압력 및 이산화탄소 희석에 따른 층류 메탄 비예혼합 화염 길이의 변화

Abstract

비예혼합 화염에서 화염 길이는 연소기 크기를 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 최근 고압 발전 시스템 중 작동 유체가 이산화탄소인 알람 사이클은 높은 효율, 작은 발전 시스템 크기와 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있다는 장점 때문에 주목 받고 있다. 고압 및 이산화탄소 희석 조건에서 작동하는 연소기를 설계하기 위해서는 화염 길이에 대한 실험 결과가 필수적이다. 본 연구에서는 압력 및 이산화탄소 희석에 따른 화염 길이를 측정하였다. 메탄-공기 화염과 메탄-산소 화염에서 산화제를 희석하며 5 bar까지 화염 길이를 측정하였으며, 압력에 따른 화염 길이 결과를 얻을 수 있었다. 메탄-공기 화염에서는 압력에 따라 화염 길이가 약간 증가하는 경향성을 확인하였으며, 메탄-산소 화염에서는 이산화탄소 희석 60% 이하에서 화염 길이가 일정하였다. 이는 압력이 증가할 때, 화염 폭이 줄어들고 연료 농도 기울기가 증가하기 때문이다. 본 연구 결과를 토대로 추후에는 고압 및 희석 조건에서의 화염 길이를 예측할 수 있는 모델을 만들 수 있을 것이며, 이는 고압 연소 발전 시스템을 개발하는데 있어서 핵심적인 역할을 할 것이라고 기대한다.