터널화재시 배연속도가 연소율변화에 미치는 실험적-Heptane 풀화재 경우

양승신,유홍선 사단법인 한국터널지하공간학회 2005 한국터널지하공간학회논문집 Vol.7 No.2

In this study, the 1/20 reduced-scale experiments using Froude scaling were conducted to investigate the ventilation velocity of the variation of burning rate in tunnel fires. The heptane square pool fire with heat release rate ranging from 3.71~15.6 kW were used. The burning rate of fuel was obtained by measuring mass using load cell and temperature distributions were measured by K-type theomocouples in order to investigate smoke movement. The ventilation velocity in the tested tunnel was controlled by inverter of the wind tunnel. In heptane pool fire case, the increase in ventilation velocity incresed the burning rate due to the direct supply of oxygen to the fire plume. For the same dimensionless velocity(), burning rate increased as the size of pool fire decreased. 본 연구는 터널내 화재시 배연속도가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20 크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 4.5 cm~8.5 cm의 헵탄을 사용하였으며 발열량은 3.71~15.6 kW이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널 상류 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 인버터를 조정하였다. 헵탄 풀화재인 경우 배연속도가 증가할수록 충분한 산소의 공급으로 연소율은 증가하였으며, 같은 무차원 속도()일때 화원 크기가 작아짐에 따라 연소율은 증가하였다.

Single Port 하이브리드 로켓의 고체연료 물질전달수(B Number)를 고려한 연소특성 연구

이정표(Jungpyo Lee),김수종(Soojong Kim),유우준(Woojune Yoo),조성봉(Sungbong Cho),문희장(Heejang Moon),김진곤(Jinkon Kim) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.3

하이브리드 로켓 고체 연료의 연소율(Burning Rate)을 묘사하는 후퇴율은 연료 유속, 산화제 유속과 더불어 연료길이의 함수로 나타내어지나 일반적으로 가장 영향이 큰 산화제 유속만의 함수로 모델링된다. 그러나 이는 연료가 갖고 있는 고유의 열ㆍ화학적 특성에 대한 영향이 내포되어 있지 않아 다양한 연료에 대한 공통된 관계를 나타내기 어렵다. 본 연구에서는 고체연료의 열ㆍ화학적 특성과 연소에 따른 공기역학적 특성이 고려된 물질전달수(B Number)를 도입하여 다양한 연료에 공통으로 사용될 수 있는 연소율 관계식을 제시하고 물질전달수 내의 공기역학적 특성의 영향을 분석하였다. 물질전달수와 산화제 유속의 함수로 표현된 연소율 식은 고정된 실험 지수항과 상수항으로 PMMA, PP 및 PE의 연소율을 모두 묘사할 수 있었고, 연소율 관계식에서 B Number에 내포된 공기역학적 효과는 미미하였다. Most of burning rate models used in hybrid combustion depend solely on oxidizer flux. But this empirical relation can not represent well the important effect of the thermo-chemical properties of solid fuel and thereby requires different value of empirical exponent and constant for each fuel considered. In this study, a new burning rate correlation was proposed using the mass transfer number(B number) which encompasses the thermochemistry effect of solid fuel and the aerodynamic effect caused by the combustion on the solid fuel surface where the effect of aerodynamic property in the mass transfer number was studied. The PMMA, PP, and PE were chosen as fuel, and gas oxygen as oxidizer. The new empirical burning rate expression depending on both the oxidizer flux and the mass transfer number was able to predict the burning rate of each fuel with just a single exponent value and constant, and it was found that the aerodynamic effect on the blowing effect did show a minor effect on the burning rate correlation.

터널 화재시 종류식 환기가 연소율 변화에 미치는 영향에 관한 실험적 연구

양승신(Seung Shin Yang),김성찬(Sung Chan Kim),유홍선(Hong Sun Ryou) 한국암반공학회 2005 터널과지하공간 Vol.15 No.1

본 연구는 터널대 화재 발생시 종류식 환기가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 8.5 ㎝-14.5 ㎝의 메탄올을 사용하였으며 발열량은 3.57 - 10.95㎾이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거통을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널의 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 전압을 조절하였다. 메탄올 화재인 경우 배연속도가 증가할수록 냉각효과로 인하여 연소율은 감소하였으며, 또한 같은 무차원속도(⊽)일때 화원 크기가 커짐에 따라 연소율은 감소하였다. In this study, the l/20 reduced-scale experiments using Froude scaling were conducted to investigate the effect of longitudinal ventilation on the variation of burning rate in tunnel fires. The methanol square pool fires with heat release rate ranging from 3.57 ㎾ to 10.95 ㎾ were used. The burning rate of fuel was obtained by measured mass using load cell and temperature distribution were measured by K-type theomocouples in order to investigate smoke movement. The wind tunnel was connected with one side of the tested tunnel, and logitudinal ventilation velocity in the tested tunnel was controlled by power of the wind tunnel. In methanol fire case, the increase in ventilation velocity decreased the burning rate due to the direct cooling of fire plume. for the same dimensionless velocity(⊽), burning rate decreased as the size of pool fire increased.

터널 화재시 배연속도가 연소율변화에 미치는 실험적 연구 - Heptane 풀화재 경우

유홍선,양승신,Ryou, Hong-Sun,Yang, Seung-Shin 한국터널지하공간학회 2005 터널기술 Vol.7 No.2

본 연구는 터널내 화재시 배연속도가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20 크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 4.5cm~8.5cm의 헵탄을 사용하였으며 발열량은 3.71~15.6 kW이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널 상류 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 인버터를 조정하였다. 헵탄 풀화재인 경우 배연속도가 증가할수록 충분한 산소의 공급으로 연소율은 증가하였으며, 같은 무차원 속도($\bar{V}$) 일때 화원 크기가 작아짐에 따라 연소율은 증가하였다. In this study, the 1/20 reduced-scale experiments using Froude scaling were conducted to investigate the ventilation velocity of the variation of burning rate in tunnel fires. The heptane square pool fire with heat release rate ranging from 3.71~15.6 kW were used. The burning rate of fuel was obtained by measuring mass using load cell and temperature distributions were measured by K-type theomocouples in order to investigate smoke movement. The ventilation velocity in the tested tunnel was controlled by inverter of the wind tunnel. In heptane pool fire case, the increase in ventilation velocity incresed the burning rate due to the direct supply of oxygen to the fire plume. For the same dimensionless velocity($\bar{V}$), burning rate increased as the size of pool fire decreased.

나선형 홈에 의한 하이브리드 로켓 고체연료의 연소율 증가 특성

황영춘(Young-Chun Hwang),이창진(Changjin Lee) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.12

하이브리드 로켓 연료의 연소율 향상을 위한 나선형 흠이 유동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 난류 증가와 선회 유동 발생에 대한 수치계산을 수행하였다. 나선형 튜브의 열전달 관계식을 이용하여 여러 형상의 나선형 흠이 있는 연료의 열전달 향상을 예측하였으며 연소율 측정값과 비교하여 상호 연관성을 확인하였다. 실험 결과와 열전달 향상 예측 값은 동일한 경향을 나타내더라도 수치는 큰 차이를 나타냈는데 이것은 연료가 연소하기 위하여 기화할 때 발생하는 분출속도가 존재하기 때문이다. 분출효과를 고려하여 RANS 계산을 수행한 결과, 난류에너지는 상당히 증가한 반면 선회 수는 조금 증가하는 결과를 보여 주었다. 그럼에도 불구하고 나선형 홈에 의한 난류 증가 또는 선회유동 생성은 연소율을 증가시키는 중요한 메커니즘임이 밝혀졌다. 그러나 분출로 인하여 난류에너지가 증가되어도 열전달 향상에 기여하지 못하는 것으로 확인되었는데 이것은 분출 속도가 표면의 경계층을 밀어내어 대류 열전달이 증가되는 것을 차단하기 때문인 것으로 밝혀졌다. To understand the role of helical geometry on the regression rate enhancement, two competing underlying mechanisms such as turbulence enhancement and swirling motion production were studied by numerical calculations. Experimental results showed that the enhancement of heat transfer rate has the very close relation to the increase in regression rate even though the percentage of increase in heat transfer rate is different from that in regression rate. This discrepancy is presumably due to the change of turbulent flow feature caused by so-called blowing mass flux from the fuel surface. In this regard, the results of RANS calculation show that the blowing velocity is responsible for the reduction of the swirl generation and the increase in the turbulent kinetic energy. And the dominancy of one of the mechanisms causes the increase in the regression rate. Meanwhile, the increase in turbulent kinetic energy due to the mixing of blowing flow and free stream flow does not contribute for the enhancement of the heat transfer rate to the surface because the blowing flow pushes boundary layer away from the solid surface.

토치 점화 장치의 체적에 따른 연소특성 파악

권순태(Kwon Soontae),김형식(Kim Hyeongsig),최창연(Choi Changhyeon),박찬준(Park Chanjun),엄인용(Ohm Inyoung) 한국에너지공학회 2010 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2010 No.4

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 6개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 체적이 메탄의 연소특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 토치 점화 장치의 높이(h)와 오리피스 직경(De)는 10㎜와 6㎜로 고정하고, 입구 직경(D)을 12㎜에서 22㎜까지 2㎜씩 증가시키며 토치 점화 장치를 설계하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 질량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 토치 점화 장치의 체적이 증가할수록 연소가 개선되었으며, 넓은 점화 표면을 제공하였다. Six different size of torch-ignition device were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The torch-ignition device was designed six different volumes and same orifice size. The combustion pressures were measured to calculate the mass bum fraction and combustion enhancement rate. In addition, the flame propagations were visualized by shadowgraph method for the Qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass bum fraction were increased when using the torch ignition device. And the combustion duration were decreased. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition device the torch-ignition induced faster bum than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage. And the initial flame propagation was effected torch-ignition volume.

토치 점화 장치의 오리피스 직경에 따른 연소특성 파악

권순태(Kwon Soontae),김형식(Kim Hyeongsig),최창현(Choi Changhyeon),박찬준(Park Chanjun),엄인용(Ohm Inyoung) 한국에너지공학회 2010 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2010 No.4

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 7개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 오리피스 직경에 따른 특성을 파악하기 위하여, 토치 점화 장치의 체적과 높이는 고정하고, 오리피스 직경을 4㎜에서 16㎜까지 2㎜씩 증가시키며 실험하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 절량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 또한 가시화된 이미지를 확인한 결과 토치 점화 장치를 사용하면 초기 화염 발달 단계에서 화염이 난류 화염으로 천이되어 연소가 촉진된것을 확인하였다. Seven different size of orifice were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The initial flame development and flame propagation were analyzed by the mass fraction bum and combustion enhancement rate. The combustion pressures were measured to calculate the mass fraction burn and the combustion enhancement rates. In addition, the flame propagations were visualized by the shadowgraph method for the Qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass burned fraction were increased when using the torch-ignition device. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition induced faster burn than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage.

LES를 이용한 하이브리드 로켓 주 연소실의 스월유동 분석

김정은(Jungeun Kim),이창진(Changjin Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

하이브리드 로켓의 단점으로는 낮은 밀도 비추력과 연소율 감소이다. 연료의 연소 특성을 향상시키기 위하여 스월 인젝터를 사용함으로써 내부유동의 특성을 변화시켰다. 본 논문에서는 LES를 이용하여 하이브리드 로켓 주 연소실에서의 스월 유동을 분석하였다. 그 결과 스월 유동에 의해 열전달과 원심력에 의한 연소율이 향상되었다. 또한 스월 유동을 통하여 유동이 안정성을 분석하였으며 이를 통하여 연소의 안정성을 예측하였다. Disadvantages of Hybrid Rocket Engine are low Density Specific Impulse and low Regression Rate. Therefore, Swirl injector has been applied in order to enhance the regression rate of the hybrid rocket. In this study, Swirl flow was analyzed by LES study in the Hybrid Rocket Engine main combustion. As a result, Swirl flow improved the regression rate by the heat transfer and centrifugal force. Also, the stability of the flow was analyzed by the swirl flow and predicted the stability of the combustion.

액적간격이 고정액적의 연소율상수에 미치는 영향에 관한 연구

한재섭(Jae-seob Han),김선진(Seon jin-Kim),김유(Yoo Kim) 한국추진공학회 2002 한국추진공학회지 Vol.6 No.1

0D 모델링을 통한 불꽃점화엔진의 형상과 연소율의 상관관계 분석

김이롭(Yirop Kim),김명수(Myoungsoo Kim),송한호(Han Ho Song) 한국자동차공학회 2017 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2017 No.5