연소기술/ 수치 분석을 사용하는 ∮CG에 관한 고찰
오늘은 입니다.
등록번호: 문화 라-08507 / ISSN 1599-4643(국제표준연속간행물번호)
본 자료는 메탈넷코리아에서 취재.조사.편집 및 기술자료로 무단전제.복사하는 것은 불법입니다.
제휴.제안.질의 & 광고게재.신제품소개 및 자료문의: 월간 메탈넷코리아 편집부
서울국제야금&주.단조&열처리산업전
수치 분석을 사용하는 ∮CG에 관한 고찰
1. 서 언
이런 서언에 비해 가열로 에서의 가열되는 물질의 승온게산에 일반적으로 쓰이고 있는 로내 총괄 열흡수율(∮CG)는 로내가열 능력을 총괄한것 같은 게수에 있음에 로형태나 로내벽화 물, 연소가스나 연소형태,로내측정방법이나 가열된 물질의 종류에 있어서도 다르다. ∮CG치를 통일적으로 결정하는 것은 대단히 어려운바 그 이유로 여러가지의 가열로 특성을 표현하는 지표로서 유효하고 현재도설계,조업의 양면에서∮CG치의 크기 가 중요하게 보여 지고 있다.
국가 프로젝트 고성능 공업로의 개발에 있어서도 고속 분류 리지에네 버너로의 가열 특성조 사의 일반으로서 공용 실험로 I를 사용한 총괄 열흡수율 조사를 했다. 그 결과 이전형의 상 온 공기 연소 버너 사용시에 비하면 고온공기 연소로에서 총괄흡수율 (∮CG)의 치가 약간 커지는 경우가 존재한다고 알려 졌다. 또 I의미차는 연료의 부동함에 있어 결과도 얻어진다 고 한다.
이 원인으로는 고온 공기연소와 상온 공기연소의 로내 전열기 구조의 차이 또는 연소전달기 구조의 차이가 생각되는바 본문에서는 자유개발 수치 분석 코드를 사용하고 로내가스온도 분포가 가열 특성에 주는 영향을 조사하는 동시에 공용 실험로 I에서 얻은 가열특성수치르 이전에 고온 공기 연소의∮CG 증대의 원인에 대해서 고찰 하였다.

2. ∮CG의 기본 특성
2.1 단열계 균온 조건하에서의∮CG

준비법에 의한 수치방사 전열 분석을 쓰고 로체 완전 단열 동시에 가스 온도 일정, 흐르지 않는 뜨거운것에 이상적인 조건을 부정하고 케스부터 검사하였다.
계산 대상은 공용실험로 I에 있고 가열된 물질을 밑에 깔아 놓은 조건에서 수치 실험을 지행했다. 이 조건 하에서는 로온 =가스온도=천정벽면온도라 하고 로내에 충만된 연소가스의 가스 흡수율도 Edwards의 지수형광역 버너모델 보다 요구하는 치가 일정하다고 한다.
그림 1에∮CG와 가스온도의 관계를 표시한바 로체가 완전단열에서 로내온도가 일정한 경우 ∮CG는 온도, 벽면의 방사율( w)에는 관계없이 강재표면의 방사율에 일치하다.

2.2 규일한 온도 경우에서의∮CG
실로에서는 고체의 열전달에 있어 로체 방사를 무시하는 일이 없기 때문에 로내 가스 온도 가 균일 할지라도 가스와 로벽간에는 온도 차이가 생긴다.
벽온과 가스온의 차 ?T는 총괄 열전달 계수H에 비례가 크고 가스온도가 낮은 정도 또 벽면 가 작은 정도 일때 크게된 ?1, Tg?8에서 TG=TWALL라고 한다.
공용 실험로 I의 후아이바로를 실정하고 가스온도를 일정한 조건에서∮CG를 구하는 결과를 그림에 표시한다. 대표 온도를 가스 온도라고 하면∮CG는 강재의 s이하치를 얻고 가스온 도가 높은 편일 때 강재 s에 접근한다.
채표 온도에 천정 벽면 온도르 얻은 반대로∮CG 강 재 s보다 큰 치를 얻어 온도의 상스에 있어 강재 s에 접근 한다. 또 벽면의 w가 작을 때 ∮CG느 강재 s에 접근하지 못할것이 라고 알려졌다.

2.3 로내 가스온도 분포가∮CG 주는 효과

다음에 로내의 가스 온도분포의∮CG에 주는 영향을 명확화하기 위해 그림 3(a)(b)에 표시 한 극단적인 온도분포에 있어 2가지류의 수치 실험을 진행했다.
가스온도에 분포가 존재하 는 경우도 직상의 전정온도=로온 이라고∮CG의치는 강재의 s에 근접치를 얻어 균일온도의 경우보다 큰∮CG치를 얻는다 (그림4)로폭방향에 온도분포가 있는 경우∮CG치는 기준이라 는 로온의 얻는 방면에 크게 의존하고 가스 온도 기준에서는 고온 측에서느 균일 온도의 경우보다 작은 저온측에서는 크게 된다(그림 5).
그림 6은 벽면 옆의 가스온도를 1,000℃에 고정하고 로의 높은 곳에 분포가 있는 (중심이 높다)경우 계산레에 따르면 중심온도가 높을 때 또 그체질이 클때∮CG치는 크게 된다.
방사전달기구로부터 생각해보면 로내온도 분포가 존재하는 경우에 낮은 가스온도를 기준로온에 얻어진것은∮CG 치를 크게 한다는 견직을 갖 고 있는 원인은 어느정도 추측할수 있는 결과라고 생각된다.

(3) 공용실험로I내의 버너열류동 분석에 관한∮CG검토

(3-1)고온공기연소 버너와 상온공기연소 버너의∮CG비교
앞에서는 로온과∮CG의 관계를 명확화하기 위해 가스온도를 고정하는 수치실험을 진행하였 는바 본래가스고온부는 방사에 있어 저온부보다 많은 열량 잃고 온도는 평탄화적으로 진해 질 필요가 있다.
4식중의 Rdi-j및비∝I는 방사열선추적법이나 몬테카레루법 에 있어 구해진 것이다. PROHEAT에서의 첫번째 요소로서는 열 선수 N=10.000하는 방사열선추적법에 따라 이것을 계산하고 있다.
기초식에는 밀도가 포함되여 있음에 열팽창, 열섭취에 있어 영향이 더해지는것이 아니다. 온도변화에 밀도변화를 도입 시킨 모델도 직접 작성하고 실행을 진행 하였다.
섭속시간이 2배쯤 길고 사실상 비정상계산은 곤난을 판단하고 이 밀도의 일정을 가 정하였다.
코다는 단순하게 분석해서 모형실험, 공용실험 로I, 실가열로 데이터와의 비교하 여 그합성을 험증하였다.
그림7, 그림8을 이러한 1.74MW의 COG상온공기 버너와 COG 리지에네 버너 가 철편에 주 는 순간열류속치를 로온(천정부터 100mm점의 가스 온도)에서 정리된것으로 그림7에서는 검 은점, 그림8에서는 흰점 인바 철편표면 500℃때의 기측치 X●□△는 표면온도가 다른 경우 의 계산치라고 한다.
그림중 실선은 CG=0.75, 렬선은 CG =1.0 을 표시하고 있다.
수치분 석 결과는 실험장치도 일치함으 로 그림7과 그림8을 비교하면 상온공기버너보다도 리지에 네 버너의편이 동일로온에서 수% 열규속이 크게 되는 결과를 표시한다.
그림9에는 수치분석에 따라 구해낸 CG(안정후 20초간의 균형 치)의 비교를 표시한다.
로 온이 내부의 가스온도를 검지하는만 큼 CG는 작게 되고 리지에네 버너와 상온공기버너와 차이도 크게 된다.
로온=천정온도의 경우는 유의차는 발생하지 않는바 100mm점 기준에서 수%, 300mm점 기준에서는 30%도 리지에네 버너의 CG가 크게 위치를 차지한다.
고온측은 버너에 접근한 위치에서 버너축중심과 벽면부근의 온도차의 영향이 세다는것을 나타낸다고 생각된다.
본 계산에서 리지에네 버너와 상온 버너의 계산조건에 근거하면 발열률분포와 공 기중에 온도, 버너경,순환류속이 있고 그림9에서 그 차이를 표시 하는데 어느것에 의존한 것인지 생각하게 된다. 아래에 깊은 관계라고 예상되는 로내온도분포의 차이를 중심으로 검 토를 진행했다.

(3-2)발열분포가 CG에 주는 영향
버너의 서로 다른 차이점중에서 로내가스온도분포에 있어 CG에 로의 영향을 확인하기 위 하여 발열률 분포이외의 지배조건을 고정하고 수치계산을 진행한 결과를 그림10 및비그림11 에 표시한다.
여기에서는 가스온도의 비정상성의 영향도 합쳐서 장악하기 위해 순간적인 CG치를 얻어 표시한다. 발열률분포는 (5)식중에 있는 모델 정수k에 따라 변화하고 수치가 작을수록 연소가 늦어지 며 k=0에서 반응하고 k=∞에서流入前완전연소를 표시하고 있다.
기준로온=천정온도 라고 얻었고 여기까지 동등한 CG치는 강재의 s와 거의 같다고 한다.
(가스온도의 높은 방향에 온도분 포가 있기때문에 약간 높은치) 가스온도를 기준으로 하면 고 온 측에서는 화염의 흔들림에 따라 가스온도가 큰 변화를 하기 때문에 가스용도기준의 CG 도 큰 변화를 하고 있다.
평균 CG 는 K치가 큰(로내온도분포편차가 크다)방면이 높은치를 갖일 경향이 있고 리지에네 버너의 우위성을 설명할수 없게 되였다.

(3-3)연소공기온도가 CG에 주는 효과
아래에 연소공기온도(공중에 온도) 이외의 조건을 고정하고 비교검토를 진행했다.
그림12는 로내류동이 안정된후의 약 10초간의 CG치를 표시한 것인바 1.100℃에서 불어들일 경우는 가스분류가 안정하고 평균 CG=0.775로 되였고 20℃의 경우는 가스분류도 크게 흐트 러지고 평균 CG도 0.727로서 낮은 치를 표시한다.
아래에 이 상온에서 불어넣기로서의 분류현상의 원인은 거의 투입된 공기온도와 로내분위기 온도의 차에 있어 부력의 효과에 있다고 생각하고 부력향의 유무에 따라 유위차를 조절한 다.
그림13은 동일초기치 (상온공기연소조건1부터 부력의 유무에 따른 CG치에 생기는 영향이 다름을 조절하는 계산결과였는바 부력이 아닌 경우는 분류가 서서히 안정하는 경향이 나타 나고 평균 CG도 0.773으로 증가한다.
이결과로부터 추정된것에 따르면 공용실험로에 있어 서 전정의 열전달에서 로온검지를 진행하는 경우 분류의 안정성은 로온의 안정성에 영향주 고 부력 의 영향을 바다아내기 어려운 고온공기 연소는 상온공기연소에 비하면 CG치가 크 게 되는 가능성이 있다고 말한다.



(4) 고찰및 비목적
공용실험로I의 데이타를 근본으로 수치분석에 대한 총괄열흡수를 CG의 검토를 진행하고 리지에네버너 가 상온공기 버너에 비하면 CG가 높은것은 로내가스온도의 균일성보다도 오 히려 고온공기 연소의 분류의 안정성이 로온의 안정성에 의지하는 그 주요원인이 있다는것 을 표시한다.
공용실험로I에서는 실제가열로의 웃부분 모델에 있는바 당연히 아래부분의 측 벽의 열전대치를 로온이라 하는 경우는 안정성의 익숙한 리지에네 버너 의 균온성이 CG증 가에 기원 한다고 생각된다.
더욱이는 CG치의 차이가 연소공기온도에 있어서 생각하는 방면을 지원하는 현실로서 [고 성능공업로의 개발]중에서 ①예열 공기를 사용하는 경우는 예전형 버너를 사용해도 관계없 이 CG도 증가하고 상온공기연소와 고온공기연소의 사이치를 얻었다고 한다.
②COG연료보 다도 LPG연료편이 연소공기온도의 다름에 차이가 분명하다고 하는 실험 데이타가 표시한다 고 한다.
①의 사실은 CG치의 다름과 버너구조나 로내의 균온성보다도 오히려 연소공 기 온도에 의존하고 있는것을 의미하고 있다고 생각할수 있고 ②의 사실은 리론공기비(또는투 입공기량)가 리론배가스량에 점유된 비률의 다름을 생각해보면 LPG연료의편이 투입하는 연 소공기온도와 로내온도차이에 관한 부력의 영향이 크고 여기 까지 진술한 분류의안정성으로 부터 설명을 하는것이라고 생각하고 있다.
금후의 수치분석검토는 연소반응이나 밀도변화 의 사용은 아직 크지않고 실제에는 고온공기연소와 상온공기 연소의 연소가스류 안정성이 더욱 크게 달리하지 않기 위해 더욱이는 그차이가 넓을 가능성이 있다고 생각한다.
또 버너 구경 이 증대, 토출류속이 증가, 보염기의 생략으 어느것도 분류의 안정성 확이에 유리하고 그점으로부터도 리지에네 버너 의 CG는 크게 되는 가능성이 높다고 생각한다.
그러나 CG 는 자주 로온의 정의와 함께 의론되는것이고 로온측정의 위치 특히는 실련속가 열로에서는 버너와 측정기의 위치관계는 다채로우며 버너상호간의 간섭도 영향주기 때문에 리지에네 버 너 화는 필요하게도 CG 증대에 밀접하 지 않는것은 인식이라고 생각한다.
그럼 본연구개발은 신에네르기 산업기술종합개발기구에 있어 (사)일본공업로협회가 위탁을 받은 [고성능공업로개발]프로젝트의 평성 11년도 재위탁업무성과에 기초한것이라고 한다.
상 호: 메탈넷코리아 매체사업부문(Metal Network Korea Company)
주 소: 서울특별시 구로구 구로 3동 212-26번지 E-Space 310호 (우편번호)152-053
문의전화번호: 02-3281-5037(代表)         팩스번호: 02-3281-0280
중국상해문의처: TEL:(021)6402-6190(代表)         FAX:(021)6402-8912
Copyright ⓒ 1992-2007[창립15년] Metal Network Korea Company All rights reserved.