너에서 다양한 열용량(firing rate)과 공기 과잉률 변화에 따른 자발광 배출특성 및 배기배출특성 에 대해 연구하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
따라서 본 연구에서는 다공성 세라믹 매트를 이용한 복사버너 (radiant burner)에서 다양한 열용량(firing rate)과 공기과잉률 변화에 따른 O*, H CH, 그리고 C₂* 라디칼 측정으로 복사버너에 대한 화염구조 분석과 배기배출물 분석을 통한 버너 및 세라믹 매트(Mat)의 성능 평가방법에 필요한 기초 자료 제시 및 다양한 형태의 복사 버너 와보다 나은 복사효율과 친 환경적인 복사버너 설계 시 기초 자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

그리고 예 혼합 챔버 에서는 공기와 가스의 혼합이 보다 잘 이루어지게 하기 위해서 가스를 양쪽으로 공급하고 공기를 챔버의 접선 방향으로 공급하였으며, 챔버 안에 허니콤 (Honeycomb)을 설치하여 예 혼합을 안정한 상태로 유지하였다. 공기의 유량을 조절하기 위해서 층류유량계(LFM, COMOS co. DF 2800)을 사용하였고, 가스의 유량을 조절하기 위해서는 질량유량계 (MFM, MILLIPORE co. FM-3911V)를 사용하였다. 사용연료는 일반 가정에 200端ommfO 로공급되어 지는 도시 가스를 사용하였다.
포트 내에는 혼합기가보다 균일하게 매트에 공급되기 위해 직경 3mm 의 구멍(hole)을 측면에 50개 뚫은 분배장치를 설치하였다. 그리고 예 혼합 챔버 에서는 공기와 가스의 혼합이 보다 잘 이루어지게 하기 위해서 가스를 양쪽으로 공급하고 공기를 챔버의 접선 방향으로 공급하였으며, 챔버 안에 허니콤 (Honeycomb)을 설치하여 예 혼합을 안정한 상태로 유지하였다. 공기의 유량을 조절하기 위해서 층류유량계(LFM, COMOS co.
실험범위의 설정은 열용량과 공기과잉률에 따라 세라믹 매트 표면에 안정화된 복사화염이 형성되는 범위로 수행하였으며 공기과잉률 X=1.67 이상의 조건에서는 공기량의 증가와 연료량의 상대적 감소로 인한 연소불안정(flame instability)으로 소염 (blow-ofi) 되었다.

대상 데이터

부분이다. 버너 하우징의 직경은 220mm, 높이는 40mm 이며 포트의 직경은 200mm, 높이는 25mm이다. 세라믹 매트(Ceramic mat)는 실리콘 카바이드 재질로 단위면적당 홀수는 15ppc이며흘 직경은 1.
본 연구에 사용되어진 가스는 도시가스로 그 대표적인 조성은 CH₄ 89.95%, C₂H₆ 6.32%, C₃H₈ 2.54%, C₄H₁₀ 1.09%, C₅H₁₂ 0.01%고 구성되어 있고 고위발열량은 10, 600 fcal/Nm'이다. 위의 관계식 (1)에 따라 도시가스의 화학 평형식은 아래의 식 ⑵와 같이 나타낼 수 있다.
FM-3911V)를 사용하였다. 사용연료는 일반 가정에 200端ommfO 로공급되어 지는 도시 가스를 사용하였다.
1은 실험장치의 개략도이다. 실험 장치는 크게 복사 버너부, 라디칼 측정 시스템부, 데이터 및 배출가스 취득부로 구성된다.
다공성 세라믹 매트 (porous ceramic mat)의 두께는 4mm, 다공성 (porosity)은 약 95%이다. 포트 내에는 혼합기가보다 균일하게 매트에 공급되기 위해 직경 3mm 의 구멍(hole)을 측면에 50개 뚫은 분배장치를 설치하였다. 그리고 예 혼합 챔버 에서는 공기와 가스의 혼합이 보다 잘 이루어지게 하기 위해서 가스를 양쪽으로 공급하고 공기를 챔버의 접선 방향으로 공급하였으며, 챔버 안에 허니콤 (Honeycomb)을 설치하여 예 혼합을 안정한 상태로 유지하였다.

성능/효과

(1) 자발광 강도는 열용량이 증가할수록 증가하였다.
(2) 높은 열용량에서의 최고의 자발광 강도는 이론 공기 과잉률 또는 약간 희박한 조건에서 나타 났으나, 낮은 열용량에서는 약간 농후한 조건에서 나타났다. 그리고 자발광 강도가 최고일 때 배기 배출물 배출 지수도 최고를 나타내었다.
(3) 배기배출물의 특성은 EINOx 는 0.05 ~ 1.17g/kg으로써 비교적 낮게 나타났고, 열용량이 증가할수록 EINOx도 증가하였다. CO는 열용량이 80.
0에서 모두 나타났으며, 온도 분포와 마찬가지로 이론 공기 과잉률을 기준으로 희박하거나 농후해 질수록 라디칼 강도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 그리고 고온 영역에 넓게 분포하는。丑*에 비해 주로 반응영역에서 존재하는 C*, H C; 라다칼 강도의 감소 기울기가 더 빨리 진행됨을 확인 할 수 있었다. Fig.
열 부하가 높을수록 강도가 높게 나타남을 확인할 수 있다. 그리고 열 부하가 큰 조건에서는 최고 강도가 이론 공기 과잉률인 L0에서 나타나지만 열 부하가 작은 조건에서는 조금 더 농후한 0.91 의 조건에서 최고 강도가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이 경향은 C*, H (或 라디칼의 결과 에서도 동일하게 나타났다.
이것으로 라디칼의 강도는 매트 화염의 분포와 밀접한 상관관계가 있다는 것을 예측 할 수 있었다. Fig.
연구하였다. 이의 결과로 O*, H C*, H C: 둥이 대기압-상온의 메탄 연소조건에서 이론공연비 부근에서 최고 강도값을 가지며, C;/*, CH C;/* OH 그리고 C*/* OHH 등의 자발광비가 <片0.8~1.5의 영역에서 선형 적으로증가함을밝혀 냈다.
0부터 CO가 발생했다. 즉, 복사화염이 안정화되는 영역에서는 CO가 발생하지 않았지만, 휘염 영역이 발생하는 조건에서 CO가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
2(b)는 동일 조건에서 고온 영역에서 넓게 분포하여 비교적 신호의 세기가 높은 O* H 자발광 (Chemiluminescence)을 취득한 이미지이다. 직접 사진에서는 매트 표면에 화염이 균일하게 분포하는 것처럼 보였지만, ICCD를 통해 취득된 O* H 라디칼 자발광의 이미지를 살펴보면 부분적으로 실제 화염이 거의 존재하지 않는 부분이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 즉 직접사진이나 유관으로 볼 때 균일하게 분포하는 것처럼 보이는 것은 매트 표면에서 인접한 화염에 둘러싸여 있기 때문인 것으로 사료된다.
2kw/m'으로 고정시킨후 공기 과잉률의 변화에 따른 OH\ ch', Ci 라다칼의 강도를 나타낸 그래프이다. 최고 강도는 이론 공기 과잉률인 1.0에서 모두 나타났으며, 온도 분포와 마찬가지로 이론 공기 과잉률을 기준으로 희박하거나 농후해 질수록 라디칼 강도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 그리고 고온 영역에 넓게 분포하는。丑*에 비해 주로 반응영역에서 존재하는 C*, H C; 라다칼 강도의 감소 기울기가 더 빨리 진행됨을 확인 할 수 있었다.

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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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