KR101022734B1 - Method for measurementing the richness combustion burning gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농후연소 가스 산출방법에 관한 것으로, 특히 농후연소가 진행되는 가스 발생기의 비평형 화학반응 연소 특성을 예측할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method for calculating a rich combustion gas, and in particular, an object of the present invention is to predict the non-equilibrium chemical reaction combustion characteristics of a gas generator in which rich combustion proceeds.

이러한 특징적인 목적을 달성하기 위한 본 발명은 O/F비율, 온도정보 및 시간정보를 수신받는 입력모듈(10)과, 각 화학종에 대한 열역학적 물성치를 결정하는 열역학 모듈(20)과, PSR 코드를 생성 및 수정하는 PSR 코드모듈(30)과, 적용산출모듈(40)과, 농후연소 산출값을 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 출력모듈(50)로 구성되는 농후연소 산출장치(100)에 있어서, 반응온도(TC)와 반응기 온도(THOT)로 화학반응 온도를 분리하는 제1 과정; 연료 증발에 따른 증발시간을 산출하는 제2과정; 체류시간 및 초기온도를 이용하여 질량분율을 산출하는 제3 과정; 및 해가 수렴하는 경우 농후연소 값을 산출하는 제4 과정; 을 수행한다.The present invention for achieving this characteristic object is the input module 10 receiving the O / F ratio, temperature information and time information, the thermodynamic module 20 for determining the thermodynamic properties for each chemical species, and the PSR code In the rich combustion calculation apparatus 100 is composed of a PSR code module 30 for generating and modifying, an application calculation module 40, and an output module 50 for outputting the rich combustion calculation value so that the user can check. A first step of separating the chemical reaction temperature into a reaction temperature (T C ) and a reactor temperature (T HOT ); Calculating a evaporation time according to fuel evaporation; A third step of calculating a mass fraction using the residence time and the initial temperature; And a fourth step of calculating the rich combustion value when the solution converges. Do this.

완전혼합반응기, 가스발생기, 연료농후, 비평형반응, 증발시간, 체류시간, 가스물성치 Complete mixing reactor, gas generator, fuel enrichment, non-equilibrium reaction, evaporation time, residence time, gas properties

Description

농후연소 가스 산출방법 {Method for measurementing the richness combustion burning gas}Method for calculating rich combustion gas {Method for measurementing the richness combustion burning gas}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연소 화합 반응기의 구성을 나타내는 블럭도, 1 is a block diagram showing the configuration of a combustion compound reactor according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농후연소 가스 산출방법을 나타내는 전체 흐름도,2 is an overall flowchart showing a method for calculating the rich combustion gas according to an embodiment of the present invention;

도 3a 는 본 발명의 일실시예에 따른 반응온도의 변화에 따른 반응기 온도를 나타내는 그래프,3A is a graph showing a reactor temperature according to a change in reaction temperature according to an embodiment of the present invention;

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 반응온도의 변화에 따른 체류시간을 나타내는 그래프,Figure 3b is a graph showing the residence time according to the change in the reaction temperature according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액적크기에 따른 증발시간을 나타내는 그래프,4 is a graph showing the evaporation time according to the droplet size according to an embodiment of the present invention,

도 5는 비교예에 따른 비평형 연소온도를 비교한 그래프,5 is a graph comparing the non-equilibrium combustion temperature according to the comparative example,

도 6a는 비교예에 따른 CO 몰 분율을 비교한 그래프,Figure 6a is a graph comparing the CO mole fraction according to the comparative example,

도 6b는 비교예에 따른 H2 몰 분율을 비교한 그래프,6B is a graph comparing the H 2 mole fraction according to the comparative example,

도 6c는 비교예에 따른 CH4 몰 분율을 비교한 그래프,Figure 6c is a graph comparing the CH 4 mole fraction according to the comparative example,

도 6d는 비교예에 따른 CO2 몰 분율을 비교한 그래프,6d is a graph comparing the CO 2 mole fraction according to the comparative example,

도 6e는 비교예에 따른 C2H4 몰 분율을 비교한 그래프,6E is a graph comparing the C 2 H 4 mole fraction according to the comparative example,

도 6f는 비교예에 따른 C3H6 몰 분율을 비교한 그래프,6F is a graph comparing the C 3 H 6 mole fractions according to the comparative example,

도 7은 비교예에 따른 연소가스 분자량을 비교한 그래프,7 is a graph comparing the combustion gas molecular weight according to a comparative example,

도 8은 비교예에 따른 연소가스의 비열비를 비교한 그래프.8 is a graph comparing the specific heat ratio of the combustion gas according to the comparative example.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** ** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100 : 농후연소 산출장치100: rich combustion calculation device

10 : 입력모듈 20 : 열역학 모듈10: input module 20: thermodynamic module

30 : PSR 코드모듈 40 : 적용산출모듈30: PSR code module 40: applied calculation module

50 : 출력모듈50: output module

본 발명은 농후연소 가스 산출방법에 관한 것으로, 특히 농후연소가 진행되는 가스 발생기의 비평형 화학반응 연소 특성을 예측할 수 있는 농후연소 가스 산출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for calculating the rich combustion gas, and more particularly, to a method for calculating the rich combustion gas that can predict the non-equilibrium chemical reaction combustion characteristics of a gas generator that is subjected to rich combustion.

일반적인 가스발생기는 액체 로켓 엔진에서 펌프와 연결된 터빈 구동을 위하여 고-엔탈피 연소가스 생성을 목적으로 하며, 주 추진제의 일부(1~5%)를 사용한다. 또한, 가스발생기는 터빈 블레이드의 열적부하를 줄이기 위하여 농후 또는 희박 연소를 이용하며 연소온도를 800~1,200K로 유지한다. 그러나 연소가 불완전하여 연소실 벽면 또는 인젝터(injector) 부근에 열 집중이 발생하는 경우 과도한 열 손상을 입힐 수 있으며, 농후연소로 인한 검댕(soot)이 발생하여 터빈 블레이드 성능을 저하시키기도 한다.A typical gas generator aims to produce high-enthalpy flue gas to drive a turbine connected to a pump in a liquid rocket engine, using some of the main propellant (1-5%). In addition, the gas generator uses rich or lean combustion to reduce the thermal load of the turbine blades and maintains the combustion temperature at 800 ~ 1,200K. However, if the combustion is incomplete and heat concentration occurs near the combustion chamber wall or injector, excessive heat damage may occur, and soot may be generated due to rich combustion, thereby degrading turbine blade performance.

또한 이젝터(ejector)를 이용한 램제트엔진은 액체로켓의 가스발생기와 매우 유사한 작동 특성을 나타내고 있다. 구체적으로 살펴보면 이젝터 안에 설치된 고체 로켓이 농후연소를 하며 노즐을 통하여 팽창하면 빠른 배기가스 유속에 의하여 이젝터 안으로 빨려 들어가는 공기 유동이 발생한다. 이젝터를 통과한 공기는 배기가스와 혼합하여 주 연소실로 흡입되어 2차 연료 분사와 함께 연소를 하게 되므로, 램제트엔진의 성능을 예측하기 위해 배기가스 온도와 가스물성치 등을 예측하는 것이 매우 중요한 일이다.In addition, ramjet engines using ejectors exhibit very similar operating characteristics to gas generators in liquid rockets. In detail, when the solid rocket installed in the ejector is rich in combustion and expands through the nozzle, air flow is sucked into the ejector due to the fast exhaust gas flow rate. Since the air passed through the ejector is mixed with the exhaust gas and is sucked into the main combustion chamber to combust with the secondary fuel injection, it is very important to predict the exhaust gas temperature and the gas properties to predict the performance of the ramjet engine. .

그러나 상술한 바와 같이 가스발생기의 연소 특성을 예측하는 일은 터보 펌프 시스템을 설계하고 그 성능을 예측하는 데 필수적으로 이루어져야 한다. 하지만 비평형 반응이 주로 발생하는 가스발생기의 연소 특성을 예측하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.However, as described above, the prediction of the combustion characteristics of the gas generator should be essential for designing the turbopump system and for predicting its performance. However, it was very difficult to predict the combustion characteristics of a gas generator in which the non-equilibrium reaction occurs mainly.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 비-정상 방정식 및 지배방정식을 이용하여 비평형 연소 화학 반응을 예측할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to enable prediction of non-equilibrium combustion chemical reactions using non-normal equations and governing equations.

그리고 PSR 코드를 이용하여 농후연소가 진행되는 가스발생기의 비평화 화학반응 연소 특성을 예측할 수 있다.And, using the PSR code, it is possible to predict the non-peaceful chemical reaction combustion characteristics of the gas generator in which rich combustion proceeds.

이와 같은 특징적인 기술적 사상을 구현하기 위해 본 발명은 O/F비율, 온도정보 및 시간정보를 수신받는 입력모듈(10)과, 각 화학종에 대한 열역학적 물성치를 결정하는 열역학 모듈(20)과, PSR 코드를 생성 및 수정하는 PSR 코드모듈(30)과, 적용산출모듈(40)과, 농후연소 산출값을 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 출력모듈(50)로 구성되는 농후연소 산출장치(100)에 있어서, 반응온도(TC)와 반응기 온도(THOT)로 화학반응 온도를 분리하는 제1 과정; 연료 증발에 따른 증발시간을 산출하는 제2과정; 체류시간 및 초기온도를 이용하여 질량분율을 산출하는 제3 과정; 및 해가 수렴하는 경우 농후연소 값을 산출하는 제4 과정; 을 수행한다.In order to realize the technical features as described above, the present invention provides an input module 10 for receiving an O / F ratio, temperature information, and time information, a thermodynamic module 20 for determining thermodynamic properties for each chemical species, The rich combustion calculation apparatus 100 including a PSR code module 30 for generating and modifying a PSR code, an application calculation module 40, and an output module 50 for outputting the rich combustion calculation value to a user. In the first step of separating the chemical reaction temperature by the reaction temperature (T C ) and the reactor temperature (T HOT ); Calculating a evaporation time according to fuel evaporation; A third step of calculating a mass fraction using the residence time and the initial temperature; And a fourth step of calculating the rich combustion value when the solution converges. Do this.

바람직하게 상기 제1 과정 이전에, 기체연료와 산화제가 반응기에 유입될 수 있도록 불순물을 제거하는 전처리 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, before the first step, a pre-treatment step of removing impurities so that gaseous fuel and oxidant can be introduced into the reactor; Characterized in further performing.

또한 바람직하게 상기 제2 과정은, 반응온도 변화에 따른 반응기 온도를 설정하는 과정; 상기 설정된 반응기 온도에 따른 체류시간을 설정하는 과정; 및 케로신 성분 액적크기에 따른 증발시간을 산출하는 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the second process may include setting a reactor temperature according to a change in reaction temperature; Setting a residence time according to the set reactor temperature; And calculating an evaporation time according to the kerosene component droplet size; Characterized in further performing.

또한 바람직하게 상기 제4 과정은, 지배방정식을 이용하여 농후연소 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the fourth process is characterized by calculating the rich combustion value using the governing equation.

또한 바람직하게 상기 제4 과정은, 해가 수렴하지 않는 경우 증발시간을 산출하는 과정; 및 함수값을 수정하는 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the fourth process may include calculating an evaporation time when the solution does not converge; And modifying the function value; Characterized in further performing.

그리고 바람직하게 상기 제4 과정은, 상기 수렴된 해를 초기 추정치로 설정한 후, 비-정상 방정식을 통해서 농후연소 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.And preferably, the fourth process sets the converged solution as an initial estimate and calculates a rich combustion value through a non-normal equation.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.

참고적으로 여러 연구자에 의해 케로신(kerosene)의 모델 연료에 관한 제안이 있었으나 본 발명은 Dagaut가 제안한 207개 화학종과 1592개 가역 반응식으로 이루어진 상세 화학반응 모델을 사용하였으며, 케로신은 체적비로 n-decane 74%, n-propyl benzene 15%, 그리고 n-propylcyclohexane 11%로 구성된 것으로 설정하였다.For reference, several researchers suggested a kerosene model fuel, but the present invention used a detailed chemical reaction model consisting of 207 species and 1592 reversible reaction schemes proposed by Dagaut, and kerosine was expressed as n by volume. -decane 74%, n-propyl benzene 15%, and n-propylcyclohexane 11% was set.

한편, 연소 반응을 위한 계산은 완전 혼합 반응기(Perfectly Stirred Reactor; 이하'PSR'이라 함) 가정을 적용한 PSR 코드를 수정하여 사용하였다. 이 때, 완전 혼합 반응기는 연료와 산화제가 기체로 유입되는 즉시 완전한 혼합기를 형성하여 연소한다는 가상적인 반응기를 말한다. 그러므로 시간에 대한 온도구배(溫度勾配)는 존재하지 않으며 액적 연료의 증발도 고려되지 않았다. 이는, 연료가 증발되는 동안 혼합기가 생성되지 않으므로 총 체류시간(residence time)에서 연료 증발에 필요한 증발시간(vaporization time)을 뺀 시간이 혼합기가 반응하는 순 시간이다.On the other hand, the calculation for the combustion reaction was complete mixing reactor, was used to modify the code PSR applying the assumption (P erfectly S tirred R eactor hereinafter referred to as 'PSR'). In this case, the complete mixing reactor refers to a virtual reactor in which the fuel and the oxidant are formed and combusted as soon as the gas is introduced into the gas. Therefore there is no temperature gradient over time and no evaporation of the droplet fuel is taken into account. This is the net time that the mixer reacts, since no mixer is produced while the fuel is evaporating, minus the evaporation time required for fuel evaporation from the total residence time.

그 밖에도 PSR를 이용하여 농후연소를 계산하는 데 있어서, 실제 가스발생기에서는 인젝터 부근에서 가연혼합기가 형성되어 연소가 시작되어 다른 부분으로 연소가 전파된다. 그러나 PSR 가정은 이러한 공간적인 온도구배를 무시하였기 때문에 일정한 O/F(산소/연료)비 이하의 가연혼합기에 대해 PSR을 이용한 계산이 이루어지지 않는 단점이 있었다. 따라서 가연혼합기에 의한 연소를 고려하기 위한 방법으로 에너지 방정식으로부터 얻어지는 반응기 온도와 아레니우스(Arrhenius) 항의 화학반응 온도를 분리하여 계산을 하였다.In addition, in calculating the rich combustion by using the PSR, in a real gas generator, a combustible mixture is formed near the injector, and combustion starts and propagates the combustion to other parts. However, the PSR hypothesis ignores this spatial temperature gradient and has the disadvantage that the calculation using the PSR is not possible for the combustible mixture below a certain O / F (oxygen / fuel) ratio. Therefore, as a method to consider the combustion by the combustor, it was calculated by separating the reactor temperature obtained from the energy equation and the chemical reaction temperature of the Arrenhenius term.

본 발명을 통해 Dagaut가 제안한 케로신의 상세화학반응을 사용하고 연료 증발 시간을 계산하여 이를 고려한 혼합기 체류시간을 수정하였다. 그리고 화염 핵(flame kernel)이 존재하는 이론적 화학 반응 영역의 온도를 에너지 방정식으로부터 얻어지는 반응기의 온도와 구별하여 PSR 코드를 수정하였다. 이렇게 수정된 코드는 농후연소가 진행되는 가스발생기의 비평형 화학반응 연소 특성을 예측할 수 있으며 그 결과는 실험값과 비교하여 그 성능을 검증하였다.Through the present invention, using the detailed chemical reaction of kerosene proposed by Dagaut and calculating the fuel evaporation time, the mixer residence time was modified in consideration of this. The PSR code was modified by distinguishing the temperature of the theoretical chemical reaction zone in which the flame kernel was present from the temperature of the reactor obtained from the energy equation. The modified code can predict the non-equilibrium chemical reaction combustion characteristics of the gas generator with rich combustion, and the results are compared with the experimental data to verify its performance.

구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연소 화합 반응기의 구성을 나타내는 블럭도로써, 농후연소 산출장치(100)는 O/F비율, 온도정보 및 시간정보를 수신받는 입력모듈(10)과, 각 화학종에 대한 열역학적 물성치를 결정하는 열역학 모듈(20)과, PSR 코드를 생성 및 수정하는 PSR 코드모듈(30)과, 적용산출모듈(40)과, 농후연소 산출값을 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 출력모듈(50)로 이루어진다.Specifically, Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the combustion compound reactor according to an embodiment of the present invention, the rich combustion calculation apparatus 100 input module 10 receiving the O / F ratio, temperature information and time information ), A thermodynamic module 20 for determining thermodynamic properties for each chemical species, a PSR code module 30 for generating and modifying a PSR code, an application calculation module 40, and a rich combustion calculation value. It consists of an output module 50 for outputting to check.

이때, 입력모듈(10)에 포함된 온도정보에는 반응기 온도(THOT), 반응온도(TC)로 이루어지고, 시간정보에는 체류시간, 액적(液滴)의 증발시간이 포함되는 것으로 설정하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the temperature information included in the input module 10 is set to include the reactor temperature (T HOT ), the reaction temperature (T C ), the time information is set to include the residence time, the evaporation time of the droplets (液滴) However, the present invention is not limited thereto.

한편, 적용산출모듈(40)은 지배방정식을 이용하여 PSR 코드의 수렴 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 구체적으로 액적 증발 시간을 고려하여 체류시간의 수정을 수행하고, 화학반응 온도를 일정하게 유지시켜 주는 THOT의 값을 산출한다.On the other hand, the application calculation module 40 performs a function of determining whether the PSR code is converged using the governing equation. Specifically, correction of the residence time is performed in consideration of the droplet evaporation time, and the value of T HOT which keeps the chemical reaction temperature constant is calculated.

이하, 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 응용소프트웨어를 통해 농후연소 가스 산출장치를 이용한 산출방법에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a calculation method using the rich combustion gas calculating device through the application software having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농후연소 가스 산출방법을 나타내는 전체 흐름도이고, 도 3a 는 본 발명의 일실시예에 따른 반응온도의 변화에 따른 반응기 온도를 나타내는 그래프이며, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 반응온도의 변화에 따른 체류시간을 나타내는 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액적크기에 따른 증발시간을 나타내는 그래프이다.2 is an overall flow chart showing a method for calculating the rich combustion gas according to an embodiment of the present invention, Figure 3a is a graph showing the reactor temperature according to the change in the reaction temperature according to an embodiment of the present invention, Figure 3b 4 is a graph showing the residence time according to the change of the reaction temperature according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a graph showing the evaporation time according to the droplet size according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 있어서, 케로신과 산소의 O/F(혼합비율)는 0.38로, 연소 압력은 50기압으로, 질량 유량은 16.8kg/sec으로, 반응기 부피는 5,092.57cc으로, 그리고 연료 액적의 직경은 50μm으로 설정하였지만, 실험적으로 설정된 것이므로, 본 발명이 이들 수치에 한정되는 것이 아님은 자명하다 할 것이다.In this example, the O / F (mixing ratio) of kerosene and oxygen is 0.38, the combustion pressure is 50 atm, the mass flow rate is 16.8 kg / sec, the reactor volume is 5,092.57 cc, and the diameter of the fuel droplets is Although it is set to 50 m, it is set experimentally, it will be obvious that the present invention is not limited to these numerical values.

먼저, 농후연소 산출장치(100)는 기체연료와 산화제가 반응기에 유입될 수 있도록 전처리 과정을 수행한다(S2).First, the rich combustion calculation apparatus 100 performs a pretreatment process so that the gaseous fuel and the oxidant may be introduced into the reactor (S2).

즉, 농후연소 산출장치가 완전 혼합 반응기의 불순물을 제거하여 유입된 상기 연료와 산화제가 이상적으로 혼합하여 반응될 수 있도록 한다.That is, the rich combustion calculating device removes impurities in the complete mixing reactor so that the introduced fuel and the oxidant are ideally mixed and reacted.

이때, 온도와 가스물성치 등은 공간적으로 일정한 것으로 가정하였으며, 질량 보존식을 다음의 수학식 1과 같다.In this case, it is assumed that the temperature and the gas physical properties are spatially constant, and the mass conservation equation is represented by Equation 1 below.

Figure 712008006149468-pat00073

여기서,
Figure 712008006149468-pat00080
은 질량유동이고,
Figure 712008006149468-pat00081
는 질량분율(mass fraction)이며,
Figure 712008006149468-pat00082
는 화학반응에 의하여 생성되는 단위 부피당 몰 생성량(Molar production rate per unit volume)이고,
Figure 712008006149468-pat00083
는 분자량(Molecular weight of species k)이며,
Figure 712008006149468-pat00084
는 반응기 부피(reactor volume,cm3)를 나타낸다.
Figure 712008006149468-pat00073

here,
Figure 712008006149468-pat00080
Is the mass flow,
Figure 712008006149468-pat00081
Is the mass fraction,
Figure 712008006149468-pat00082
Is the molar production rate per unit volume produced by the chemical reaction,
Figure 712008006149468-pat00083
Is the molecular weight of species k,
Figure 712008006149468-pat00084
Denotes the reactor volume (cm 3 ).

그리고 에너지 보존 방정식은 수학식 2와 같이 표현된다.And the energy conservation equation is expressed as Equation 2.

Figure 712008006149468-pat00074

여기서,
Figure 712008006149468-pat00085
은 질량유동이고,
Figure 712008006149468-pat00086
는 질량분율(mass fraction)이며,
Figure 712008006149468-pat00087
는 비 엔탈피(specific enthalpy per unit mass)이고,
Figure 712008006149468-pat00088
는 반응기 열손실(reactor heat loss)을 나타낸다.
Figure 712008006149468-pat00074

here,
Figure 712008006149468-pat00085
Is the mass flow,
Figure 712008006149468-pat00086
Is the mass fraction,
Figure 712008006149468-pat00087
Is specific enthalpy per unit mass,
Figure 712008006149468-pat00088
Denotes reactor heat loss.

여기에서 위 첨자(*)는 입구조건을 의미한다.Here, the superscript ( * ) means the entry condition.

다음으로, 농후연소 산출장치(100)는 화학반응 온도를 분리한다(S4).Next, the rich combustion calculating device 100 separates the chemical reaction temperature (S4).

상기 화학반응 온도는 반응온도와 반응기 온도를 구별하는데, 반응 온도는 가스발생기 내부에 존재하는 화염 핵을 고려하기 위하여 반응온도와 반응기 온도를 구별하여 사용하였다.The chemical reaction temperature distinguishes the reaction temperature from the reactor temperature. The reaction temperature is used to distinguish the reaction temperature from the reactor temperature in order to consider the flame nucleus existing inside the gas generator.

이는, 인젝터 부근에서 형성된 혼합기가 화염 핵을 형성하고 화염 핵으로부터 주변으로 연소가 전파되어 반응기 온도와 화학반응이 발생하는 온도는 서로 다른 값을 갖는다. 본 실시예에서는 이러한 온도 차이를 고려하여 두 온도를 구분하여 사용하였다. 이로써, 각각의 두 온도를 사용하면 수정된 PSR 코드를 이용하여 농후 혼합기에 대한 연소 계산이 가능하다. This means that the reactor formed near the injector forms a flame nucleus, and the combustion temperature propagates from the flame nucleus to the surrounding so that the reactor temperature and the temperature at which the chemical reaction occurs have different values. In this embodiment, the two temperatures are divided and used in consideration of the temperature difference. Thus, using each of the two temperatures, it is possible to calculate combustion for the rich mixer using a modified PSR code.

화학반응을 진행하는 온도는 반응온도(THOT)로 반응기의 평균 온도와 구분하여 사용하였으며 반응기의 온도는 에너지 방정식의 해(TC)로부터 얻는다.The temperature at which the chemical reaction proceeds is the reaction temperature (T HOT ), which is used separately from the average temperature of the reactor, and the temperature of the reactor is obtained from the solution of the energy equation (T C ).

다음으로, 농후연소 산출장치(100)는 연료 증발에 따른 증발시간을 산출한다(S6).Next, the rich combustion calculation apparatus 100 calculates the evaporation time according to the fuel evaporation (S6).

상기 제 S6 단계를 구체적으로 살펴보면, 우선 농후연소 산출장치(100)는 반응온도 변화에 따른 반응기 온도를 설정한다(S6a).Looking at the step S6 in detail, first, the rich combustion calculation apparatus 100 sets the reactor temperature according to the change in the reaction temperature (S6a).

도 3a를 참고하여 살펴보면, 반응온도가 1,400과 1,500K일 때 모두 반응기 온도는 최대를 나타내고 있다.Referring to Figure 3a, when the reaction temperature is 1,400 and 1,500K reactor temperature is the maximum.

농후연소 산출장치(100)는 상기 설정된 반응기 온도에 따른 체류시간을 설정한다(S6b).The rich combustion calculation apparatus 100 sets the residence time according to the set reactor temperature (S6b).

이때, 반응온도 1,500K에서 최소 체류시간을 나타내므로 이후의 계산에서 반 응온도는 1,500K로 고정하는 것이 바람직하다.At this time, since the minimum residence time is shown at the reaction temperature of 1,500K, the reaction temperature is preferably fixed at 1,500K in the following calculation.

즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 반응 온도를 변화할 때 얻어지는 반응기 온도와 체류시간을 계산할 수 있다. 일반적으로, 화학 반응이 발생하여 화염 핵을 형성하면 그 온도는 혼합기가 연소할 때의 온도와 같다. 그러므로 반응온도는 반응기 온도를 최대로 하는 온도를 선택하여야 한다. 또한, 이때 반응기 온도가 최대이므로 혼합기가 반응기 안에 체류하는 체류시간은 가장 짧은 것을 알 수 있다.That is, the reactor temperature and residence time obtained when the reaction temperature is changed as shown in Figure 3b can be calculated. In general, when a chemical reaction occurs to form a flame nucleus, the temperature is the same as when the mixer burns. Therefore, the reaction temperature should be selected to maximize the reactor temperature. In addition, since the reactor temperature is the maximum at this time, it can be seen that the residence time of the mixer staying in the reactor is the shortest.

그리고 농후연소 산출장치(100)는 케로신 성분 액적크기에 따른 증발시간을 산출한다(S6c).The rich combustion calculating device 100 calculates an evaporation time according to the kerosene component droplet size (S6c).

이때, 케로신은 원유를 정제할 때 가솔린 다음으로 높은 끓는 온도(150~300ㅀ)에서 생산되는 석유성분을 의미한다.In this case, kerosene means a petroleum component produced at a higher boiling temperature (150 ~ 300 ㅀ) after gasoline when refining crude oil.

본 실시예에 있어서, 세 가지 성분으로 이루어진 복합 연료를 이용하여 증발시간을 산출하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, Propyl cyclohexane 증발시간이 가장 길다. 그러나 각 성분의 온도에 따른 증발시간의 변화는 그리 크지 않으며 특히 액적 직경이 100μm 이하일 경우에는 온도에 따른 증발시간의 변화는 무시할 정도로 작다.In this embodiment, the evaporation time was calculated using a composite fuel consisting of three components. As shown in Figure 4, Propyl cyclohexane evaporation time is the longest. However, the change of evaporation time according to the temperature of each component is not so large, especially when the droplet diameter is less than 100μm, the change of evaporation time with temperature is negligibly small.

다음으로, 농후연소 산출장치(100)는 체류시간 및 초기온도를 이용하여 질량분율(mass fraction)을 산출한다(S8).Next, the rich combustion calculating device 100 calculates a mass fraction using the residence time and the initial temperature (S8).

농후연소 산출장치(100)는 지배방정식을 이용하여 해의 수렴 여부를 판별한다(S10).The rich combustion calculation apparatus 100 determines whether the solution converges using a governing equation (S10).

먼저, 해의 수렴 여부를 판단하기 위해서 함수 벡터(residual vector)인 F를 사용하며,

Figure 112006098494879-pat00003
로 표현되고,
Figure 112006098494879-pat00004
와 같이 온도와 질량분율을 나타낸다.First, we use the function vector F to determine whether the solution converges.
Figure 112006098494879-pat00003
Represented by
Figure 112006098494879-pat00004
Temperature and mass fraction are shown as follows.

상기 제 S10 단계의 판단결과, 해의 값이 수렴하는 경우 농후연소 산출장치(100)가 농후연소 값(

Figure 112008022484710-pat00005
)을 산출한다(S12).As a result of the determination in step S10, when the solution values converge, the rich combustion calculating apparatus 100 determines the rich combustion value (
Figure 112008022484710-pat00005
) Is calculated (S12).

즉, 위에서 보듯이 완전 혼합 반응기는 시간에 대한 의존성이 없지만 해를 추측하고 수렴하는 과정에서 의도적인 시간 종속 문제를 풀어 그 해를 초기 추정치로 사용하며 이 경우의 비-정상(transient) 방정식은 다음의 수학식 3 및 4와 같이 표현된다.In other words, as shown above, a fully mixed reactor does not depend on time, but solves an intentional time-dependent problem in the process of inferring and converging a solution and uses that solution as an initial estimate. In this case, the non-transient equation is Is expressed as in Equations 3 and 4.

Figure 112008022484710-pat00050
Figure 112008022484710-pat00050

Figure 712008006149468-pat00051

여기서,
Figure 712008006149468-pat00089
은 질량유동이고,
Figure 712008006149468-pat00090
는 질량분율(mass fraction)이며,
Figure 712008006149468-pat00091
는 화학반응에 의하여 생성되는 단위 부피당 몰 생성량(Molar production rate per unit volume)이고,
Figure 712008006149468-pat00092
는 분자량(Molecular weight of species k)이며,
Figure 712008006149468-pat00093
는 반응기 부피(reactor volume,cm3)이고,
Figure 712008006149468-pat00094
는 비 엔탈피(specific enthalpy per unit mass)이며,
Figure 712008006149468-pat00095
는 반응기 열손실(reactor heat loss)을 나타낸다.
Figure 712008006149468-pat00051

here,
Figure 712008006149468-pat00089
Is the mass flow,
Figure 712008006149468-pat00090
Is the mass fraction,
Figure 712008006149468-pat00091
Is the molar production rate per unit volume produced by the chemical reaction,
Figure 712008006149468-pat00092
Is the molecular weight of species k,
Figure 712008006149468-pat00093
Is the reactor volume (cm 3 ),
Figure 712008006149468-pat00094
Is a specific enthalpy per unit mass,
Figure 712008006149468-pat00095
Denotes reactor heat loss.

그리고 지배방정식은 K+1개의 비선형 대수 방정식을 구성하며 추정치 계산을 위한 비-정상 방정식은 K+1개의 비-선형 미분방정식을 구성한다. The governing equations consist of K + 1 nonlinear algebraic equations, and the non-normal equations for estimating estimates constitute K + 1 non-linear differential equations.

참고적으로 화학종 생성항은(

Figure 112006098494879-pat00008
) 화학종의 순 생성을 의미하며 화학 반응은 다음의 수학식 5와 같이 표현된다.For reference, the species generation term is (
Figure 112006098494879-pat00008
) Refers to the net generation of chemical species and the chemical reaction is expressed as in Equation 5 below.

Figure 712008006149468-pat00059

여기서,
Figure 712008006149468-pat00096
Figure 712008006149468-pat00097
는 각각 i번째 반응식에서 k성분 화학종을 포함하는 반응물과 생성물의 이론반응계수(stoichiometric coefficients)이고,
Figure 712008006149468-pat00098
는 k번째 성분의 몰수를 나타낸다.
Figure 712008006149468-pat00059

here,
Figure 712008006149468-pat00096
Wow
Figure 712008006149468-pat00097
Are the stoichiometric coefficients of the reactants and products each containing the k component species in the i scheme,
Figure 712008006149468-pat00098
Denotes the number of moles of the k-th component.

이때, 각 화학종의 순 생성속도를 간략하게 표현하기 위해 다음과 같은 3개의 식이 사용된다.
화학종 생성항(

Figure 712008006149468-pat00075
) 은
Figure 712008006149468-pat00076
이고, Vki는 순 몰수 변화를 나타내고, qi는 진행변수를 나타낸다. 순 몰수 변화는
Figure 712008006149468-pat00099
이며, 진행변수 qi
Figure 712008006149468-pat00100
의 관계식을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 진행변수 qi에서 kfi는 정반응 상수이고, kri는 역반응 상수이며,
Figure 712008006149468-pat00101
는 k번째 성분의 몰수이다.At this time, the following three equations are used to simply express the net generation rate of each species.
Chemical species generation term (
Figure 712008006149468-pat00075
) Is
Figure 712008006149468-pat00076
Where V ki represents the net mole number change and q i represents the progression variable. Net forfeiture change
Figure 712008006149468-pat00099
Where the progress variable q i is
Figure 712008006149468-pat00100
It is preferable to have a relation of. In this case, k fi is a forward reaction constant, k ri is a reverse reaction constant in the progress variable q i ,
Figure 712008006149468-pat00101
Is the number of moles of the kth component.

상기 정반응 상수

Figure 112006098494879-pat00014
는 Arrhenius 법칙에 의하여 다음의 수학식 6과 같이 표현된다.The positive reaction constant
Figure 112006098494879-pat00014
Is expressed by Equation 6 below by the Arrhenius law.

Figure 112008052424267-pat00066
Figure 112008052424267-pat00066

그리고 역반응 상수는 주어진 온도, 압력을 통해서 산출된 평형상수와 상기 수학식 6을 이용하여 산출할 수 있는데, 다음의 수학식 7과 같이 표현된다.The inverse reaction constant may be calculated by using the equilibrium constant calculated through the given temperature and pressure and the above Equation 6, which is expressed by Equation 7 below.

Figure 112008052424267-pat00016
Figure 112008052424267-pat00017
Figure 112008052424267-pat00016
Figure 112008052424267-pat00017

Figure 112006098494879-pat00018
Figure 112006098494879-pat00018

이는, 함수의 역을 구하는 것을 피하기 위해 사용된다.This is used to avoid inverse the function.

한편, 상기 제 S10 단계의 판단결과, 해의 값이 수렴하지 않는 경우, 농후연소 산출장치(100)는 증발시간을 산출한다(S14).On the other hand, when the determination result of the step S10, the solution value does not converge, the rich combustion calculation apparatus 100 calculates the evaporation time (S14).

산화제로 이루진 환경에 일정한 직경의 연료 액적이 유입될 때 액적의 증발시간(life time)은 다음의 수학식 8과 같이 표현된다.When a fuel droplet of a constant diameter is introduced into an environment made of an oxidant, the life time of the droplet is expressed by Equation 8 below.

Figure 712008006149468-pat00069

여기서, τl은 액적의 증발시간(nominal droplet lifetime, msec)이고, do는 초기 액적의 지름(nominal initial droplet diameter, cm)이며, λ는 열전도도(Gas phase thermal conductivity)이고, B는 스팔딩 전달수(Spalding transfer number)이며, cp는 정압비열(specific heat of gas)이고, ρl은 액적의 밀도(liquid density)이다.
Figure 712008006149468-pat00069

Where τ l is the nominal droplet lifetime (msec), d o is the nominal initial droplet diameter (cm), λ is the gas phase thermal conductivity, and B is spalding Spald transfer number, c p is the specific heat of gas, and ρ l is the liquid density.

여기서 B는 Spalding 전달 수(transfer number)이며

Figure 112008052424267-pat00079
로 표현된다.Where B is the Spalding transfer number
Figure 112008052424267-pat00079
It is expressed as

참고적으로, 연료의 증발을 고려하면 다음과 같이 두 가지 면에서 연소 계산에 영향을 미친다. 첫째는 연료 증발을 위해서 사용되는 연소기의 열손실이며 두 번째는 연료 증발이 이루어지는 동안 연소가 이루어지지 않기 때문에 총 체류시간에서 증발시간에 의한 감소를 고려하여야 한다. 증발에 의한 반응기 온도의 감소를 고려하기 위하여 상술한 Spalding 전달 수(transfer number)의 관계식에서 나타난 온도 T∞는 반응기 온도로 하였다. 그리고 증발시간은 모델 연료 구성성분 중에서 가장 큰 값을 나타내는 것으로 하였다. 따라서 주어진 질량유량에 대한 혼합기의 수정된 체류시간은 다음의 수학식 9와 같다.For reference, considering fuel evaporation affects the combustion calculation in two ways: The first is the heat loss of the combustor used for fuel evaporation, and the second is the reduction due to evaporation time at the total residence time since no combustion occurs during fuel evaporation. In order to consider the reduction of the reactor temperature due to evaporation, the temperature T∞ represented in the above-described relation of the Spalding transfer number was taken as the reactor temperature. The evaporation time was assumed to represent the largest value among the model fuel components. Therefore, the modified residence time of the mixer for a given mass flow rate is given by the following equation (9).

Figure 112008052424267-pat00021
Figure 112008052424267-pat00021

그러나 증발을 고려한 최소 반응시간을 나타내며 증발시간이 체류시간보다 작은 경우에만 성립된다. 만일 증발시간이 반응기 체류시간보다 큰 경우는 비 물리적 현상으로 증발을 촉진하는 다른 효과가 나타나지만 본 연구에서는 이러한 경우의 연소는 고려하고 있지 않고 있다.However, it represents the minimum reaction time considering evaporation and is established only when evaporation time is smaller than residence time. If the evaporation time is greater than the residence time of the reactor, non-physical phenomena have other effects of promoting evaporation, but this study does not consider combustion in this case.

다음으로, 농후연소 산출장치(100)는 수학식 10을 이용하여 함수값을 수정한다(S16).Next, the rich combustion calculating device 100 modifies the function value by using Equation 10 (S16).

Figure 112006098494879-pat00022
Figure 112006098494879-pat00023
Figure 112006098494879-pat00022
Figure 112006098494879-pat00023

함수값을 수정한 후, 해의 값이 수렴할 때까지 수학식 11을 이용하여 반복 단계를 수행하기 위해 제 S8 단계로 리턴한다.After modifying the function value, the process returns to step S8 to perform an iterative step using Equation 11 until the solution values converge.

Figure 112006098494879-pat00024
Figure 112006098494879-pat00024

이하에서는 실험예 및 그에 따른 도면들을 참조하여, 본 발명자가 창안한 본 발명의 농후연소 가스 예측 결과를 산출하기 위해 고려되었던 제반 기술들을 순차적으로 살펴봄과 아울러 이를 통해 본 농후연소 가스 예측장치가 어떠한 장점을 갖게 되는지를 상세히 살펴본다.Hereinafter, with reference to the experimental example and the accompanying drawings, it looks at the various techniques that were considered in order to calculate the rich combustion gas prediction results of the present invention created by the present invention in sequence and through this the rich combustion gas prediction apparatus Look closely at whether you have

[ 실험예 ] EXAMPLES Experiment]

실험예로서, 비평형 연소 온도 예측에 따른 고압 가스발생기를 설계하였다. 실험예에 있어서, 연소압력을 150atm으로, 혼합비(O/F)를 0.38로, 액적직경을 50μm으로, 질량유량을 16.8kg/s, 반응기 부피를 5,092.57cm3으로 설정하였다.As an experimental example, a high pressure gas generator was designed based on the prediction of unbalanced combustion temperature. In the experimental example, the combustion pressure was set to 150 atm, the mixing ratio (O / F) to 0.38, the droplet diameter to 50 μm, the mass flow rate to 16.8 kg / s, and the reactor volume to 5,092.57 cm 3 .

이때, 150기압의 연소 압력은 Dagaut의 상세 화학 반응 모델이 적용되는 압력 범위 밖에 있기 때문에 계산은 연소 압력을 50기압으로 가정하여 수행하였다.At this time, since the combustion pressure of 150 atm is outside the pressure range to which Dagaut's detailed chemical reaction model is applied, the calculation was performed assuming the combustion pressure at 50 atm.

도 5에 도시된 바와 같이 예측한 반응기 온도는 실험 결과와 비교할 때 O/F 비에 대한 온도 기울기는 같은 경향을 보여주고 있지만, 대략 60K 정도 낮은 온도를 나타내고 있다.The reactor temperature predicted as shown in FIG. 5 shows the same trend as the temperature gradient with respect to the O / F ratio when compared with the experimental results, but shows a temperature as low as about 60K.

그러나, 본 발명에 적용한 압력은 50기압이고, 실험예에 적용한 압력은 150기압임을 고려할 때 가능한 오차로 판단된다.However, when the pressure applied to the present invention is 50 atm, and the pressure applied to the experimental example is 150 atm, it is judged as a possible error.

또한, 도 6a 내지 6f는 연소가스 성분 중에서 CO, H2, CH4, CO2, C2H4, 그리고 C3H6 의 몰 분율을 계산한 결과이며 실험 결과와 각각 비교한 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이 CO를 제외한 대부분의 성분을 잘 예측하고 있음을 알 수 있다. CO는 불완전 연소의 결과로 나타나는 성분이며 가스발생기와 같은 비평형 연소에서는 매우 많은 양이 배출되며 검댕(soot) 발생과 매우 밀접한 관계가 있다. 하지만, 본 실험예에서는 검댕 발생에 대하여 고려하지 않기 때문에 CO 발생을 정확히 예측하지 못하는 것으로 판단되며 이에 따른 연구는 앞으로 더 진행되어야 할 것이다.6A to 6F are results of calculating mole fractions of CO, H 2 , CH 4 , CO 2 , C 2 H 4 , and C 3 H 6 in the combustion gas components, and are graphs compared with the experimental results, respectively. As shown in the figure, it can be seen that most components except for CO are well predicted. CO is a component of incomplete combustion, and in non-equilibrium combustion such as gas generators, a large amount is emitted and is closely related to soot generation. However, in the present experimental example, since it does not consider soot generation, it is judged that CO generation cannot be accurately predicted, and the study accordingly should be further progressed.

참고적으로 실험의 압력인 150기압에서는 연료 액적이 초임계(supercritical) 상태에 있기 때문에 액적 증발이 전혀 다른 양상을 보이게 된다. 그렇기 때문에 현재의 액적 증발 모델로는 표현하는데 한계가 있다.For reference, at 150 atmospheres, the pressure of the experiment, the droplets are supercritical, resulting in a completely different pattern of droplet evaporation. Therefore, there is a limit to the expression with the current droplet evaporation model.

한편, 연소 가스성분 외에도 연소가스의 평균 분자량, 비열비 등은 터보 펌프를 설계하거나 렘제트에서와 같이 주 연소 성능을 예측하는 데 매우 중요한 인자들이다. On the other hand, in addition to the combustion gas components, the average molecular weight of the combustion gas, the specific heat ratio, etc. are very important factors in designing a turbopump or predicting the main combustion performance as in Remjet.

도 7을 참조하여 연소가스 분자량을 비교하여 살펴보면, 실험결과에 따른 분자량은 O/F비가 증가할수록 감소하는 경향을 보여주고 있다. 본 발명과 비교하여 보면 작은 값을 나타낼 뿐만 아니라 O/F비 변화에 따라서 거의 변화가 없는 것처럼 보인다.Looking at comparing the molecular weight of the combustion gas with reference to Figure 7, the molecular weight according to the experimental results shows a tendency to decrease as the O / F ratio increases. Compared with the present invention, not only small values but also almost no change appear depending on the O / F ratio change.

다음으로, 도 8을 참조하여 연소가스의 비열비를 비교하면 분자량의 예측과 마찬가지로 O/F비 증가에 대하여 실험에서 산출한 비열비는 증가하는 경향을 나타내고 있으나 예측치는 감소하는 경향을 보여준다.Next, referring to FIG. 8, when comparing the specific heat ratio of the combustion gas, the specific heat ratio calculated in the experiment with respect to the increase in the O / F ratio is similar to the prediction of the molecular weight, but the prediction value shows a decreasing tendency.

상술한 바와 같은 비교예를 종합해 보면, CO성분을 제외한 대부분의 조성을 매우 잘 예측하고 있으며 분자량과 비열비는 O/F비 0.35이상에서는 10%미만의 오차를 보여주고 있다. 하지만, 상술한 바와 같이 본 비교예에 따른 실험은 150기압에서 이루어졌고 계산은 50기압에서 행하여졌기 때문에 어느 정도의 오차가 발생할 수 있는 것이 자명하다.Comparing the comparative examples as described above, most of the compositions except for CO components are predicted very well, and the molecular weight and specific heat ratio show an error of less than 10% at an O / F ratio of 0.35 or more. However, as described above, since the experiment according to the present comparative example was performed at 150 atm and the calculation was performed at 50 atm, it is obvious that some error may occur.

상술한 본 발명에 따르면, 농후 가스발생기의 비평형 화학 반응을 예측하기 위하여 Dagaut가 개발한 207 화학종, 1592 화학반응 단계의 상세 화학반응 모델과 완전반응기(PSR) 연소모델을 적용함으로써, 화학반응 기구가 검댕 예측을 하지 않고 있음에도 불구하고 계산 결과는 연소가스 온도뿐만 아니라 가스물성치 등을 동시에 예측할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention described above, in order to predict the non-equilibrium chemical reaction of the rich gas generator, by applying the detailed chemical reaction model and the complete reactor (PSR) combustion model of 207 species, 1592 chemical reaction stage developed by Dagaut, Although the instrument does not predict soot, the calculation results have the effect of predicting not only the combustion gas temperature but also the gas properties.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

Claims (6)

O/F비율, 온도정보 및 시간정보를 수신받는 입력모듈(10)과, 각 화학종에 대한 열역학적 물성치를 결정하는 열역학 모듈(20)과, PSR 코드를 생성 및 수정하는 PSR 코드모듈(30)과, 적용산출모듈(40)과, 농후연소 산출값을 사용자가 확인할 수 있도록 출력하는 출력모듈(50)로 구성되는 농후연소 산출장치를 이용한 농후연소 가스 산출방법에 있어서,An input module 10 that receives O / F ratio, temperature information and time information, a thermodynamic module 20 for determining thermodynamic properties for each chemical species, and a PSR code module 30 for generating and modifying a PSR code. In the rich combustion gas calculation method using a rich combustion calculation device comprising an output module 50 for outputting so that the user can check the rich combustion calculation value, the application calculation module 40, 반응온도(TC)와 반응기 온도(THOT)로 화학반응 온도를 분리하는 제1 과정;A first process of separating a chemical reaction temperature into a reaction temperature (T C ) and a reactor temperature (T HOT ); 연료 증발에 따른 증발시간을 산출하는 제2과정;Calculating a evaporation time according to fuel evaporation; 체류시간 및 초기온도를 이용하여 질량분율을 산출하는 제3 과정; 및A third step of calculating a mass fraction using the residence time and the initial temperature; And 해가 수렴하는 경우 농후연소 값을 산출하는 제4 과정; 을 수행하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.A fourth step of calculating the rich combustion value when the solution converges; Rich combustion gas calculation method characterized in that for performing. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 과정 이전에,Before the first process, 기체연료와 산화제가 반응기에 유입될 수 있도록 불순물을 제거하는 전처리 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.Pretreatment to remove impurities so that gaseous fuel and oxidant may enter the reactor; Rich combustion gas calculation method characterized in that to perform more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 과정은,The second process, 반응온도 변화에 따른 반응기 온도를 설정하는 과정;Setting a reactor temperature according to a change in reaction temperature; 상기 설정된 반응기 온도에 따른 체류시간을 설정하는 과정; 및Setting a residence time according to the set reactor temperature; And 케로신 성분 액적크기에 따른 증발시간을 산출하는 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.Calculating evaporation time according to the kerosene component droplet size; Rich combustion gas calculation method characterized in that to perform more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 과정은,The fourth process, 지배방정식을 이용하여 농후연소 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.A rich combustion gas calculation method comprising calculating a rich combustion value using a governing equation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 과정은,The fourth process, 해가 수렴하지 않는 경우 증발시간을 산출하는 과정; 및Calculating an evaporation time if the solution does not converge; And 함수값을 수정하는 과정; 을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.Modifying function values; Rich combustion gas calculation method characterized in that to perform more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 과정은,The fourth process, 상기 수렴된 해를 초기 추정치로 설정한 후, 비-정상 방정식을 통해서 농후연소 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 농후연소 가스 산출방법.And setting the converged solution as an initial estimate, and calculating a rich combustion value through a non-normal equation.
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