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논문 기본 정보

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저자정보
김보근 (국민대학교) 신동훈 (국민대학교)
저널정보
대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제44권 제4호(통권 제415호)
발행연도
2020.4
수록면
219 - 230 (12page)
DOI
10.3795/KSME-B.2020.44.4.219

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

이중관식 열교환기가 설치된 역방향 공기 주입 방식 무화염 연소로 내 열유동 특성에 대한 연구
김보근 ,  신동훈 대한기계학회 논문집 B권 2020.04 학술저널

2019

역방향 공기주입방식 무화염 연소로 내 이중관식 열교환기의 열전달특성에 대한 연구
김보근 기계공학과 2019.01 학위논문

초록· 키워드

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본 연구에서는 역방향 공기 주입 방식에 의한 무화염 연소로 내부에 이중관형 열교환관을 설치하였을 경우에 발생하는 열적 특성을 실험과 수치 해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 연료는 LPG이고, 열교환관내 냉각 공기 유량을 변화시키면서 열흡수량을 달리하였으며, 연소실 내 온도, 열교환관 표면 및 출구 공기온도, 연소실 출구의 CO와 NOx 농도 등을 측정하였다. 전산 유체역학의 반응 모델은 propane 4-step 반응 모델을 적용하였고, k-e 난류 모델, DO 복사 모델을 적용하였다. 실험 결과, 열교환관 냉각 공기 유량에 따라 연소실 평균 온도를 750~1,050℃의 영역에서 변화시킬 수 있었으며, 불완전 연소의 척도인 CO는 800℃ 이하에서 검출되었고, NOx는 750℃에서는 10ppm 수준이지만, 온도가 올라갈수록 선형적으로 상승하는 것을 확인하였고, 1,050℃의 연소실 온도에서는 30ppm 정도의 배출치를 보였다. 한편, 열전대의 복사 간섭 보정을 수행해보면 실제 온도는 측정 온도보다 최고 150℃ 정도 높은 것으로 예상된다. 전산 해석에 의한 연소가스 재순환율은 연소실 중간 높이에서 최대 18 정도로 나타났으며, 위아래로 이동할수록 대칭적으로 낮아졌지만, 대부분의 높이에서 4 이상의 값을 가져, 무화염 연소를 위한 열유동으로 적합함을 확인하였다. 실험과 전산해석을 비교한 결과, 열전대를 직접 표면에 접촉하여 측정한 열교환관 표면 온도와는 높은 일치성을 보였지만, 연소실 중심부 온도는 오차가 최대 250℃ 정도 나타났다. 전산 해석 결과를 활용하여 복사 간섭을 보정한 결과, 그 오차는 줄어들었지만, 여전히 열전대에 의한 정밀한 로 내 온도 측정이 어려움을 확인하였다.
#Flameless Combustion(무화염 연소) #Reversed Air Injection(역방향 공기 주입) #Heat Exchanger(열교환기) #NOx Emission(질소산화물 배출) #CO Emission(일산화탄소 배출)

목차

초록
Abstract
1. 서론
2. 실험
3. 전산 해석
4. 결과 및 토의
5. 결론
참고문헌

참고문헌 (16)

참고문헌 신청
Wunning, J. A. and Wunning, J. G., 1997, “Flameless Oxidation to Reduce Thermal NOformation,” Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 23, No. 1, pp. 81~94. google schola Hardesty, D. R. and Weinberg, F. J., 1973, “Burners Producing Large Excess Enthalpies,” Combustion Science and Technology, Vol. 8, No. 5-6, pp. 201~214. google schola Gupta, A. K., Bolz, S. and Hasegawa, T., 1999, “Effect of Air Preheat Temperature and Oxygen Concentration on Flame Structure and Emission,” Journal of Energy Resources Technology, Vol. 121, No. 3, pp. 209~216. google schola Katsuki, M. and Hasegawa, T., 1998, “The Science and Technology of Combustion in Highly Preheated Air,” Symposium (International) on Combustion, Vol. 27, No. 2, pp. 3135~3146. google schola Cavaliere, A. and de Joannon, M., 2004, “Mild Combustion,” Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 30, No. 4, pp. 329~366. google schola

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