Diesel has excellent fuel economy and high stability so it has used for the fuel of transportation and power plant. However, diesel is restricted due to environmental problems from emission thus it has been studied for an increase in fuel efficiency and reduction of emission in the recent. As part of these researches, the solution studies have been conducted by replacing to the biodiesel or mixing the additives. Among them, water-in-oil emulsion fuel, which is not only eco-friendly fuel but also an increase in fuel efficiency, has taken attention in the world. Especially emulsion fuel is able to reduce $NO_x$ emission then it satisfies the strict emission regulation. Emulsion fuel is able to change in properties as well as evaporation and combustion characteristics depending on the mixing method, mixing time and storage temperature. The stability, fluidity, and uniformity of mixture can be distinguished by physical properties. The characteristics study of evaporation and combustion of single droplet, which can remove remained gases and heat, is one of main study for understanding complicated combustion. In this dissertation, optimum concentration for stability is founded by varying different concentrations and mixing time and analyzed the characteristics of viscosity, surface tension, density, and droplet size which are important physical properties. And the characteristics of evaporation and combustion of single droplet are analyzed in high atmospheric temperature and pressure conditions.
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.
