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터보기계설계, 원심펌프 설계에 관한 모든 것

제 4 장 원심펌프 20085195 오세현 개 요 원심펌프의 성능에 영향을 미치는 요소에 대해 알아본다 . 4-1 성능에 영향을 미치는 익차 요소 익차의 기울기 익차 주요치수와 비속도 익의 곡선 익수 4-2 성능에 영향을 미치는 케이싱 요소 와류실 및 안내익 스파이럴 케이싱 4-3 축추력의 평형 , 기타 축추력의 평형 누설방지장치 펌프 각 부분의 재료 4-4 설계 [ 고무에 의해 일렬로 세워지는 슬러리 펌프 ] [ 토크 컨버터 ] ( 좌에서 우로 ) 터빈 , 스테이트 , 펌프 4-1 성능에 영향을 미치는 익차 요소 (1) 익차의 기울기 표 시 명 칭 익설치각 비속도 익차 안지름 , 바깥지름 μ 2 외주속도 Ku 무차원상수 ( 식 3.17 에서 유도 ) c1m, c2m 반지름방향유속 b1,b2 입구폭 , 출구폭 Stepanoff 의 실험 결과 =22˚30’ 일 때 익차 주요치수와 ns 의 관계 익설치각 ( ) 이 일정할때 그 외의 구조를 변화하면 익차주요치수는 비속도 값에 의해 결정 된다 . 그림에서 그래프를 보면 비속도 값에 의해 D1/D2 의 비와 Ku 는 비례하며 커진다 . (2) 익차 주요치수와 비속도 참고 !!

공학/기술| 2013.01.17| 29페이지| 2,500원| 조회(400)

원심펌프, 축류펌프, 터보기계, 펌프설계, 터보기계설계, 익차의기울기

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바이오디젤유와 EGR을 이용한 NOx 저감기술 연구자료(SAE논문참조)

자동차 공해 20085195 오세현Reduce of NOx Emission Using EGR in Biodiesel Fueled Engine With Ether Based Additives.- SAE 논문을 참조한 정리 발표 -1. 서 론① 바이오 디젤의 특징② 에테르계 연료 첨가제2. 본 론① 실험 목표 및 진행과정3. 결 론① 실험 결과 및 정리[1] NOx, [2] CO, HC,[3] 연료 소비율, 제동 열효율, [4] 마 무 리4. 참고문헌 및 자료1. 서 론디젤과 가솔린기관에 Knocking 현상을 줄이기 위한 방법으로 고급 연료를 사용하거나 또는, 연료첨가제를 사용한다고 배웠습니다. 가솔린 기관에서 옥탄가를 높이기 위해 4에틸납, 4메틸납 물질을 사용했지만 납 성분으로 인해 중독이 일어 날 수 있어 사용이 금지 되었습니다. 그 후 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)라는 물질로 대체하였지만, 이 역시 지하수 수질을 오염시킬수 있으며 발암 물질로 규정한 미국에 발표가 있어 사용이 금지 되었습니다. 그래서 현재 대체 할 수 있는 연료첨가제는 무엇이 있으며, 현재 세계적으로 화두가 되고 있는 대체 에너지에 대한 현황 중 바이오디젤과 연료첨가제가 NOx배출과 어떤 상관관계가 있는지 알아보고 싶었습니다. 제가 참고한 본 연구 주제는 연료 첨가제와 바이오 디젤을 활용하여 NOx 배출의 감소와, 자동차 엔진의 성능 향상에 어떤 영향을 미치는지 실험을 통한 연구에 목적이 있습니다.① 바이오 디젤의 특징먼저, 바이오 디젤은 일반 디젤 연료와 어떤 차이점과 특징이 있는지에 대해 말씀드리겠습니다.본 보고서에서 언급된 바와 같이, 바이오 디젤은 HSD와 비슷하고 이 때문에 기존 경유를 대체 할 수 있는 연료라고 말했습니다. 여기서 HSD는 경유의 종류로 ULSD와 HSD를 말하는데 유황 함유량에 따라 분유된 것으로써, HSD는 유황함량이 1%이하이며 주로 선박용으로 사용되고 내륙용으로는 사용될 수 없는 경유를 말합니다. 때문에 바이오 디젤은 선박과 대형 트럭과 같이 큰 기관에 사용이 적합하다는 것을 알 수 있습니다. 바이오 디젤은 에스테르화 반응을 거쳐 생산되는데 반응식은 다음과 같습니다.보통 메탄올을 이용해 3가의 지방산에 글리세롤이 결합한 트리글리세라이드로부터 글리세롤을 분리한 다음, 지방산에스테르를 만들어 내는 에스테르 교환방법을 통하여 만듭니다. 이때 만든 바이오디젤이 바로 지방산 메틸에스테르(FAME)입니다. 이 논문은 POME 바이오 디젤을 사용하였는데, 위와 같은 반응이 Palm Oil를 통해 만들어 지므로 POME(Palm Oil Methly Ester)라고 한다.여기서 우리가 활용하고자 하는 바이오 디젤의 연료유는 동·식물성유지를 이용하여 제조한 연료(바이오디젤) 및 이를 석유 제품과 혼합한 연료 (BD20, BD5)입니다.BD 20 : 경유 80% + BD 원액 20% 혼합BD 5 : 경유 95% + BD 원액 5% 혼합위와 같이 바이오디젤의 연료 함유량에 따라 BD20과 BD5로 구분하며 우리나라도 점차 함유량을 늘려 20% 까지 혼합, 활용 것을 목표로 하고 있습니다. (현재 2% 혼합)바이오 디젤은 일반 경유와 비교하여 장점과 단점이 존재 하는데 간단히 알 아 보겠습니다.··(1) 장 점? 친환경 연료로써 황 함유량이 거의 없다.? 특유의 냄새가 없으며 연료 성분에 11% 산소가 포함되어 있어 완전 연소를 도와 배기가스 유해 물 질인 HC와 CO 그리고 입자상 물질(PM)을 줄일 있다.? 세탄가가 높기 때문에 압축 착화 엔진에 바로 사용이 가능하다.? 단위 에너지당 제동열효율은 일반적으로 바이오디젤 혼합연료의 효율이 높은 것으로 나타나고 있다.(2) 단 점? 발열량이 일반디젤보다 단위부피당 5% 정도 작으므로 바이오디젤 혼합연료의 경우 출력감소와 연료 소모량 증가가 필연적이다.? POME는 점도가 높아 분사된 연료의 미립 화에 불리하다.? POME는 증발온도 및 끓는점이 높기 때문에 바이오 디젤의 함유량이 더 높아질 경우 후(後) 분사가 적용되는 디젤엔진에서 엔진오일과의 희석 가능성이 더욱 커지게 된다.② 에테르계 연료 첨가제본 논문에서는 DGME(Diethylene Glycol MonoMethyl Ether)와 DGMB(Diethylene Glycol Monobutyl Ether)가 사용 되었습니다. 보고서에 의하면 이 두 물질은 2009년 기준 잘 알려지지 않았고, 많이 이용 되지 않는 물질을 사용하였는데, 구조를 참고하여 왜 이 물질이 사용되었는지 말씀드리겠습니다. - Diethylene Glycol MonoMethyl Ether - Diethylene Glycol Monobutyl Ether이 두 첨가제는 산화 반응이 잘 일어 날 수 있도록 내부에 산소와 결합되어 있는 것을 확인 할 수 있습니다. 이상적인 연소를 위해서는 산소와 온도가 알맞은 조건에서 연소가 진행되어야 하는데 이 첨가제에 포함된 산소를 통해 불완전 연소를 방지함으로써 HC와 CO등을 줄이기 위해 사용 되었습니다. 또한, 첨가제에 포함된 산소를 활용하여 초기 연소를 도와 착화 지연기간을 줄여 디젤 Knocking을 줄여주기 위해 사용 하였습니다.2. 본 론① 실험 목표 및 진행과정실험 방법은 Kirloskar(인도)사에 하나의 실린더로 구성된 AVI Diesel engine을 사용하였습니다. 여기서 EGR을 사용한 엔진과 사용하지 않은 엔진, 두 가지 방법을 통해 실험을 진행하였고 전자식 제어를 활용하여 결과를 도출 하였습니다. 실험의 목적은 연료의 구분에 따라 연소되지 않은 미연 HC, CO,그리고 분진(PM)의 배출 절감 효과와 엔진 성능 개선에 대한 영향력을 분석하는 것을 목적으로 하고 있습니다.이 보고서는 인도에서 연구된 자료이므로 미래 디젤 연료가 얼마나 사용될 것인가에 대한 추이와 얼마나 연료를 수입하고 있는가에 내용은 생략하도록 하겠습니다. 초점을 맞추고자 하는 부분은 바이오 디젤과 연료 첨가제 그리고 EGR을 작동하였을 때 엔진의 작동 성능과 유해가스 저감 정도가 어느 정도 개선되는가에 대한 내용을 말씀 드리겠습니다.3. 결 론① 실험 결과 및 정리앞서 설명 드린 바와 같이 바이오디젤은 연료 안에 산소를 포함하고 있기 때문에 일반 경유에 비해 완전 연소에 가깝게 연소할 수 있으므로 바이오디젤에 함유량이 커질수록 불완전 연소로 인해 영향을 받는 CO와 HC가 그리고 PM이 감소한다는 것을 알 수 있습니다. 하지만 NOx의 경우 Zeldovich mechanism에 의하면 NOx 생성은 대부분 온도에 의한 영향을 받는데 바이오 디젤을 사용하게 되면 연소가 잘 이루어져서 연소실 내에 온도는 높아지게 됩니다. 이로써 NOx의 발생량은 바이오 디젤 연료의 비율을 높임으로서 점차 증가하는 것을 확인할 수 있습니다. 하지만 바이오 디젤은 황 성분을 거의 함유하고 있지 않아 황 성분에 의한 촉매에 손실이 없어 NOx 배출 절감 기술 적인 부분에 좀 더 효과적인 적용이 가능하여 엔진의 최적화를 실현 시킬 수 있습니다.[1] NOx이 실험 결과로부터 우리는 NOx배출 절감 효과는 B95와 5%의 연료 첨가제를 사용할 때 최저 배출 농도가 된다는 것을 알 수 있습니다. 여기서 목적은 연소실 내에 온도를 낮추는 것 인데 위에서 언급한 바와 같이 바이오 디젤은 디젤 연료에 비해 점도가 높아서, 미립화 되기 어렵습니다. 때문에 분사된 분자의 크기가 크므로 증발 잠열이 더 높게 되고 이로써 연소시 온도가 낮아지게 되어 NOx 배출량이 줄어들게 됩니다.또한 부하가 낮아짐에 따라 NOx배출량도 줄어드는데 15% EGR율을 사용 할 때 사용하지 않은 결과와 비교하여 더 낮은 NOx 배출량에 변화를 확인할 수 있습니다.[2] CO, HCCO와 HC의 농도는 위에서와 마찬가지로 B95와 5%의 연료첨가제를 사용할 때 큰 절감 효과를 기대 할 수 있습니다. 주된 절감 효과의 이유는 연료 첨가제와 바이오 디젤 내부에 포함된 11%의 산소로 인해 연소가 잘 일어나기 때문입니다. 또한 EGR은 15% 적용이, EGR을 사용하지 않은 조건에 비해 더 큰 감소율을 보였습니다. DGME와 DGMB두 산화제를 모두 사용한 경우 가장 좋은 절감 효과를 보였습니다.[3] 연료 소비율, 제동 열효율연료 소비율과 제동 열효율과 같은 경우에는이므로 바이오 디젤 연료에 경우 앞서 단점 부분에서 설명 했던 바와 같이 에너지 밀도가 경유 보다 낮기 때문에 연료 소비율이 증가하게 되고 발열량이 낮으므로 제동 열효율은 낮아지게 되는 것을 위에 표를 통해 확인 할 수 있습니다. 이는 단위 체적당 연료 첨가제와 바이오 디젤 내부에 포함된 산소의 부피로 인해 발열량이 감소하였기 때문에 두 연료 첨가제를 사용한 경우 연료 소비율이 가장 크고 열효율은 최소가 됩니다. 결론적으로 B95%와 두 연료첨가제를 5% 사용하는 경우 가장 좋지 못한 효율을 내기만, 일반적인 EGR을 적용하지 않은 경유와 비교를 해도 연료소비율 증가폭이나, 열효율의 감소폭이 크지 않으므로 크게 문제 되지 않는다고 생각합니다. 여기에서 손실은 발생하지만 유해 배기가스 절감 효과가 크므로 95%의 바이오디젤과 5%의 두 산화제를 사용한 경우 가장 좋은 효과를 얻을 있다는 결과를 도출 할 수 있습니다.

공학/기술| 2013.01.17| 6페이지| 2,500원| 조회(187)

자동차공해, 환경, 공해, egr, 바이오디젤, NOx저감, 질소산하물

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연료의 대하여(연료의종류, 특성, 기체,고체,액체,바이오 매스)

연료에 대하여엔진 및 연소 20085195 오세현[목차]1. 연료의 정의와 분류 (1)연료란? (2)연소기술에 의한 분류 (3)가치매장량 2. 연료의 종류와 특징(1)기체연료 ? 기체연료란? ? 기체연료의 특성과 기술(2)액체연료 ? 액체연료란? ? 액체 연료의 특성과 기술(인화점, 자기발화온도, 옥탄가와 세탄가, 발연점) ? 액체 연료의 종류와 품질 (3)고체연료 ? 고체연료란? ? 고체연료의 종류와 특징(장·단점) ? 바이오매스(Biomass) ? 석탄의 종류와 특징 ? 폐기물 고체 연료에 대하여(장·단점)3. 요약 및 참고자료1. 연료의 정의와 분류(1) 연료란?▶▶ 연료는(fuel)은 가열이 되면 산화제(보통 공기 중 산소)와 화학 반응을 거쳐 열을 방출하는 물질이다. 즉, 연소시켜서 열이나 빛 또는 동력을 얻을 수 있는 물질.또한, 연료는 크게 세부분으로 나누어 설명하는데 기체연료, 액체연료, 고체연료로 분류한다.화학적 조성에 의한 분류 외에 기술에 의한 분류에 대해 알아보자.(2) 연소기술에 의한 분류▶▶ 우리가 사용하는 교재에서는 연소기술을 대상으로 하는 연료를 두 가지로 분류하였는데, 화석연료와 바이오매스 연료(biomass fuel)이다. 두 가지 특징을 간단히 설명하자면 화석연료는 재생이 불가능한 반면에 바이오매스 연료는 재생이 가능하다. 또한, 화석연료는 주로 천연가스, 석유계 연료, 그리고 석탄으로 구성되며, 바이오매스 연료는 주로 나무, 농작물 찌꺼기 및 폐기물로 구성된다. 현재 전 세계 연료 이용 추세는 우리가 사용하고 있는 교재에서는 화석연료가 세계 에너지생산량의 32%로 가장 많이 사용되고 있다(08년 기준) (교재는83%,93년 기준), 그 나머지는 수력발전, 핵 발전 및 바이오매스 연료가 차지하고 있다.(3) 가치매장량▶▶ 교재에서 화석연료의 가치매장량의 대해 언급하여 이 부분을 간단히 집고 넘어가고자 한다. 최신자료를 바탕으로 조사해 보았다. 먼저 가채매장량(reserves)라고 하는 용어를 이해하여야 하는데 쉽게 설명하장할 수 있다는 전망이다.2. 연료의 종류와 특징(1)기체연료? 기체연료란?▶▶ 기체연료는 천연가스와 액화 석유가스를 말한다. 주로 가연성 가스로 이루어진 상온에서 기체인 연료를 말한다. 기체연료는 석탄과 나무에서도 생산되고 석유와 천연가스에서도 생산된다. 기체 연료는 크게 세 가지로 나눌 수 있는데 첫째, 일산화탄소, 수소, 메탄 등을 주성분으로 하는 석탄 가스 계와 둘째, 프로판, 부탄 등의 포화 탄화수소 및 프로필렌, 부틸렌 등의 불포화 탄화수소를 주체로 하는 석유 가스계, 마지막으로 셋째, 자연에 존재하는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스, 도시 가스나 LPG와 같은 가공 가스로 나눈다. 기체 연료는 특성상 액체 연료에 비해 연소 방법이나 조절이 매우 용이하고, 회분(연소 후 남는 재)이나 유황분의 함유량이 거의 없기 때문에, 연소 가스가 청정하고 NOx(질소산화물)의 제어 연소법도 간단히 적용될 수 있는 무공해 연료라는 장점이 있다.㉠①②③①②③? 기체연료의 특성과 기술▶▶ 기체 연료의 중요한 특성에는 체적분석, 밀도 , 그리고 발열량이 포함된다.발열량(heating value)에 대해서 설명하면 일정 단위량(고체, 액체 1kg, 기체 1㎥)의 연료가 완전 연소 했을 때 발생하는 열량으로 단위는 kcal ,kJ(SI), Btu(British thermal unit)등이 사용된다. 발열량이 높다는 것은 그만큼 연료가 효율적이라는 의미가 된다.그리고 여기서 저위 발열량(LHV)과 고위 발열량(HHV)에 대한 이해가 필요한데 저위 발열량을 구하기 위해서는 고위 발열량에서 생성물에 들어 있는 물의 증발열을 빼주면 구할 수 있다.(교재35page참조) 이 때 물이 액체 인지 기체인지에 따라서 증발열이 달라지는데, 물이 기체인 경우에는 저위 발열량을 사용하고, 액체인 경우에는 고위 발열량으로 계산을 하며 이 경우 연소를 했을 때에 액체 상태이므로 발열량이 더 많다고 할 수 있겠다.(2)액체연료? 액체연료란?▶▶ 액체연료는 석유나 알코올과 같이 액체 상태로 이용하는에 대해 좀 더 알고 싶은 분은 교재 39page부터 참조 해 주시길 바랍니다.)? 액체 연료의 특성과 기술▶▶ 액체연료에 관한 중요한 특성에는 발열량, 비중, 점도, 인화점, 자기착화온도, 증류곡선, 황 함량, 바나듐 및 납 함량, 옥탄가(가솔린의 경우), 세탄가(디젤 연료의 경우), 발열점(가스터빈 연료의 경우)이 포함된다.여기서 인화점, 자기발화 온도, 옥탄가와 세탄가 마지막으로 발연점에 대해 간단히 설명하고자 한다.첫째, 인화점(flash point)은 액체연료가 저장된 후 심각한 화재위험이 없이 취급될 수 있는 최고 온도의 지표이고, 일반적으로 가연성 액체는 항상 그 액면에서 증기를 발생하고 있으며, 증기의 발생이 낮은 온도에서 일어날수록 인화점이 낮고, 연소할 가능성이 높으며 위험성은 많게 된다.두 번째, 자기발화 온도(Autoignition temperature,AIT)란 연료가 대기 중에 표준용기 내에서 스파크나 화염 없이도 자기 지속성의 연소를 개시하는데 필요한 최저온도이다. AIT는 증기의 농도, 증기의 부피, 계의 압력, 실험 개시온도, 촉매, 발화지연시간 등에 영향을 받는다.마지막으로 옥탄가와 세탄가 그리고 발연점에 대해 알아본다.먼저 옥탄가는 스파크점화 기관에서 압축비가 상승할 때 가솔린이 노킹(자기발화의 개시, 불완전연소)을 일으키는 경향을 나타내는 값이다. 옥탄가는 녹킹이 잘 일어나는 노말헵탄(n-Heptane)을 옥탄가‘0’으로 하고, 녹킹이 잘 일어나지 않는 이소옥탄(iso-Octane)을 옥탄가 ‘100’으로 임의 선정하여 기준으로 삼았으며, 가솔린의 옥탄가는 기준시료인 노말헵탄/이소옥탄 혼합물중 이소옥탄의 함유 퍼센트가 된다.옥탄가 향상제로 종전에는 4에틸납, 4메틸납 등이 사용되었으나 납오염을 방지하기 위해 최근에는 이용되지 않고 ‘MTBE(함산소화합물)’가 이용되고 있다. 하지만 이 역시 수질오염에 대한 문제와 발암 물질로 규정되고 있어서 다른 물질로 대체 하고 있는 실정이다.(2002년 미국발표 이후) 최근 바이오 에탄올 연료의 그을음 형성 경향이 낮은 것이다. 불완전 연소가 일어나면 그을음이 발생하는 것이므로 발연점이 클수록 효율이 좋은 연료라고 할 수 있다. 발연점은 특히 가스터빈 연료에 대해서 사용된다.? 액체 연료의 종류와 품질 (가솔린, 디젤)▶▶ 자동차용 가솔린은 정제된 원유의 혼합물에서 나온 경질의 증류추출물 탄화수소의 방향족 물질의 혼합물이기 때문에, 정유사 마다 그리고 생산지와 계절에 따라서도 다르다. 가솔린 엔진 같은 경우에는 쉽사리 증발할 수 있을 정도로 휘발성이 있어야 하지만 취급 중에 폭발의 위험이 있을 만큼 휘발성이 있어서는 안 된다.디젤 연료는 가솔린보다 비등점의 범위가 더 높은 경질의 증류 추출물 탄화수소의 혼합물이다.표 2.6에는 디젤 연료와 가솔린의 일부 특성이 수록되어 있는데, 가솔린과 No.2 디젤연료를 비교하여 보면, 디젤 연료의 밀도가 더 크기 때문에 체적기준의 발열량이 한층 더 높음을 알 수 있다.또한, 여기서 자기발화 온도를 비교하여 보면, 이 또한 세탄가가 압축 착화의 용이성을 반영한다는 것을 상기할 때 세탄가에서 큰 차를 보이는 이유를 부분적이나마 알 수 있다.하지만 이러한 석유자원들은 장래에 고갈될 것이므로, 이를 대체할 탄화수소계 액체연료가 점점 더 중요하게 될 것이다. 액체연료는 석탄, 바이오매스, 유혈암 타르 샌드 및 천연가스로 제조할 수 있다.예를 들면 메탄올(CH3OH)은 천연가스, 석탄 또는 나무로 제조할 수 있으며, 에탄올(C2H5OH)은 사탕무, 옥수수 또는 나무로 제조할 수 있다. 또한, 대체 가능한 디젤 연료는 평지씨 기름(유채)이나 콩기름 과 같은 식물유, 그리고 천연가스로 제조할 수 있다.다음으로 가솔린과 디젤연료의 품질에 대해 알아보자.가솔린 연료에 대해 설명하자면 연료의 품질을 결정하는 것은 대단히 중요하기 때문에 이 일을 아주 복잡하고 다양한 요인들에 의해서 결정되어 진다는 것을 교재 49page 표 2-9를 통해 참조.가솔린 연료는 휘발유로 불리고 이 연료의 휘발성은 차량의 시동 및 시동초기성능과 충면에서 보면, 주요 인자는 점도와 세탄가입니다. 저 세탄가의 경우 주된 효과는 저온시동의 문제지만, 세탄가가 낮아지면 또한 엔진 부조화, 최고 압력, NO의 배출량이 증가하기도 합니다. 반면 세탄가가 너무 높은 경우에도 문제가 되는데 이 경우 조기연소가 발생하기 때문에 디젤엔진의 장점인 고 압축비를 희생하게 됨으로 보통 40~60정도가 적정 수준이라고 합니다.(3)고체연료? 고체연료란?▶▶ 자연발생적인 고체연료에는 나무와 기타 형태의 바이오매스, 토탄(peat), 갈탄(lignite), 역청탄(bituminous coal), 그리고 무연탄(anthracite coal)이 포함된다. 도시쓰레기와 특정 산업폐기물 또한 연료로 분류되기도 한다. 이 5가지에 대한 설명과 고체 연료의 특징에 대해 알아 보자.또한, 고체연료에는 탄소와 수소 성분이외에도 상당한 양의 산소, 물, 회분뿐만 아니라 질소와 황도 포함되어 있다.? 고체연료의 종류와 특징(장·단점)▶▶ 고체연료의 특징으로 장점과 단점을 간단히 설명하자면, 장점으로는 가격이 저렴하고 국내 매장량이 풍부, 설비비가 저렴하고, 저장이 용이(노천)하다는 점과 에너지밀도가 높고 연소속도가 늦어 특수용도에도 사용가능 하다는 점이고 단점으로는 품질이 균일하지 못하는 점, 연소효율이 낮고, 완전 연소가 어렵다는 점입니다. 또한 연소(부하)조절이 곤란하며, 순간적으로 고온을 얻기 어렵다는 점, 매연발생이 심하고 회분(재)이 많고 점화 및 소화가 어렵다는 점 마지막으로 사용 전 건조 및 분쇄가 필요하며 연소용 공기가 다량 필요하다는 (과잉공기 조건) 점이다.? 바이오매스(Biomass)▶▶ 섬유소 물질로서 크게 목질 바이오매스와 비 목질 바이오매스로 분류되기도 한다. 목질 바이오매스는 더 나아가서 침엽수 목재와 활엽수 목재로 나눌 수 있다.연료로 사용할 수 있는 비 목질 바이오매스에는 당분을 짜고 남은 사탕수수의 깍지, 짚, 줄기, 껍질, 씨와 같은 농작물 찌꺼기가 포함된다.간단히 말하면 바이오매스란 식물이나 미생물 등을 에너지원

공학/기술| 2012.09.03| 9페이지| 2,000원| 조회(648)

연료, 기체, 액체, 고체, LPG, 연소, 바이오매스, 청정연료, 천연연료

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연료의 종류와 특징,ppt파일입니다.

기계 자동차 공학부 20085195 오세 현 엔진 및 연소 연료에 대하여목 차 1. 연료의 정의와 분류 2. 연료의 종류와 특징 (1) 기체연료 (2) 액체연료 (3) 고체연료 3. 요약 및 참고자료(1) 연료란 ? ▶▶ 연료는 (fuel) 는 가열이 되면 산화제 ( 보통 공기 중 산소 ) 와 화학 반응을 거쳐 열을 방출하는 물질이다 . 즉 , 연소시켜서 열이나 빛 또는 동력을 얻을 수 있는 물질 . 1. 기체연료 , 2. 액체연료 , 3. 고체연료 ( 화학적 조성 분류 ) (2) 연소기술에 의한 분류 ▶▶ 우리가 사용하는 교재에서는 연소기술을 대상으로 하는 연료를 두 가지로 분류하였는데 , 화석연료와 바이오매스 연료 ( biamass fuel) 이다 . 두가지 특징을 간단히 설명하자면 화석연료는 재생이 불가능한 반면에 바이오매스 연료는 재생이 가능하다 . 1. 연료의 정의와 분류▶▶ 현재 사용되고 있는 화석연료를 앞으로 얼마 동안 채굴가능 한가를 판단하는 매장 추정 량을 의미한다 . (3) 가치매장량 (reserves) 2. 연료의 종류와 특징 (1) 기체연료 ① 일산화탄소 , 수소 , 메탄 등을 주성분으로 하는 석탄 가스 계 ② 프로판 , 부탄 등의 포화 탄화수소 및 프로필렌 , 부틸렌 등의 불포화 탄화수소를 주체로 하는 석유 가스계 ③ 자연에 존재하는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스 , 도시 가스나 LPG 와 같은 가공 가스계기체 연료의 특징과 장 . 단점 ▶▶ 기체원료의 종류발열량 (heating value) ▶▶ 일정 단위 량 ( 고체 , 액체 1kg, 기체 1㎥) 의 연료가 완 전 연소 했을 때 발생하는 열량으로 단위는 cal ,kJ(SI ), Btu(British thermal unit) 등이 사용된다 . 발열량이 높다는 것은 그만큼 연료가 효율적이라는 의미가 된다 . ▶▶ 물이 기체인 경우에는 저위 발열량을 사용하고 , 액체 인 경우에는 고위 발열량으로 계산을 하며 이 경우 연 소를 했을 때에 액체 상태이므로 발열량이 더 많다고 할 수 있다 .(▶ 인화점 (flash point) 은 액체연료가 저장된 후 심각한 화재위험이 없이 취급될 수 있는 최고 온도의 지표이고 , 일반적으로 가연성 액체는 항상 그 액면에서 증기를 발생하고 있으며 , 증기의 발생이 낮은 온도에서 일어날수록 인화점이 낮고 , 연소할 가능성이 높으며 위험성은 많게 된다 . ▶▶ 자기발화 온도 ( Autoignition temperature,AIT ) 란 연료가 대기 중에 표준용기 내에서 스파크나 화염 없이도 자기 지속성의 연소를 개시하는데 필요한 최저온도이다 . AIT 는 증기의 농도 , 증기의 부피 , 계의 압력 , 실험 개시온도 , 촉매 , 발화지연시간 등에 영향을 받는다 .◉ 옥탄가와 세탄가 ▶▶ 옥탄가는 스파크점화 기관에서 압축비가 상승할 때 가솔린이 노킹 ( 자기발화의 개시 , 불완전연소 ) 을 일으키는 경향을 나타내는 값이다 . ▶▶ 세탄가 ( CN:cetane number) 디젤기관의 착화 성을 정량적으로 나타내는 데 이용되는 수치로써 , 이 값이 큰 연료일수록 디젤노크 (Diesel knock) 를 일으키기 어렵다 . ▶▶ 발연점 (smoke point) 은 액체연료가 그을음을 발생시키는 경향을 나타내는 척도이다 . 발연점이 높으면 높을수록 연료의 그을음 형성 경향이 낮은 것이다 . 불완전 연소가 일어나면 그을음이 발생하는 것이므로 발연 점이 클수록 효율이 좋은 연료라고 할 수 있다 . 발연점은 특히 가스터빈 연료에 대해서 사용된다 .◉ 액체 연료의 종류와 품질 ( 가솔린 , 디젤 ) ▶▶ 자동차용 가솔린은 정제된 원유의 혼합물에서 나온 경질의 증류추출물 탄화수소의 방향족 물질의 혼합물이기 때문에 , 정유 사 마다 그리고 생산지와 계절에 따라서도 다르다 . 가솔린 엔진 같은 경우에는 쉽사리 증발할 수 있을 정도로 휘발성이 있어야 하지만 취급 중에 폭발의 위험이 있을 만큼 휘발성이 있어서는 안 된다 .▶▶ 석유자원들은 장래에 고갈될 것이므로 , 이를 대체할 탄화수소계 액체연료가 점점 더 중요하게 될 것이다 . 액체연료는 석 설명하자면 연료의 품질을 결정하는 것은 대단히 중요하기 때문에 이 일을 아주 복잡하고 다양한 요인들에 의해서 결정되어 진다 . ( 교재 49page 표 2-9 를 통해 참조 .) ▶▶ 가솔린 연료는 휘발유로 불리고 이 연료의 휘발성은 차량의 시동 및 시동초기성능과 충전시의 증발 성 배출 물 에 영향을 주게된다 . 여기서 증기폐색 (Vapor lock : 연료공급 시스템 내에서의 증기형성으로 연료유량이 감속됨 ) 이 발생하게 되면 , 성능에 미치는 영향이 심각해진다 . ▶▶ 가솔린 엔진의 품질을 확실히 구별 할 수 있게 해주는 인자가 옥탄가 인데 현재 여러 가지 가솔린 첨가제를 사용해서 옥탄가를 올려주어 연료의 품질을 향상시키고 있다 .디젤 연료의 품질 ▶▶ 표 2.13 ( 교재 54page) 에는 디젤연료의 규격이 수록되어 있는데 , 여기서 연료번호 No.1D 는 한랭기후용이며 , No.2D 는 디젤 차량용으로 가장 일반적인 연료입니다 . No.4D 는 정치형 (stationary) 중 , 저속 엔진용으로 사용됩니다 . ▶▶ 연소측면에서 보면 , 주요 인자는 점도와 세탄가이다 . ▶▶ 세탄가가 낮아지면 또한 엔진 부조화 , 최고 압력 , NO 의 배출량이 증가한다 . ▶▶ 세탄가가 너무 높은 경우 조기연소가 발생하기 때문에 디젤엔진의 장점인 고 압축 비를 희생하게 된다 보통 40~60 정도가 적정(3) 고체연료 ▶▶ 자연발생적인 고체연료에는 나무와 기타 형태의 바이오매스 , 토탄 (peat), 갈탄 (lignite), 역청탄 (bituminous coal), 그리고 무연탄 (anthracite coal) 이 포함된다 . 도시쓰레기와 특정 산업폐기물 또한 연료로 분류되기도 한다 . ▶▶ 고체연료에는 탄소와 수소 성분이외에도 상당한 양의 산소 , 물 , 회분뿐만 아니라 질소와 황도 포함되어 있다 .◉ 고체연료의 종류와 특징 ( 장 · 단점 )◉ 바이오매스 (Biomass) ▶▶ 섬유소 물질로서 크게 목질 바이오매스와 비 목질 바이오매스로 분류되기도 한다 . ▶▶ 바이오매스를 에너지로 사용하는 방법이다 .◉ 석탄의 종류와 특징 ▶▶ 석탄은 주로 탄소 , 수소 , 산소와 함께 소량의 황과 질소로 구성된 불 균질의 광물 물질이다 . ▶▶ 석탄은 나무와 기타 바이오매스가 축적된 후 수 십만 년의 기간에 걸쳐 매장되고 집적된 후 암석으로 변환되는 과정을 통하여 형성된 것이다 . ▶▶ 초기의 토탄으로부터 갈탄 , 아역청탄 , 역청탄 , 무연탄 , 변성무연탄의 순서로 변해간다 . 토탄에서 아역청탄 단계까지는 속성작용에 해당하며 , 그 이후는 변성작용에 해당된다 .▶▶ 토탄 (peat) 은 석탄의 일종으로 탄화 정도가 가장 낮은 것인데 , 이탄 이라고도 한다 . ▶▶ 주로 저습지나 소택지 등에서 퇴적된 퇴적물로서 생물의 유체가 불완전 분해된 물질이 퇴적된 것이다 . ▶▶ 갈탄은 암갈색을 띠는 저 품위 탄으로 갈색석탄 (Brown coal) 이라고도 부르는 데에서 명칭이 나왔다 . ▶▶ 화학적인 면에서 볼 때 토탄과 유사하며 수분과 휘발성 물질이 차지하는 비율이 높다 . ▶▶ 갈탄은 기계적인 면에서 볼 때 쉽게 부스러지기는 하지만 , 토탄처럼 푹신푹신 하지는 않다 .▶▶ 무연탄 (Anthracite) 은 탄화가 가장 잘 되어 연기를 내지 않고 연소하는 석탄을 말한다 . ▶▶ 휘발 분이 3~7% 로 적고 고정 탄소 함량이 85~95% 로 높으므로 연소 시 불꽃이 짧고 연기가 나지 않는다 . ▶▶ 점화 점이 490℃ 이므로 불이 잘 붙지는 않지만 화력이 강하고 일정한 온도를 유지하면서 연소된다 . ▶▶ 역청탄 (Bituminous Coal) 유연탄의 일종으로 흑탄이라고 한다 . 탈 때에는 긴 불꽃을 내며 , 특유한 악취가 나는 매연을 낸다 . ▶▶ 제철용 코크스 , 도시가스로 이용되며 최근에는 수소의 첨가 , 가스화 등의 연구가 발달되어 석탄화학공업의 중요한 자원이다 .◉ 폐기물 고체 연료에 대하여 ( 장 · 단점 ) ▶▶ 폐기물 고체 연료에는 도시 고체폐기물과 상업 폐기물 , 공공시설 폐기물 , 산업 폐기물 및 농업 폐기물이 포함된다▶ 단점 - 초기 투자비용이 많이 발생 - 폐기물 소각과정 중에서 또 다른 환경오염 유발 가능성 존재 - 고도의 처리기술과 연구 개발이 요구 된다는 것이다 .3. 요약 및 참고자료 ▶▶ 기체연료와 액체연료 그리고 고체연료 특성에 관한 내용 설명 ▶▶ 고위 발열량 , 저위 발열량 , 자기발화 온도 등 중요한 특성들 설명 . ▶▶ 액 체 원료의 품질과 특성에 관한 설명 가솔린 – 옥탄가 , 디젤 연료 – 세탄가 , 가스터빈 연료 – 스모크 수 ▶▶ 석탄 , 폐기물과 같은 고체연료는 원소 분석 , 공업 분석 , 회분 용융 온도 그리고 다른 전문적인 시험을 통하여 그 특성 파악 ▶▶ 고체연료에서는 황 성분 , 질소 성분 그리고 회분이 특히 중요하다는 것을 알 수 있었다 .[ 교재 연소공학 31p ~ 67p 북스힐 ] [ 기체연료 ] http :// terms.naver.com/entry.nhn?docId=582333 mobile categoryId=624 [ 발열량 ] http :// terms.naver.com/entry.nhn?docId=398976 categoryId=558 mobile http://blog.naver.com/praise_83?Redirect=Log logNo=159450135 [ 인화점 ] http :// terms.naver.com/entry.nhn?docId=508268 mobile categoryId=626 [ 바이오에너지 국내외 기술개발 현황 및 동향 ] http ://blog.naver.com/miraeeni1?Redirect=Log logNo=90141448339 [ 고체 액체 기체 연료의 요약 ] http ://cafe.naver.com/539kcal/349 [ 바이오매스 관련 기사 ] http ://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=6 dirId=611 docId=108489380 qb=67CU7J207Jik66ek7Iqk enc=utf8 section=kin rank=2 search_sort=0 spq}

공학/기술| 2012.09.03| 24페이지| 2,000원| 조회(821)

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스텝모터(Step Motor) 응용사례 및 특성 조사

1. 개 요 스텝 모터는 1920년 영국에서 개발된 고정밀도의 위치결정이 가능한 Motor로써 스테핑이란 명칭이 사용 것은 1923년 스코틀랜드의 프렌치가 발명한 VR 형 스테핑 모터가 최초 모델이라 한다. 그 후 트랜지스터의 출현을 계기로 디지털 제어가 쉽게 이루어지고 더욱 고정밀도의 위치 설정을 할 수 있는 모터로써 발달이 계속되었다. 스테핑 모터의 움직임은 우리 주변에 마이크로미터 크기의 세계를 전개하게 되었고 현재 팩시밀리, 복사기, 프린터 등 사무 자동화 기기에서부터, NC공작기계, 반도체 제도 장치를 비롯한 다양한 기기에 사용된다. 이는 후반부에서 좀 더 자세히 다루기로 한다. 2. 스테핑(Stepping) 모터란? 스테핑(stepping) 모터는 다른 명칭으로 스텝 모터(step motor), 펄스 모터(pulse motor), 스테퍼 모터(stepper motor) 등으로 불리 운다. 우리말로는 계동전동기(階動電動機)라 부른다. 여기서 계동이란 의미는 한 걸음 두 걸음 단계적으로 움직이는 이미지를 나타낸 것이다. 그런데 스테핑 모터의 최대의 특징은 펄스 전력에 대응해서 회전하는 것이다. 이것은 입력 펄스의 수에 비례해서 회전 각도가 변화하며, 또 입력 펄스의 주파수에 비례해서 회전속도가 변화하기 때문에 모터축의 위치를 검출하는 센서와 피드백(feedback) 장치가 없어도 모터의 동작을 제어하는 것이 가능하다. 모터관계에서는 이와 같은 동작을 개회로(open loop) 제어라고 하며, 간단한 위치결정 제어에 많이 사용되고 있다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 FAX나 프린터의 종이배급기, 에어컨의 루버(louver:공기배출구 덮개) 방향 제어 등에 사용되고 있다.

공학/기술| 2012.05.30| 6페이지| 3,000원| 조회(2,030)

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