선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 실험에서는 세라믹 화이버 매트 표면에 형성된 표면화염의 연소특성에 대한 실험변수들의 영향을 검토하기 위하여 노즐 크기와 초기공급압력 변화에 따른 운전범위를 확인하였다. Fig.
- 본 연구의 목적은 세라믹 화이버 매트를 이용한 표면화염버너의 연소특성을 파악하기 위해서 예혼합관의 형상, 다양한 열용량과 초기공급압력의 변화에 따라 CO, CO2, O2, NOx를 가스 분석기를 사용하여 배기배출물 특성을 파악하고, 적외선 분광계(Infrared spectrameter)를 사용하여 버너의 복사특성을 확인하고자 한다. 이에 더 나아가 복사버너의 화염구조와 배기배출물의 특성을 파악함으로서 친환경적인 가스버너를 개발하는데 기초 자료를 제시하고자 한다.
- 사용하여 배기배출물 특성을 파악하고, 적외선 분광계(Infrared spectrameter)를 사용하여 버너의 복사특성을 확인하고자 한다. 이에 더 나아가 복사버너의 화염구조와 배기배출물의 특성을 파악함으로서 친환경적인 가스버너를 개발하는데 기초 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- Sathe et al.'”는 다공성 복사버너의 열전달과 연소 특성을 1단계 반응 메카니즘 (1 step chemistry)을 이용하여 수치 해석을 행하였고, 실험을 통해 이것을 검정하였다. 안정한 화염에 대해 두가지 반응존이 발생하며 하나는 다공질면의 상부에 그리고 하나는 다공질 끝의 아주 좁은 영역에서 형성되었다.
- Jugjai et 는 다공성 물질을 이용한 연소 시스템에 있어 액체연료를 사용하여 열전달 과정에서의 증발특성과 온도를 기본으로 하는 연소 특성을 확인하였다. 다공성 물질의 표면과 연소 실내의 온도로부터 복사열에 의한 회귀 (feed-back)로인해 다공성 연소기 내의 액체 케로신(kerosene)을 효과적으로 증발예열시키는 것으로 나타났다.
- Williams et al.⑴는 버너는 두께가 0.4cm인 alumina-silicate ceramic fiber matrix를 사■용했고, 버너의 하류표면 근방에서 메탄-공기 혼합기의 연소(열용량: 300kW/m2~450kW/m2, 당량비: 0.75 ~ 1.3) 에 대해 연구를 수행하였다. CARS (coherent anti-Stokes Raman scattering) 시스템을 이용하여 온도측정을 하였으며 표면 하류 방향에서 최고온도가 나타났다.
- Kulkami et al.何는 복사특성과 배기배출물 특성을 파악하기 위하여 몇가지 종류의 복사표면버너(RSB, radiant surface burner)를 대상으로 실험과 수치해석을 병행하였다. 넓은 열용량 (200~1200kW/m2) 범위에서도 안정화된 화염이 형성되었고, 열용량을 증가시킬수록 복사효율은 감소하는 경향을 보였다.
- 본 연구에서는 표면화염 버너 에서 열용량과 초기 연료공급압력, 기구적으로 분사노즐과 혼합관의 길이, 그리고 예혼합관의 형상 변화(혼합관의 목의 크기와 위치)에 따른 연소성능과 배기배출물 특성 파악에 초점을 맞추었다. 그리고 적외선 분광계(Infrared spectrometer)를 사용하여 버너의 복사특성을 확인하였다.
- 배기가스 중의 NOx, CO2, 02, CO 농도를 측정하기 위해서 가스 분석장치(COPA-2000, HORIBA corp.)를 사용하였으며, CO2, CO 검출은 NDIR 방식, NOx 는 CLA방식 그리고 6는 자기압력 방식의 센서 (sensor) 를 채택하여 배기가스 분석을 수행하였다. 배기배출물의 측정을 위하여 스테인리스 샘플링 프로브를 사용하였으며 프로브의 과열을 막기 위해 샘플링 튜브 외측에 수냉식 2중 관을 설치하였다.
- )를 사용하였으며, CO2, CO 검출은 NDIR 방식, NOx 는 CLA방식 그리고 6는 자기압력 방식의 센서 (sensor) 를 채택하여 배기가스 분석을 수행하였다. 배기배출물의 측정을 위하여 스테인리스 샘플링 프로브를 사용하였으며 프로브의 과열을 막기 위해 샘플링 튜브 외측에 수냉식 2중 관을 설치하였다. 여러 가지 희석정도의 영향을 제거하여 배출 수준의 순수한 비교를 하기위하여 환산농도(corrected concentration)을 사용하였으며 다음과 같은 식을 통하여 산출하였다.
- 2에 나타내었다. 버너 매트 표면으로부터 15mm 높이에 특수 내열강화유리를 장착하여 적외선 분광 분석장치 (IR spectrometer, Acton research corp.)로 분광강도를 측정하였다. 분광 분석 실험장치는 단색화 장치(monochromator), 적외선 검출부, 초퍼 (Chopper)로 이루어진 분광분석기 (spectrometer), 제어부, 증폭부, PC로 구성되어 있다.
- 的은 지름이 50mm이고 두께가 4mm인 스테인리스 스틸 파이버 매트 버너에서 의예 혼합 연소에 관한 연구를 수행하였다. 버너가 복사모드가 되는 작동 조건에서 매트 표면 근처에서의 가스를 분석했다. 여기에서는 열 방출로 인한 매트의 하류지점에서 CH, 가 사라지 고, C6 가 최고가 되는 지점에서 실질적인 연소반응이 일어나는 것을 알아냈다.
- 본 연구에서는 표면화염 버너 에서 열용량과 초기 연료공급압력, 기구적으로 분사노즐과 혼합관의 길이, 그리고 예혼합관의 형상 변화(혼합관의 목의 크기와 위치)에 따른 연소성능과 배기배출물 특성 파악에 초점을 맞추었다. 그리고 적외선 분광계(Infrared spectrometer)를 사용하여 버너의 복사특성을 확인하였다.
- 배기배출물의 측정을 위하여 스테인리스 샘플링 프로브를 사용하였으며 프로브의 과열을 막기 위해 샘플링 튜브 외측에 수냉식 2중 관을 설치하였다. 여러 가지 희석정도의 영향을 제거하여 배출 수준의 순수한 비교를 하기위하여 환산농도(corrected concentration)을 사용하였으며 다음과 같은 식을 통하여 산출하였다.
- 09%이다. 연료의 유량은 습식유량계(wet gas meter)를 통하여 열용량을 조절하였다.
- 예혼합연소를 형성하기 위하여 연료는 상용 LNG 연료를 사용하였고, 습식유량계를 사용하여 노즐의 열용량을 조절하였다. 공기는 강제 공급식이 아니고, 자연공기 공급식 버너 시스템처럼 분사노즐(injector nozzle)로부터 가스가 분줄되어 주위공기 사이에서 운동량 분배 과정(momentum-sharing process)을 통해 가스는 공기를 유입하게 된다.
- 증폭부는 검출된 신호를 증폭, 변환하여 PC로 보내어진다. 측정지점은 버너로부터 0.4m 떨어진 지점에서 분광분석기를 60도 기울여 측정하였다.
대상 데이터
- Kawaguchi et al.的은 지름이 50mm이고 두께가 4mm인 스테인리스 스틸 파이버 매트 버너에서 의예 혼합 연소에 관한 연구를 수행하였다. 버너가 복사모드가 되는 작동 조건에서 매트 표면 근처에서의 가스를 분석했다.
- 본 연구에 사용된 복사버너는 크게 버너 하우징, 버너포트, 그리고 혼합관(Mixing tube)으로 나누어지며 버너 하우징에서는 화이버 매트에서 화염이 형성되어 배기되어지고 버너포트에는 버너 하우징에 예 혼합기를 보다 균일하게 공급하기위해 혼합관을 장착하였다. 다공성 매체(porous medium)는 전체 체적 대비 미세 화이버 사이의 공간 체적비로 정의되는 다공성(porosity)이 약 95%이고 두께가 4mm 인 것을 사용하였다. 연료는 고위발열량이 10, 500 kal/Nm'인 일반도시가스를 공급하였으며 조성은 CH4 89.
- 2는 본 연구에 사용된 세라믹 화이버 표면 화염버너 개략도를 나타낸 것이다. 본 연구에 사용된 복사버너는 크게 버너 하우징, 버너포트, 그리고 혼합관(Mixing tube)으로 나누어지며 버너 하우징에서는 화이버 매트에서 화염이 형성되어 배기되어지고 버너포트에는 버너 하우징에 예 혼합기를 보다 균일하게 공급하기위해 혼합관을 장착하였다. 다공성 매체(porous medium)는 전체 체적 대비 미세 화이버 사이의 공간 체적비로 정의되는 다공성(porosity)이 약 95%이고 두께가 4mm 인 것을 사용하였다.
- )로 분광강도를 측정하였다. 분광 분석 실험장치는 단색화 장치(monochromator), 적외선 검출부, 초퍼 (Chopper)로 이루어진 분광분석기 (spectrometer), 제어부, 증폭부, PC로 구성되어 있다. 단색화 장치는 적외선 영역의 빛을 파장별로 정확하게 분리하는 장치로써 격자 (Grating) 는 300gr(1.
- 안정한 화염에 대해 두가지 반응존이 발생하며 하나는 다공질면의 상부에 그리고 하나는 다공질 끝의 아주 좁은 영역에서 형성되었다. 실험은 메탄과 공기를 예혼합기를 형성하여 그물모양의 LAS (Lithium Alumina Silicate)세라믹체를 통해 화염을 형성하였다. 결과는 두 개의 연소면이 형성되어졌고, 화염속도와 온도 장이 수치적 해석과 상당이 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 다공성 매체(porous medium)는 전체 체적 대비 미세 화이버 사이의 공간 체적비로 정의되는 다공성(porosity)이 약 95%이고 두께가 4mm 인 것을 사용하였다. 연료는 고위발열량이 10, 500 kal/Nm'인 일반도시가스를 공급하였으며 조성은 CH4 89.95%, C2H6 6.32%, C3H8 2.54%, C4H, 0 1.09%, C5H12 0.01%, N2 0.09%이다. 연료의 유량은 습식유량계(wet gas meter)를 통하여 열용량을 조절하였다.
이론/모형
- 3) 에 대해 연구를 수행하였다. CARS (coherent anti-Stokes Raman scattering) 시스템을 이용하여 온도측정을 하였으며 표면 하류 방향에서 최고온도가 나타났다. 당량비 1에서 복사효율은 27%로 가장 높게 나타났고, EINOx는 열용량에 따라 0.
성능/효과
- (1) 일정한 노즐 구경에서 초기공급압력의 상승은 노즐의 분사압력을 선형적으로 증가시킨다. 초기공급압력의 증가는 노즐 분사압력의 증가뿐만 아니라 노즐 분사압력과 선형적 관계가 있는 열량의 증가를 가져왔다.
- (2) 복사버너의 배기배출물 특성 중 CO의 경우 혼합관의 종류에 따라 비교적 열량이 낮은 영역 (2100~2700kcal/hr)에서는 CO의 양은 20ppm 이하로 낮은 수준이고 좁은 영역 (2700~2800kcal/血) 근처에서 급격한 변화를 보인다. NO의 생성도 비슷한 경향을 보인다.
- (3) 일정한 압력하에서 열량의 증가는 CO를 증가시키는 결과를 보여준다. 초기공급압력이 lOOmmHQ에서 250mmH2。로 증가됨으로서 CO의 양은 상당히 감소하는 것으로 나타났다.
- (4) 적외선 분광분석기를 통해 파장대에 따른 복사강도 분석을 통해 최대 복사 강도가 CO2와 1£0(2.5㈣와 4例)에 의해서 발생하는 전형적인 파장별 최고점의 복사강도를 보여준다. 혼합관의 종류에 따른 복사강도의 변화는 최고치와 최고치의 폭의 변별력이 미약한 것으로 나타났다.
- (5) 초기공급압력의 증가는 복사파장강도가 증가하는 것으로 나타났다. 초기공급압력이 250mmH2O 이고 혼합관 IV인 경우에 복사강도 최고치는 노즐 구경이 0.
- 실험은 메탄과 공기를 예혼합기를 형성하여 그물모양의 LAS (Lithium Alumina Silicate)세라믹체를 통해 화염을 형성하였다. 결과는 두 개의 연소면이 형성되어졌고, 화염속도와 온도 장이 수치적 해석과 상당이 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 何는 복사특성과 배기배출물 특성을 파악하기 위하여 몇가지 종류의 복사표면버너(RSB, radiant surface burner)를 대상으로 실험과 수치해석을 병행하였다. 넓은 열용량 (200~1200kW/m2) 범위에서도 안정화된 화염이 형성되었고, 열용량을 증가시킬수록 복사효율은 감소하는 경향을 보였다. 당량비와 열용량의 증가에 따라 NOx는 증가했고, CO는 열용량의 증가에 따라 증가하지 않았다.
- 노즐과 초기공급압력의 변화에 따라 복사 강도분포의 경향은 최대분광 복사강도의 파장대가 CO2와 HQ에 의해 발생하는 최고점의 복사 강도가 2.5例와 4例에서 발생하는 전형적인 형태를 보였다. 이 복사 에너지는 대부분 가열된 표면으로부터 연속적 방사 스펙트럼에 의해 생성된다.
- 확인하였다. 다공성 물질의 표면과 연소 실내의 온도로부터 복사열에 의한 회귀 (feed-back)로인해 다공성 연소기 내의 액체 케로신(kerosene)을 효과적으로 증발예열시키는 것으로 나타났다. 배기배출물 중 NOx는 전 작동범위에서 낮게 나타났고, CO는 작동상태와 다공성 복사체의 두께에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 넓은 열용량 (200~1200kW/m2) 범위에서도 안정화된 화염이 형성되었고, 열용량을 증가시킬수록 복사효율은 감소하는 경향을 보였다. 당량비와 열용량의 증가에 따라 NOx는 증가했고, CO는 열용량의 증가에 따라 증가하지 않았다. 배기가스가 당량비 변화에 따른 뚜렷한 변화를 발견하지는 못했다.
- 열용량과 당량비의 관계를 연구하였으며 당량비의 증가는 효율이 증가하는 것으로 나타났고, 최대효율이 나오는 적절한 열용량이 있다고 보고하였다. 또한 당량비가 증가함에 따라 CO와 NOx 그리고 탄화수소 배출물들은 증가하는 경향을 보였다.
- 다공성 물질의 표면과 연소 실내의 온도로부터 복사열에 의한 회귀 (feed-back)로인해 다공성 연소기 내의 액체 케로신(kerosene)을 효과적으로 증발예열시키는 것으로 나타났다. 배기배출물 중 NOx는 전 작동범위에서 낮게 나타났고, CO는 작동상태와 다공성 복사체의 두께에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 5는 초기공급압력 ZOOnunHQ에 서 노즐구경의 변화에 따른 혼합관별 배기배출물 특성(CO) 을 나타낸다. 비교적 열량이 낮은 영역(2100~2700kcal/m)에서는 열량이 증가해도 혼합기 종류에 따라 CO 의 변화량이 미미하게 나타났고, CO 의 양은 20ppm이하로 나타났다. 열량이 일정한 좁은 영역 (2700~2800kcal/hr) 근처에서 CO의 양이 급격한 변화를 보인다.
- 08로 이론 공연비 근처의 값을 가진다. 즉 이론공연비 근처에서 NO가 가장 높게 나타나고, 초기공급압력이 200mmH2。이상으로 증가할 경우 공기비가 1 이상으로 약간 희박한 영역에서 연료공기비가 형성되었다. 이것은 이론 공연비 근처에서 온도에 대해 민감한 영향을 받는 NO가 높게 나타나고 초기공급압력이 250mmH2O의 경우 이론 공연비근처에서 멀어지기 때문에 NO가 감소하는 것으로 사료된다.
- 58mm로 축소된 경우 노즐분사압력이 약 180mmH2。로 약간 증가하는 것으로 나타났다. 일반적으로 국내에서 공급되는 초기공급압력인 200mmH2O를 기준으로 노즐 직경이 커질수록 노즐 분사압력이 감소하는 것으로 나타났다. 다른 동일한 실험조건에서 압력 변화에 따라 비슷한 경향을 보였다.
- 모든 실험조건에서 NO 의 양은 15ppm이하로 비교적 낮게 나타났다. 일정한 초기공급압력하에서 열량의 증가는 NO를 증가시키는 것으로 나타났다. 반대로 동일한 노즐 구경에서 초기공급압력의 증가는 NO의 양을 감소시켰다.
- 즉 더 과농한 상태로 이동하는 것으로 나타났다. 초기공급압력을 lOOmmHQ에서 250mmH2O 로 증가시킴으로서 CO의 양은 상당히 감소하는 것으로 나타났다. 이것은 분사노즐의 압력도 증가함에 따라 공기의 자연흡입량도 증가할 것으로 사료된다.
- 전체적으로 최고강도가 발생하는 지점의 파장이 약간 낮은 곳으로 이동되어 나타난다. 혼합 관의 종류에 따른 복사강도의 변화는 최고치 크기와 폭의 변별력이 미약한 것으로 나타났다. 이것은 실제로 초기공급압력과 노즐변화에 의한 연료공급량의 변화가 없음으로 인해 온도 변화가 거의없는 것으로 사료되며 이것은 바로 복사강도의 값에서도 확인할 수 있다.
- 5㈣와 4例)에 의해서 발생하는 전형적인 파장별 최고점의 복사강도를 보여준다. 혼합관의 종류에 따른 복사강도의 변화는 최고치와 최고치의 폭의 변별력이 미약한 것으로 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.