A study on NO formation in propane-air diffusion flame has been undertaken. The effects of $CO_2$ addition on NO formation have been investigated. $CO_2$ was added as a percentage of total oxidizer supply from air-side. NO, temperature, total and radiative incident heat fluxes has been measured experimentally in a steady state. Photographs of flame are taken to observe flame structure.
Addition of $CO_2$ reduces NO formation through prompt NO mechanism and also reduces radiative heat flux due to absorbing radiation inside the flame. Effect on temperature is found increasing at all axial locations of flame due to increase in swirl, change in flame shape and structure.
프로판-공기 확산 화염에서 $CO_2$ 투입량 변화에 따른 NO형성 특성을 실험을 통하여 살펴보았다. 이울러 온도가 NO생성에 미치는 지대한 영향을 고려하여 다른 변수들에 의한 영향도 같이 살펴 보았다. 이를 통하여 다음과 같은 사실을 알게 되었다.
$CO_2$ 투입량이 증가하면 화염 내 온도 최고점이 상류로 이동하는데 이는 $CO_2$ 투입량이 증가하면 화염 길이가 줄어들기 때문이다.
$CO_2$ 의 투입은 전체적으로 화염의 온도를 감소시키는 역할을 한다. 하지만 본 실험에서 고려한 $CO_2$ 투입량의 경우에서는 오히려 $CO_2$ 투입량이 증가하면 온도가 상승하는 것으로 나타났다. 이는 $CO_2$ 투입량의 증가가 선회도 상승을 유발하여 난류강도를 강화시키고 이로 인해 더 많은 연소가 일어 나기 때문으로 사료된다.
$CO_2$ 의 투입량이 증가함에 따라 복사 열전달은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 $CO_2$ 가 복사를 흡수하기 때문이다.
최대 NO가 화염의 최대 고온영역 보다 상류에서 나타나는 것으로 보아 본 실험의 경우에서는 Thermal NOx보다는 Prompt NOx가 주요한 NOx생성인자임을 알 수 있었다.
$CO_2$ 의 투입량 증가에 따라 모든 계측 지점에서 NO 농도는 감소하는 것으로 나타났다. 온도가 보다 높게 나타나는 계측 지점에서 조차도 NO농도는 감소하는 것으로 나타났다. 이런 사실로부터 본 실험의 경우 NO 생성에 있어 $CO_2$ 의 화학적 영향이 열적영향보다 크다는 것을 알 수 있었다. 이는 $CO_2$ 가 Prompt-NOx 생성에 필요한 라디칼의 생성을 억제하기 때문이다.
