RCM조건에서 탄소나노입자를 첨가한 단일 액적 연료의 증발 및 연소 특성

Abstract

대체연료는 많은 국가에서 개발중에 있다. 최근 대체연료를 교통분야에 적용시키기 위한 노력들이 가시적인 성과를 얻고 있다. 디젤을 대체하기 위해, DME(디메틸에테르)와 바이오디젤 등이 개발되어왔다. 이러한 대체 연료들은 자체 산소 함량이 많기 때문에, 청정한 특성들을 가지고 있다. 그러나 단위 질량당 에너지는 디젤보다 많이 떨어진다. 이러한 약점을 극복하기 위해, 많은 연구자들이 단위 질량당 에너지를 향상 시킬뿐만 아니라, 연소 효율도 향상시키는 나노유체에 대해 연구하고 있다. 이 연구에서 나노입자인 카본블랙 N990이 연료에 첨가되었고, 이 연료의 거동이 단일 액적으로써 증발과 연소 동안 관찰되었다. 이러한 디젤의 대체연료들은 액적으로써 엔진에 분사될것이다. 따라서 한 행정이 RCM(급속압축장치)를 이용하여 모사되었다. 이 장치내에서, 액적은 비정상상태를 겪는다. 에탄올과 노말 헵탄이 나노유체 합성의 관점에서 극성과 무극성의 차이를 비교하기 위해 이용되었다. 극성은 랜덤 브라우니 모션을 도와주기 때문에, 에탄올은 긴 시간동안 현탁액을 유지했다. 단일 액적의 증발 특성을 살펴보았고, 몇 가지 차이점이 순수한 연료와 나노유체연료 사이에서 관찰되었다. 나노 입자가 열전도도를 향상시키기 때문에, 나노입자를 연료에 첨가하였을 때 액적 내부온도가 더 상승하였다. 또한 이것이 액적 표면과 주위사이에 열유량을 향상시켜, 증발율이 향상되었다. 연소 특성 또한 관찰되었다. 점화지연시간이 탄소 나노 입자의 첨가로 향상 되었고, 연소율은 감소하였다.