초록 ▼

국내 부존 에너지원의 효율적인 활용을 위하여 석탄은 가정용, 또는 산업용 연료로서 그 사용 범위가 점차 확대되고 있는데 그 중에서도 가정용 연탄은 우리 국민 생활과 밀접한 관계를 가지고 있으며 그 수요량도 계속적으로 증가 추세를 보이고 있다. 그러나 연탄의 연소는 그 반응기구가 매우 복잡하고 물리, 화학적인 현상 또한 다양할 뿐만 아니라 연탄의 기하학적인 형태가 특이하여 이론적인 측면에서는 충분한 연구가 이루어져 있지 못한 실정이다.
가정용 구공탄의 연소 특성을 체계적이고 종합적으로 연구하기 위하여 구형 및 중공 원통형 연탄

국내 부존 에너지원의 효율적인 활용을 위하여 석탄은 가정용, 또는 산업용 연료로서 그 사용 범위가 점차 확대되고 있는데 그 중에서도 가정용 연탄은 우리 국민 생활과 밀접한 관계를 가지고 있으며 그 수요량도 계속적으로 증가 추세를 보이고 있다. 그러나 연탄의 연소는 그 반응기구가 매우 복잡하고 물리, 화학적인 현상 또한 다양할 뿐만 아니라 연탄의 기하학적인 형태가 특이하여 이론적인 측면에서는 충분한 연구가 이루어져 있지 못한 실정이다.
가정용 구공탄의 연소 특성을 체계적이고 종합적으로 연구하기 위하여 구형 및 중공 원통형 연탄 입자를 대상으로 미반응 수축핵 모델의 개념을 도입하여 연소 반응계에 관련된 기본 형상을 규명하였다. 설정된 연소 모델을 여러가지 반응 조건하에서 연탄의 연소 현상을 적절히 모사할 수 있도록 개선하였으며 그 타당성을 실험을 통하여 확인하였다. 또한 확산 화염 모델을 적용하여 탄공 상부에 형성되는 화염에 관한 해석도 아울러 수행하였다.

Abstract ▼

The range of coal utilization as either domestic fuel or industrial has been expanded continuously to realize more effective application of domestic energy resources. Among these the anthracite briquette for domestic use is closely related to every day life of Korean people and its demand tends to i

The range of coal utilization as either domestic fuel or industrial has been expanded continuously to realize more effective application of domestic energy resources. Among these the anthracite briquette for domestic use is closely related to every day life of Korean people and its demand tends to increase continuously. On the other hand, the combustion process of the anthracite briquette follows a very complicated mechanism and involves a variety of physical and chemical phenomena. In addition, the anthracite briquette is formed in a rather peculiar geometric shape. These may be the reasons why the research effort has been insufficient from the theoretical point of view.
The purpose of this study is to investigate the combustion charateristics of domestic anthracite briquette systematically and comprehensively. The models treated here are a spherical briquette and a cylindrical briquette with a concentric circular channel. To these the concept of the unreacted core model is applied to examine the fundamental features related the combustion system. The combustion models are further improved to simulate properly the combustion phenomena under various conditions and their validity is confirmed by combustion experiments. The flame to be formed above the briquette hole is also analyzed by applying the diffusion flame model.

목차 Contents

• 1. 서론...11
• 2. 1차원 연소모델...16
• 2.1 화학반응과 반응속도식...16
• 2.2 모델설정...18
• 2.3 수식 전개 및 수치해석 방법...21
• 2.3.1 Model-1...24
• 2.3.2 Model-4(M-4-A)...29
• 2.4 구형입자의 연소실험...33
• 2.5 결과 및 검토...36
• 2.5.1 연소 특성...36
• 2.5.2 입자의 크기와 연소시간...40
• 2.5.3 입자 표면온도 및 입자 크기와 영향...43
• 2.5.4 미반응탄의 열용량율 고려하는 경우...46
• 2.5.5 석탄의 다른 연소 반응들의 영향...48
• 2.5.6 일산화탄소의 재연소반응의 영향...51
• 2.5.7 미반응 수축핵 모델의 유효성...55
• 2.5.8 모델해석 결과와 실험 결과의 비교...57
• 2.6 결론...63
• 3. 2차원 연소모델...64
• 3.1 모델 설정...64
• 3.2 수식 전개 및 수치해석 방법...66
• 3.2.1 일반적인 모델...66
• 3.2.2 수치 해석 방법 및 검토...73
• 3.2.3 확산 율속 모델...75
• 3.2.4 확산 율속 모델의 수치 해석 방법...81
• 3.3 실험...82
• 3.3.1 시료의 준비...82
• 3.3.2 실험장치 및 방법...82
• 3.4 결과 및 검토...85
• 3.4.1 반응면의 이동 추이...85
• 3.4.2 공기와 온도 및 유량 변화의 영향...89
• 3.4.3 유효 확산 계수의 영향...94
• 3.4.4 연탄의 기하학적 규격의 영향...97
• 3.4.5 반응면의 실험 관찰...104
• 3.4.6 실험 관찰과 모델 해석 결과와의 비교...113
• 3.5 결론...118
• 4. 연탄 상부의 화염에 대한 모사 연구...119
• 4.1 연탄 상부에 형성되는 화염의 모델 설정...119
• 4.2 확산 화염에 대한 수식 전개...120
• 4.3 산화제와 연료가 동심의 환상형으로 공급되는 경우...126
• 4.4 산화제와 연료가 다중 환상형으로 공급되는 경우...131
• 4.5 모델의 해석...135
• 4.6 결과 및 검토...137
• 4.6.1 중공 원통형 연탄의 경우...137
• 4.6.2 다공 연탄의 경우...146
• 4.7 결론...155
• 5. 결론...156
• 참고문헌...158
• 부록 :...163
• 1. Peano의 정리...163
• 2. 발표 논문 발쇄 - 제 4차 APCChe 학술 대회에서 발표(Singapore, May 1987)...165