메탄-수소 혼합 연료의 열화학적 특성 분석 (1) – 배기 조성 = Thermochemical Analysis of Methane-Hydrogen Mixing Fuel (1) - Exhaust Composition

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 메탄과 표준 도시가스에 수소를 혼입하는 경우, 혼입비율에 따른 배기조성을 열화학적 분석을 통해 해석적으로 구하였다. 조성을 구하고 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 수소 혼입 비율이 높을수록 합리적 조성을 구할 수 있는 불균일도의 한계는 감소하여 배기조성의 분포영역이 축소된다. 특이한 사항은, 탄소 당 수소 원자의 비율이 4.22 ~ 4.86 사이에서 분포 불균일도가 증가하면 배기조성이 수소 원자 비율의 미세한 변화에도 민감하게 영향을 받아 크게 변한다. 이에 더해 수소의 혼입량에 관계없이 불균일도가 매우 크지 않으면, 이론 당량비 부분에서 수소의 발생이 증가한다. 마지막으로 불균일 분포에 의한 배기조성의 변화를 이상적 연소에서 벗어난 실제연소 변동에 대한 지표로 사용할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a thermochemical analysis was conducted to obtain the exhaust composition according to the mixing ratio of hydrogen with methane and a standard city gas. Calculations and analysis of the composition led to the following conclusions. With an increase in the hydrogen mixing ratio, the limit of maldistribution at which a reasonable composition could be obtained decreased, thereby reducing the distribution area of the exhaust composition. In particular, when the distribution heterogeneity increases in the range of 4.22 to 4.86 hydrogen-carbon atomic ratio, the exhaust composition was sensitive to small changes in the hydrogen atom ratio and changed significantly. In addition, regardless of the volume of hydrogen mixed, if the mal-distribution factor is not very large, the generation of hydrogen increased in the theoretical equivalence ratio. Altogether, changes in exhaust composition due to non-uniform distribution can be used as an indicator of actual combustion fluctuations that deviate from ideal combustion.