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국소방출방식 개념의 대향류 확산화염에서 CO2 소화효과에 관한 수치해석 연구
문선여,박충화,황철홍,오창보 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회논문지 Vol.26 No.4
The suppression mechanisms of carbon dioxide (CO2) as a representative fire suppression agent were revisited using a counterflow diffusion flame which could be applied the concept of a local application system. To end this, the low strain rate CH4/air counterflow diffusions with CO2 addition in either fuel or oxidizer stream were examined numerically using detailed-kinetic chemistry. Radiative heat loss due to radiating gas species including CO2 added was considered by the optically thin model (OTM). As a result, the critical CO2 volume fractions in the oxidizer stream required to extinguish the flame were in good agreement with the experimental data reported in the literature, while somewhat under-prediction was observed with CO2 added in the fuel stream. The surrogate agents were adopted to estimate the quantitative contribution with changing in global strain rate (ag) on the flame extinguishment among pure dilution effect, thermal effects including radiation heat loss and chemical effect due to the CO2 fire suppression agent. 소화약제의 국소방출방식 개념이 적용될 수 있는 대향류 확산화염을 대상으로 CO2 소화약제의 소화기구를 재조명하기 위한 연구가 시도되었다. 이를 위해 연료 또는 공기류에 CO2가 첨가된 낮은 총괄신장율의 CH4/air 대향류 확산화염이 상세반응을 이용한 수치해석을 통해 검토되었다. 첨가된 CO2를 포함한 복사 참여 화학종의 복사 열손실을 고려하기위하여 optically thin model(OTM)이 적용되었다. 주요 결과로서, 공기류에 첨가된 CO2의 소화농도 예측결과는 문헌에보고된 실험결과를 적절하게 예측하고 있으나, 연료류에 첨가된 경우 다소 과소 예측된 결과를 확인하였다. 소화효과에대한 정량적 분석을 위하여 가상의 소화약제의 개념이 도입되었다. CO2 소화효과의 분석을 통해 총괄신장율(ag)에 따른순수 희석효과, 복사 열손실 및 열용량에 의한 열적효과 그리고 CO2의 연쇄반응 억제를 통한 화학적 효과의 정량적 기여도를 구체적으로 확인할 수 있었다.
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국소방출방식 개념의 대향류 확산화염에서 CO<sub>2</sub> 소화효과에 관한 수치해석 연구
문선여,박충화,황철홍,오창보,Mun, Sun-Yeo,Park, Chung-Hwa,Hwang, Cheol-Hong,Oh, Chang-Bo 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회논문지 Vol.26 No.4
소화약제의 국소방출방식 개념이 적용될 수 있는 대향류 확산화염을 대상으로 $CO_2$ 소화약제의 소화기구를 재조명하기 위한 연구가 시도되었다. 이를 위해 연료 또는 공기류에 $CO_2$가 첨가된 낮은 총괄신장율의 $CH_4$/air 대향류 확산화염이 상세반응을 이용한 수치해석을 통해 검토되었다. 첨가된 $CO_2$를 포함한 복사 참여 화학종의 복사 열손실을 고려하기 위하여 optically thin model(OTM)이 적용되었다. 주요 결과로서, 공기류에 첨가된 $CO_2$의 소화농도 예측결과는 문헌에 보고된 실험결과를 적절하게 예측하고 있으나, 연료류에 첨가된 경우 다소 과소 예측된 결과를 확인하였다. 소화효과에 대한 정량적 분석을 위하여 가상의 소화약제의 개념이 도입되었다. $CO_2$ 소화효과의 분석을 통해 총괄신장율($a_g$)에 따른 순수 희석효과, 복사 열손실 및 열용량에 의한 열적효과 그리고 $CO_2$의 연쇄반응 억제를 통한 화학적 효과의 정량적 기여도를 구체적으로 확인할 수 있었다. The suppression mechanisms of carbon dioxide ($CO_2$) as a representative fire suppression agent were revisited using a counterflow diffusion flame which could be applied the concept of a local application system. To end this, the low strain rate $CH_4$/air counterflow diffusions with $CO_2$ addition in either fuel or oxidizer stream were examined numerically using detailed-kinetic chemistry. Radiative heat loss due to radiating gas species including $CO_2$ added was considered by the optically thin model (OTM). As a result, the critical $CO_2$ volume fractions in the oxidizer stream required to extinguish the flame were in good agreement with the experimental data reported in the literature, while somewhat under-prediction was observed with $CO_2$ added in the fuel stream. The surrogate agents were adopted to estimate the quantitative contribution with changing in global strain rate ($a_g$) on the flame extinguishment among pure dilution effect, thermal effects including radiation heat loss and chemical effect due to the $CO_2$ fire suppression agent.
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