Kernkonzepte
고차 바이리얼 상태방정식과 ab initio 분자간 포텐셜을 결합한 새로운 프레임워크를 개발하여, 초임계 조건에서 암모니아 산화 특성과 수소 및 메탄 혼합 효과를 체계적으로 분석하였다. 이를 통해 실유체 효과가 암모니아 산화 과정에 미치는 강력한 영향을 정량화하고, 이를 무시할 경우 발생할 수 있는 오차를 규명하였다.
Zusammenfassung
이 연구는 고차 바이리얼 상태방정식, ab initio 다체 포텐셜, 실유체 보존 법칙을 처음으로 제트 교반 반응기에서의 초임계 암모니아 산화 모델링에 적용하였다. 이를 통해 실유체 효과가 초임계 산화 과정에 미치는 영향을 규명하고 정량화하였다. 다양한 온도, 압력, 희석비, 당량비 조건과 수소 및 메탄 혼합 조건에서 실유체 효과를 비교 분석하였다. 또한 이상기체 가정을 사용할 경우 발생할 수 있는 화학동력학 모델의 오차를 특성화하였다.
주요 결과는 다음과 같다:
- 실유체 효과는 암모니아 산화를 촉진하여 산화 개시 온도를 낮추며, 온도, 압력, 희석비, 당량비가 증가할수록 그 효과가 더 크게 나타난다.
- 실유체 효과는 NO와 NO2의 생성 및 소모에 복잡한 영향을 미치며, 온도 증가에 따라 그 영향이 역전되는 현상이 관찰된다.
- 수소 및 메탄 혼합 효과는 실유체 효과에 의해 크게 변화되며, 실유체 효과가 혼합 효과를 감소시키는 경향이 나타난다.
- 실유체 효과를 고려하지 않을 경우 모사된 성분 몰분율에 최대 ±85%의 오차가 발생할 수 있어, 향후 고압 제트 교반 반응기 실험 데이터를 활용한 화학동력학 메커니즘 개발 및 검증 시 반드시 고려되어야 한다.
Statistiken
실유체 효과로 인해 암모니아 소모량이 최대 75% 증가할 수 있다.
실유체 효과로 인해 질소와 물의 생성량이 최대 80% 증가할 수 있다.
실유체 효과로 인해 NO 생성량이 최대 18% 감소하거나 7% 증가할 수 있다.
실유체 효과로 인해 NO2 생성량이 최대 80% 증가할 수 있다.
Zitate
"실유체 효과는 암모니아 산화를 촉진하여 산화 개시 온도를 낮추며, 온도, 압력, 희석비, 당량비가 증가할수록 그 효과가 더 크게 나타난다."
"실유체 효과는 NO와 NO2의 생성 및 소모에 복잡한 영향을 미치며, 온도 증가에 따라 그 영향이 역전되는 현상이 관찰된다."
"수소 및 메탄 혼합 효과는 실유체 효과에 의해 크게 변화되며, 실유체 효과가 혼합 효과를 감소시키는 경향이 나타난다."