점화에너지가 수소-산소 예혼합화염의 초기 전파에 미치는 영향

Effect of Ignition Energy on the Initial Propagation of Hydrogen-Oxygen Premixed Flame

점화에너지 및 수소-산소 가연혼합물의 수소 체적백분율 변화가 점화초기 수소화염의 막스테인 길이에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 화염의 초기 전파를 측정하기 위하여 직경이 약 60 mm, 내부 체적이 350 mL의 정적 연소기를 제작하였고, 점화에너지 및 수소-산소 수소-산소 가연혼합물의 수소 체적백분율을 바꿔가며 화염전파 이미지를 촬영하였다. 촬영된 이미지를 이용해 스트레치를 받는 연소속도(Sb)와 스트레치율(K)을 측정하였다. Chemkin code를 이용하여 스트레치를 받지 않는 연소속도(S0b)를 계산하여 점화에너지와 수소-산소 가연혼합물의 수소 체적백분율의 영향에 대해 분석하였다. 수소-산소 가연혼합물의 수소 체적백분율이 증가할수록 막스테인 길이는 감소하였으며, 수소-산소 가연혼합물의 수소 백분율이 일정한 경우 점화에너지가 클수록 막스테인 길이는 감소하였다. 또한 점화에너지의 막스테인 길이에 대한 영향성은 수소-산소 가연혼합물의 수소 체적백분율이 낮은 환경에서 그 영향성이 크게 나타났다.

The purpose of this study is to determine the effect of changes in the ignition energy and hydrogen volume percentage of a hydrogen-oxygen combustible mixture on the Markstein length of the hydrogen flame at the beginning of ignition. A static combustor with a diameter of approximately 60 mm and an internal volume of 350 ml was manufactured, and flame propagation images were obtained under various ignition energies and hydrogen volume percentages of the hydrogen-oxygen mixed combustible to measure the initial propagation of the flame. Using the captured images, the stretched burning velocity (Sb) and stretch rate (K) under stretch were measured. The unstretched burning velocity (S0b) was calculated using the Chemkin code, and the effects of the ignition energy and hydrogen volume percentage of the combustible mixture were analyzed. As the hydrogen volume percentage of the combustible mixture increased, the Markstein length decreased. When the hydrogen percentage of the combustible mixture was held constant, the Markstein length decreased as the ignition energy decreased. The influence of the ignition energy increased as the hydrogen volume percentage of the combustible mixture decreased.