음파가진이 부상된 수소 난류 확산화염에 미치는 영향

오정석(Jeongseog Oh),허필원(Pilwon Heo),윤영빈(Youngbin Yoon) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5

The effects of acoustic excitation on the reduction in nitric oxidant (NOx) emission were experimentally investigated in non-premixed lifted hydrogen jet flames with coaxial air. The purpose of this work was to find an effective method to reduce NOx emission, to analyse the acoustic forcing effect on the flow field, the reaction zone, and NOx emission, and to study NOx reduction mechanisms. For the analysis of the flow field, a PIV method was used that incorporated two Nd-YAG lasers and a CCD camera. The reaction zone was visualized by taking OH<SUP>*</SUP> chemiluminescence images with a 307.1±5 ㎚ narrow band pass filter and an ICCD camera. A flow condition was carefully selected at uF=200 ㎧ and uA=16 ㎧, which was sustainable for the acoustic excitation in a lifted flame region. The frequency was swept from 150 to 1000 ㎐ in 5 ㎐ steps. And then NOx emissions were detected with a NOx sensor and recorded in a DAQ system. From the measurements of the flow field, the reaction zone, and NOx emission, we concluded that NOx emission was reduced and minimized at a resonance frequency. The vortex that was generated by acoustic forcing promoted air entrainment and enhanced fuel-air premixing. This premixing effect resulted in a lower flame temperature, and thus, a lower NOx emission.

질소희석이 부상된 수소 난류확산화염의 화염안정성에 미치는 영향

오정석(Jeongseog Oh),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

질소 희석 가스가 수소화염의 화염안정성에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 연료는 수소이며 수소화염을 부상시키기 위하여 동축공기를 사용하였다. 이때 수소의 속도는 200 m/s이고 동축공기의 속도는 16 m/s로 고정하였다. 질소 희석 가스는 연료 공급라인에 주입되었으며 전체 연료 부피의 0~20%까지 주입하였다. 화염구조분석을 위하여 PIV/OH PLIF 동시측정 기법을 사용하였다. 수소 난류 확산화염 화염안정성 실험을 통하여 질소 가스 주입에 따라 부상화염 높이는 증가하였으며, 난류 화염 전파속도는 감소하였다. 그리고 난류 화염전파속도는 난류강도의 함수로 표현될 수 있었다. The study of nitrogen dilution effect on flame stability was experimentally investigated in non-premixed turbulent lifted hydrogen jet with coaxial air. hydrogen gas was used as a fuel and coaxial air was injected to make flame liftoff. And both of the fuel jet and coaxial air velocity were fixed as uF=200 m/s and uA=16 m/s, while nitrogen diluents mole fraction was varied from 0 to 0.2. For the analysis of flame structure and flame stabilization mechanism, the simultaneous measurement of PIV/OH PLIF had been performed. It was found that the turbulent flame propagation velocity increased as decreasing of nitrogen mole fraction. We concluded that the turbulent flame propagation velocity was expressed as a function of turbulent intensity, even though the mole fraction of nitrogen diluents gas was changed.

GE 7FA+e DLN-2.6 가스터빈 연소기 연구

오정석(Jeongseog Oh),김민기(Minki Kim),허필원(Pilwon Heo),이장수(Jangsoo Lee),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회지 Vol.12 No.5

Combustion vibration and yellow plume are frequently occurred during an initial operating mode in GE 7FA+e DLN-2.6 combustors which are running at Seo-Inchon combined cycle power plant. The objectives of this paper are to analyze the causes of those two phenomena and to study non-dimensional factors to design a lab scale dump combustor. With the consideration of real combustor, the peak frequencies of vibration is 120~140 Hz due to cold flow in plenum. This plenum is considered as a major parameter in the lab scale dump combustor design. In addition, other important design factors are the nozzle swirl number, the mixing distance, the expansion ratio of dump and nozzle area, and the acoustic impedance at a nozzle and a exhaust plug etc.

메탄-산소 층류화염전파속도 측정

오정석(Jeongseog Oh),노동순(Dongsoon Noh),이은경(Eungyeong Lee),홍성국(Seongkook Hong) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

실험용 분젠 연소기를 사용하여 예혼합된 메탄-산소 층류화염전파속도를 연구하였다. 이를 위해 CH<SUP>*</SUP> 자발광 측정기법과 슐리렌 사진술이 사용되었다. 실험결과는 CHEMKIN 3.7을 이용한 수치해석 결과와 비교하였다. 층류화염전파속도를 측정하기 위하여 층류여역 내에서 전체 당량비는 0.5에서 2.0까지 조절하였다. 동축 화염에서 화염전파속도는 각도측정법을 사용하였으며 슐리렌 사진에서는 3.1 m/s로 CH<SUP>*</SUP> 자발광 사진에서는 2.9 m/s로 측정되었다. The laminar burning velocity in premixed Oxy-CH4 flames was studied in a lab-scale Bunsen burner. CH<SUP>*</SUP> chemiluminescence method and Schliren photography were used. Experimental results were compared with numerical prediction which was calculated with a CHEMKIN 3.7 package with a PREMIX code. Global equivalence ratio of oxy-CH4 mixture was varied from 0.5 to 2.0 in a laminar flow region. The laminar burning velocity was measured as 3.1 m/s for Schlieren photograph and 2.9 m/s for CH<SUP>*</SUP> chemiluminescence technique (angle method).

모형 램젯 연소기에서 액체제트의 다상유동 해석

오정석(Jeongseog Oh),이원남(Wonnam Lee),이종근(Jonggeun Lee),Dominique A. Santavicca 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

상용 전산유체해석 프로그램을 사용하여 오리피스형 분사기에서 수직분사 액체 제트의 다상유동을 해석하였다. 본 연구의 목적은 오리피스형 분사기 분무 특성을 이해하고 연소기 내부 위치에 따른 유동조건와 항력계수와의 관계식을 구하는 것이다. 수치해석 결과 모형 램젯 연소기에서 수직분사 유동해석은 난류점성모델인 Realizable k-ε 모델과 다상유동모델인 DPM 모델이 유효함을 확인하였다. 또한 오리피스형 분사기에서 레이저 흡수법을 사용하여 측정한 실험결과(증기농도분포)는 수치해석 결과와 잘 일치하였다. The multiphase simulation of a liquid jet in a lab-scale ramjet combustor with a plain orifice type injector was studied with a commercial CFD tool, a FLUENT program. The objectives of the current study are to analysis the breakup characteristics of a hexane liquid jet in a cross flow and to derive the correlation between flow conditions and drag force coefficients in a test section. From the result of a numerical simulation, we concluded that a DPM and Realizable k-ε model with an enhanced wall treatment were available to simulate the multiphase flow simulation. And the calculated distribution of a hexane vapor concentration was well-matched with experimental results.

평행 슬롯 제트 메탄-산소 확산화염 특성

오정석(Jeongseog Oh),노동순(Dongsoon Noh),이대근(Daegeun Lee),양제복(Jebok Yang),고창복(Changbok Ko) 한국연소학회 2011 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.43

The non-premixed Oxy-CH₄ flame characteristics were studied in a lab-scale slot burner for industrial furnace design. To estimate the flame stabilization, flow velocity was varied upto uF=50 ㎧ for methane gas and uOx= 100 ㎧ for oxygen gas. The flame stabilization curve showed that lifted flame region became broaden with oxygen inlet temperature (TOx) increase and slot separation width decrease. In addition, the carbon-dioxide (CO₂) dilution to oxidant debilitated the flame stabilization due to reduced oxidant concentration and chemical reaction.

수직분사제트에서의 헥산 증기농도측정

오정석(Jeongseog Oh),이원남(Wonnam Lee),이종근(Jonggeun Lee),도미니크 산타비카(Dominique A. Santavicca) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5

적외선 흡수법을 사용하여 액체 헵탄 수직분사제트의 증기농도를 정성적으로 측정하였다. 본 연구의 목적은 모형 램젯 연소기에서 레이저를 이용한 적외선 흡수법으로 액체연료의 분열부터 기화까지의 과정을 이해하는 것이다. 실험결과로부터 헥산 증기 몰분율은 온도가 증가함에 따라 증가하였으나 연료 공기 운동량비 변화에 대해서는 큰 차이가 나지 않았다. The vapor concentration of hexane in a liquid spray jet in crossflow was qualitatively measured on the basis of the infrared (IR) extinction techniques. The objectives of the present study are to understand the whole evaporation process from droplet breakup to vapor and to confirm the usefulness of IR emission method in a lab-scale ramjet combustor. From the experimental results, we concluded that hexane vapor mole fraction increased with temperature rise and kept nearly constant during the variation of fuel to air momentum ratio.

석탄가스 조성성분 변화에 따른 부분 예혼합화염의 연소특성

오정석(Jeongseog Oh),동상근(Sangeun Dong),양제복(Jaebok Yang) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.5

합성천연가스의 조성변화에 따른 확산화염 연소특성

오정석(Jeongseog Oh),동상근(Sangeun Dong),양제복(Jebok Yang) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.9

석탄을 개질한 합성천연가스의 조성에 변화가 있을 경우 화염의 연소특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 목적은 동축 공기 합성천연가스 확산화염을 구현하여 연료조성에 따른 화염안정성과 화염구조, 분광특성, 온도분포를 실험적인 방법으로 연구하는 것이다. 각 화염의 분광특성을 관찰하기 위하여 분광기를 사용하였으며 연소장 내 온도측정을 위하여 K 형 열전대를 사용하였다. 연료 분사기 출구속도는 uF =5~40 m/s 사이에서 조절하였고 공기 분사기 출구속도는 uA =0~0.43 m/s 사이에서 조절하였다. 연소 동특성에 대한 실험을 통해 합성천연가스에 수소 성분이 증가하면 화염안정화 영역이 증가하고 부상화염 높이가 낮아져 화염길이가 짧아지는 것을 알 수 있었다. The combustion characteristics with variations in synthetic natural gas (SNG) compositions were studied in a lab-scale combustor. The objective of the current study is to investigate the flame stabilization, flame structure, and spectrometry in a non-premixed SNG flame with varying fuel compositions. For the analysis of light emission in SNG flames, we used a spectrometer. As experimental conditions, the fuel jet velocity at the nozzle exit uF was varied from 5 to 40 m/s and the coaxial air velocity uA was varies from 0 to 0.43 m/s. The experiments showed that the flame stability increased with the hydrogen component in SNG.

융복합 재생에너지 (대수층 계간축열, 수열히트펌프, 목재팰릿보일러) 기술을 이용한 온실 에너지 자립화 연구

오정석 ( Jeongseog Oh ),장기창 ( Gichang Chang ),최재준 ( Jaejun Choi ),홍성국 ( Seongkook Hong ),윤영직 ( Younggik Youn ),양제복 ( Jebok Yang ),윤시원 ( Siwon Youn ),허균철 ( Gyunchul Heo ),홍성빈 ( Seongbin Hong ),위덕재 ( Dukje 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

최근 200년 동안 지구 평균온도는 약 1도씨 상승하였으며 전세계 탄소배출량은 300억 ton-CO2 eq.을 넘어 400억 ton-CO2 eq. 가까이 이르고 있다. 온실가스에 기인한 기후변화에 대한 대응으로 신재생에너지원 이용을 가속화하는 에너지전환 정책이 추진되고 있다. 발전, 산업, 수송, 건물, 바이오 및 폐기물 분야에 이어 농축수산분야에서도 탄소배출량을 저감하려는 다양한 시도가 진행되고 있다. 본 발표에서는 한국에너지기술연구원 주관으로 수행중인 원예시설에서의 에너지 자립화방안 연구 일부를 소개하고자 한다. 연구목적은 차세대 영농인들을 위하여 재생에너지기반 온실에너지 공급 모델을 제안하는 것이다. 연구방법은 대수층 계간축열기술, 수열히트펌프기술, 목재펠릿보일러기술을 온실에너지공급원으로 이용하고 무축열조 공조기술을 적용하는 것이다. 이를 통해 우리나라 에너지 이용량 2.4 억 TOE의 약 1%를 차지하는 원예시설에서의 에너지자립화에 기여하고자 한다.