물-디젤 에멀젼 연료의 단일 액적 증발 및 연소 특성 연구

Abstract

최근 몇 년 동안 대중교통이나 발전소의 연료로써 많이 사용되고 있는 디젤은 우수한 연비와 높은 안정성으로 인해 꾸준히 사용되어 왔지만 배기가스로 인한 환경문제로 인해 사용에 많은 제약이 따른다. 그렇기 때문에 디젤의 연소효율을 높이면서 배기가스를 저감할 수 있는 연구가 많이 이루어지고 있는데 이러한 연구 일환으로 바이오디젤 또는 첨가물을 섞어 해결방안을 모색하고 있고 이 중 디젤과 물을 혼합시키는 에멀젼 연료가 친환경적일 뿐만 아니라 연소효율을 증대시킬 수 있어 차세대 연료로 각광받고 있다. 특히 에멀젼 연료의 경우 질소산화물을 탁월하게 저감할 수 있어 강화되고 있는 환경규제를 충족시킬 수 있다. 에멀젼 연료는 혼합방법, 혼합시간 및 저장 온도에 따라 물성치 특성뿐만 아니라 증발 및 연소 특성 또한 달라지게 된다. 물성치 특성의 경우 혼합된 에멀젼 연료의 안정성, 유동성, 균일한 혼합을 판별할 수 있는 중요한 척도가 될 수 있고 단일 액적의 증발 및 연소특성은 주위 배가스의 영향과 액적들의 연소에 미치는 영향을 제외시켜 순수 에멀젼 연료 액적의 특성을 분석할 수 있기 때문에 복잡한 화염을 다루기 위한 필수적인 연구이다. 본 학위논문에서는 에멀젼 연료의 혼합 농도와 시간을 달리하여 안정한 최적 비율의 에멀젼을 찾고, 중요한 물성치 특성인 점도, 표면장력, 밀도, 액적 크기를 분석하여 그 특성을 고찰하고자 한다. 또한 최적의 에멀젼 연료를 이용하여 고온 고압에서의 단일 액적 증발 및 연소 연구를 수행함으로써 에멀젼 연료의 증발 및 연소 특성을 다루고자 한다.