액적 배열의 증발과 착화에 관한 수치해석적 연구

• 영문명: Numerical Study of Evaporation and Ignition of in-line Array Liquid Droplets
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 김충익 송기훈
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회논문지』Vol.13 No.1, 37~47쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 1999.03.30

국문 초록

부유중인 분진의 화재 및 용기 또는 파이프의 미세한 균열에서 비산되는 가연성 액체의 분무화재의 위험성은 착화후의 고속 확산과 높은 열방출율로 인하여 매우 높은 것으로 알려졌다. 이에 대한 연구는 주로 실험적으로나 또는 거시적인 관점의 해석으로 제한되어 왔다. 본 연구는 미시적인 관점의 해석으로서 분진 및 분무를 가연성 미세 액적으로 가정하여 그의 증발과 착화에 대하여 연구하였다. 첫 단계로서 일열의 액적 배열을 계산영역으로 하여, 비정상 이차원 보존방정식들을 적용하였다. 수치해석은 일반화된 비직교 좌표계를 사용하였고, 화학반응은 Arrhenius의 법칙에 의하여 반응속도가 제어되는 일단계 반응을 고려하였다. 계산결과는 액적 주위의 온도와 반응물질의 농도분포를 시간에 따라 보여준다. 주위의 산소가 증발하는 액적의 연료와 섞이기 시작하고 착화 조건에 다다르면, 급격한 발열반응이 예혼합된 가스로부터 일어나기 시작한다. 최대온도 영역은 점차적으로 액적 표면으로 이동하며 최대온도는 착화이후 급격히 상승한다. 연료와 산소의 농도는 최대온도 영역 근처에서 최소값을 보인다. 따라서 착화순간에는 예혼합연소의 양상을 띠는 것으로 나타났다. 이후에는 예혼합 가스의 소멸로 확산연소의 양상을 띠게 된다. 액적간의 거리는 중요한 요소로서 멀리 떨어져 있는 경우부터 액적간의 거리가 가까워지면 착화지연 시간이 줄여들어 착화가 빨리 일어나는 것으로 관찰되었다. 또한 착화 후에는 최대온도 영역이 일열의 중심선으로부터 멀어지는 것으로 나타났는데 이것은 중심부근의 산소가 먼저 소모되고 외부로부터의 산소공급도 화염에 의해 차단되어 나타나는 현상이다. 이번 연구로 미세적인 착화현상에 대한 이해를 높이게 되었고 추후 복잡한 배열에 대한 연구도 가능할 것이다.발전시켜야 하는 이유는 미풍양속(67.5%), 식생활문화의 계승(24.7%), 제철음식이므로(5.6%) 등으로 나타났다. 명절음식이 세계적인 음식으로 보급되기 위해 역점을 두어야 할 점은 맛과 냄새(39.5%), 조리방법 (34.7%), 저장성 (10.3%), 위생적 인면(8.1%), 영양(7.4%) 순 으로 응답하였다. 명절음식의 조리방법을 배우게 된 경로는 친정어머니(61.6%), 시어머니(23.6%)순 이었으며 다른 연구와 비슷한 결과이다. 4. 미국의 명절음식을 준비하는 정도는 추수감사절 때 가장 많이 준비했고, 크리스마스, 할로윈 순 이었다. 직업이

영문 초록

The spreading fire of very small floating particles after they are ignited is fast and t therefore dangerous. The research on this area has been limited to experiments and global S simulations which treat them as dusts or gaseous fuel with certain concentration well m mixed with air. This research attempted micro-scale an외ysis of ignition of those particles r modeling them as liquid droplets. For the beginning, the in-line array of fuel droplets is m modeled by two-dimensional, unsteady conservation equations for mass, momentum, energy a and s야cies transport in the gas phase and an unsteady energy equation in the liquid p phase. They are solved numerically in a generalized non-orthogonal coordinate. The single s step chemical reaction with reaction rate controlled by Arrhenius’ law is assumed to a assess chemical reaction numerically. The calculated results show the variation of t temperature and the concentration profile with time during evaporation and ignition p process. Surrounding oxygen starts to mix with evaporating fuel vapor from the droplet. W When the ignition condition is met, the exothermic reactions of the premixed gas initiate a and burn intensely. The maximum temperature position gradually approaches the droplet s surface and maximum temperature increases rapidly following the ignition. The fuel and oxygen concentration distributions have minimum points near the peak temperature p position. Therefore the moment of ignition seems to have a premixed-flame aspect. After t this very short transient period minimum points are obse$\pi$ed in the oxygen and fuel d dis며butions and the diffusion flame is established. The distance between droplets is an i important parameter. Starting from far-away apart, when the distance between droplets d decreases, the ignition-delay time decreases meaning faster ignition. When they are close a and after the ignition, the maximum temperature moves away from the center line of the i in-line array. It means th