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질소 희석된 프로판 자유제트 층류부상화염에 있어서 화염 자기진동 특성에 관한 연구
Study of Characteristics of Self-Excitation in Lifted Laminar Free-Jet Propane Flames Diluted with Nitrogen 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.34 no.4 = no.295, 2010년, pp.399 - 408  

윤성환 (부경대학교 에너지시스템공학과) ,  박정 (부경대학교 기계공학과) ,  권오붕 (부경대학교 기계공학과) ,  배대석 (부경대학교 기계공학과)

초록
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질소 희석된 프로판 층류 부상 화염에서 화염진동 불안정성과 화염 곡률 효과를 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 화염 진동은 총 3가지 영역으로 열손실에 의한 진동, 열손실 및 부력이 혼재된 진동, 그리고 열손실 및 루이스 수에 의한 영향이 혼재된 진동으로 구분되었다. 순수 열손실에 의한 진동은 루이스 수에 의한 진동과 부력에 의한 수력학적 불안정성과 관련이 없으며 연료 루이스 수에 관계없이 모든 부상화염 조건에서 관찰되었다. 화염의 시간에 따른 부상높이 변화에 대한 FFT분석을 통해 화염진동 불안정성의 실험적 증거와 특성을 명확히 제시하였고, 부상 화염의 열손실에 의한 자기진동의 메커니즘에 대한 시나리오를 논의한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The characteristics of lifted laminar propane flames diluted with nitrogen have been investigated experimentally to elucidate self-excitation and the effects of flame curvature. Flame oscillation modes are classified as follows: oscillation induced by heat loss, a combination of oscillations induced...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 자유제트 부상화염에서 관찰된 모든 화염진동불안정성의 메커니즘 또한 정량적 실험을 통해 논의하고자 한다. 또한 층류 부상 화염거동특성을 성공적으로 설명해 온 비반응제트 상사성(non-reacting jet similarity)(18,19)과 현재 실험결과와의 상이성에 대한 비교를 통해 화염존 재효과의 중요성에 대해 논의하고자 한다.
  • 부상화염의 진동 특성을 파악하기 위해 본 연구에서는 제트의 노즐출구 속도, UO 및 질소 희석에 따른 프로판 연료몰분율, XF,O에 따라 실험을 수행하였다. Figs.
  • 이제 열손실에 의한 진동과 부력 및 루이스수에 의한 진동, 총 세 가지 유형의 진동이 혼재된 영역 IV영역에 대해 논의하고자 한다. Fig.
  • 이제 열손실에 의한 진동메커니즘을 논의하고자 한다. 층류부상화염은 유동속도와 삼지화염 전파속도가 균형을 이루는 지점에서 화염이 머무르게 된다.
  • 0mm에서 부상화염 실험을 수행하였으며 화염진동은 부상 화염 높이에 따른 FFT분석을 통해 특성화 작업을 수행하였다. 자유제트 부상화염에서 관찰된 모든 화염진동불안정성의 메커니즘 또한 정량적 실험을 통해 논의하고자 한다. 또한 층류 부상 화염거동특성을 성공적으로 설명해 온 비반응제트 상사성(non-reacting jet similarity)(18,19)과 현재 실험결과와의 상이성에 대한 비교를 통해 화염존 재효과의 중요성에 대해 논의하고자 한다.

가설 설정

  • 그러나 Fig. 10(b)에 보듯 전환점 이후의 데이터는 부합되지 않는다. 이 점을 명확히 하기 위하여 전환점 전후의 화염 형태를 조사하여 Fig.
  • 부상화염의 안정화 기구는 비반응 제트상사이론(18,19)에 따라 삼지화염의 삼중점(triple point)이 이론 당량비선을 따르고 이론 당량비선을 따라 화염이 전파한다고 가정함으로서 유량과 노즐 직경에 따른 부상높이는 다음과 같이 주어진다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화염 진동은 총 3가지 영역으로 어떻게 구분되었는가? 질소 희석된 프로판 층류 부상 화염에서 화염진동 불안정성과 화염 곡률 효과를 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 화염 진동은 총 3가지 영역으로 열손실에 의한 진동, 열손실 및 부력이 혼재된 진동, 그리고 열손실 및 루이스 수에 의한 영향이 혼재된 진동으로 구분되었다. 순수 열손실에 의한 진동은 루이스 수에 의한 진동과 부력에 의한 수력학적 불안정성과 관련이 없으며 연료 루이스 수에 관계없이 모든 부상화염 조건에서 관찰되었다.
부상화염의 진동 특성을 파악하기 위해서 어떤 실험을 수행하였는가? 부상화염의 진동 특성을 파악하기 위해 본 연구에서는 제트의 노즐출구 속도, UO 및 질소 희석에 따른 프로판 연료몰분율, XF,O에 따라 실험을 수행하였다. Figs.
현재의 0.25Hz 미만의 진동은 열손실에 의한 진동으로 볼 수 있는 이유는? 삼지화염은 본질적으로 곡선형태를 띄는데 이는 예혼합 층류 화염의 전파속도가 당량비 1인 지점에서 최대값이고 당량비가 증가하거나 감소하면 화염 전파속도는 감소하기 때문이다. 또한 화염의 최고온 도는 삼중점에서 나타나고 부상화염의 희박 예혼합 화염의 길이는 유한하고 대기온도에 노출된다.
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참고문헌 (19)

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