연소실험 Bunsen Burner Combustion and Micro Combustors

목차

1) 실험목적
2) 실험 이론
3) 실험 방법
4) 실험 결과 및 식 도출
5) 토의 및 결론

본문내용

1) 실험목적
- 예혼합 연소를 위해 연료가스와 공기를 혼합하여 연소되는 과정을 실험한다. 따라서 분젠버너에 프로판을 사용하여 Equivalence Ratio(당량비), Mass Flow Rate(유량비), Flame Height(화염 높이), Stoichiometric Ratio를 도출하고, 화염 거리에 따른 온도와 층류연소속도(Laminar burning velocity)를 구한다.

2) 실험 이론
1.1 Combustion Principle
- 당량비 (Equivalence Ratio)
일반적으로 내연기관이나 연소과정에서 실제 연소에 관련하여 이론적인 연료와 공기의 혼합물의 척도로써, 당량비를 정의한다.

<중 략>

2차 연소는 산소와 접하는 면적이 넓어 보다 많은 량의 연료 입자가 연소반응하게 되어 온도가 높게 나타나는 것이다. 15mm일 때에도 3mm일 때와 마찬가지로 바깥쪽의 온도가 안쪽의 온도보다 더 높게 나타났다. 15mm에서도 1차 연소와 2차 연소의 차이가 확연하게 나타난 모습이다. 다만, 1~3mm에서 다소 온도가 올라가는 경향을 보이는데 이는 실험상의 오차로 거리를 나누어 측정하는 과정에서 정확한 측정이 이루어지지 않은 것으로 생각된다. 아울러 3mm의 거리와 달리 5mm지점에서 온도의 최소점이 나타나지 않고 6, 7mm에서 최소점이 나타나는데 이 또한 실험과정에서 Thermocouple를 정확하게 조절하지 못한 것으로 간주된다. 이 실험에서 나타나지 않았지만, 불꽃과의 거리 15mm에서 일반적으로 1.0 이상의 초과 당량비에서는 연료의 분사에 의해 불꽃이 불안정한 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 연료가 산소와 완벽한 반응을 이루지 못하고 연료가 분사하게 된다. 실제 기관에서는 이러한 과정이 소음과 배출가스의 CO 등을 배출하게 되어 환경오염을 일으키기도 한다.

참고자료

· 김진곤 외 5 (2005) “principles of Combustion” edition, Wiley [1]
· 김덕줄 외 1 (2004) “내연 기관 공학” PEARSON [2]
· 배상수 외 3 (2000) “성층화 혼합기 연소 모델링을 위한 프로판 및 이소옥탄 연료의 층류 화염 속도”, 대한기계학회 pp 704~309 [3]
· 홍병현 외 1 (2002) “산화제 과잉 첨가가 층류 화염 속도에 미치는 영향에 관한 연구”, 대한기계학회편 pp 1797-1772 [4]