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Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering 2010;24(6):170-175.
Published online December 31, 2010.
제트확산화염에서 이산화탄소의 첨가가 매연생성에 미치는 영향
지정훈, 이의주
1부경대학교 방재연구소2부경대학교 안전공학부
The Effects of Carbon Dioxide as Additives on Soot Formatio in Jet Diffusion Flames
Ji Jung-Hoon, Lee Eui-Ju
요약
동축류버너를 이용한 제트확산화염에서 이산화탄소의 첨가가 매연 생성에 미치는 영향을 조사하였다. R-타입 열전대를 이용하여 화염대 및 황염과 청염의 경계온도를 측정하였다. 광감쇄법을 이용하여 화염이 존재하는 국소부분에서의 상대적인 매연 농도(1-I/$I_0$)를 측정하였다. 광원으로는 파장이 632.8nm인 He-Ne 레이저가 사용되었고 디텍터를 이용하여 매연입자에 의해 산란과 흡수를 겪은 후의 감쇄된 신호를 직접 측정하였다. 또한, 매연 생성에 있어서의 열적 효과를 알아보기 위해 산화제의 유속을 변화시켜 유속에 의한 영항을 알아보았다. 실험 결과로써, 황염과 청염 각각의 온도는 이산화탄소의 첨가에 따라 점차 낮아졌지만 황염과 청염의 경계온도는 거의 일정하였다. 산화제 측에 이산화탄소를 첨가함에 따라 상대적인 매연 농도는 낮아졌고 이는 산화제의 유속을 증가시켰을 때의 효과와 유사했다. 이것은 화염온도의 저하와 매연입자의 체류시간 감소에 기인하는 것으로 생각된다. 또한 이산화탄소의 첨가가 화염의 불안정성을 야기하여 순수 에틸렌/공기 화염에 비해 화염의 길이가 다소 증가하는 것으로 나타났다.
Abstract
The effect of carbon dioxide addition on soot formation was investigated in jet diffusion flames in coflow. Flame temperature were measured with R-type thermocouple and the boundary temperature between blue and yellow flame was confirmed. Light-extinction method was introduced for the relative soot density (1-I/$I_0$) in the in-flame region. He-Ne laser with wave length at 632.8 nm was used for the light source, and the signal attenuated by absorption and scattering was detected directly. Oxidizer velocity effect on soot formation was studied to know that the thermal influence for soot formation. The results showed that the temperature of both blue and yellow flame were decreased according to the dilution of carbon dioxide but boundary temperature was nearly constant. The relative soot density was lower when carbon dioxide was added in oxidizer stream and oxidizer velocity increased. These were caused by the reduction of flame temperature and shorter residence time for soot growth. Also carbon dioxide addition enhanced the instability of jet flames like flickering, so the flame length was a little longer than pure ethylene/air flame.
Key Words: Soot formation, Light-extinction method, Jet diffusion flames


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