스월유동에 따른 오일버너의 연소성능 특성해석

Abstract

본 연구는 스월 유동을 이용한 산업용 오일 보일러 연소기의 효율 향상을 위하여 연소실 내부 유동을 해석과 실험을 통해서 분석하고 이를 바탕으로 설계된 연소기에서 유동과 연소특성을 실험과 보다 정확한 data에 의한 해석을 통해 체계적으로 분석하였다.

선행 연구로서 유동을 계산에 의하여 분석하기 위해서 스월 버너와 일반버너를 실제 형상대로 모델링하고 연소실 내로 유입되는 흡입공기에 3m/s의 일정한 속도를 부여하고 계산에 의하여 두 버너의 내부 유동장의 비교&#8228

This thesis addresses the experimental and theoretical analyses of combustion chamber with swirl type oil burner. High efficiency combustion techniques of the industrial burner have been studied to conserve environmental resources and to reduce the exhaust emissions. The experimental test concentrated upon the flame behaviors of the commercial and swirl burners. In order to compare the behaviors of the two different designed burners, the swirl burner was modified with inserting swirling baffles into the inlet of commercial wide burner. The flame movements were visualized, and the flame temperatures were measured. The flame shape of the swirl burner was rather wider than that of the commercial wide burner. The theoretical evaluation was carried out using Fluent 6.0 and CFD codes. The simulation conditions were the same as those in experimental work. The numbers of grids used in Fluent and CFD calculations were 50,000 and 250,000 respectively. The results showed that swirl burner is more effective than commercial wide burner. Swirl burner make a straight excellence flame performance in the furnace and combustion efficiency rise almost 40 percent. Also noxiousness exhaust fumes are decreased especially NOx and HC.

분석을 수행하였다. 이 선행 연구의 결과가 버너의 성능향상에 탁월한 효과를 가져옴으로서 효율 실험 및 보다 정확한 data를 바탕으로 CFD 유동해석을 통한 결과를 도출하였다.

실험에 의한 연구에서 직선적인 화염을 연소공기의 회전을 통하여 화염면적을 증가시킬 수 있도록 2차 공기에 의해서 1차 연소실내에 강선회류를 형성할 수 있는 보염기를 제작하였고, 실험을 통해 화염형상, 화염안정성, 온도 특성 및 배출가스 발생 특성을 2-pass 로통 연관 보일러 및 로통 연관 보일러에서 일반 버너와 비교 실험하였다.

스월 버너와 일반 버너의 실험을 토대로 효율적인 측면에서 유동해석에 있어서 탁월한 성능을 보이는 CFD 유동해석Program을 이용하여 유동해석을 하여 그 결과를 종합적으로 고찰하였고, 효율적인 측면에서는 실험버너가 일반 버너에 비해서 연료대비 40%이상의 높은 효율 특성을 나타내었고, 배기적인 측면에서 역시 실험버너가 일반 버너에 비해서 상대적으로 낮은 수치를 나타내었고 가장 문제시 되는 NOx의 경우는 2-pass 로통 연관 보일러에서 거의 0%에 가까운 감소효과가 나타났다.

스월 유동을 생성하는 fan의 진동과 소음은 보다 정밀한 제작과 버너 형상 분석을 통해 감소 시켜야 할 것이다.