旋回流式噴霧バーナの燃焼特性

Research Project

Project/Area Number	62550683
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	化学工学
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	大谷茂盛東北大学, 工学部, 教授 (00005183)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	深井潤東北大学, 工学部, 助手 (20189905) 三浦隆利東北大学, 工学部, 助教授 (60111259)
Project Period (FY)	1987
Project Status	Completed (Fiscal Year 1987)
Budget Amount *help	¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 1987: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords	噴霧燃焼 / 旋回流 / K-ε2方程式 / PWM / CWM / NO_× / Soot
Research Abstract	噴霧燃焼時の液体燃料と空気との混合を良好にし燃焼効率の向上を図るため, 燃焼用空気に旋回をかけて流動させる場合の燃焼特性を明らかにすべき, 以下の実験的・解析的な検討を行った. (1)従来のk-ε2方程式モデルでは旋回流による乱れの非等法性を表すことができないので, 従来のモデルだけではなく, 修正モデルによるシミュレーションも行った. (2)アクリルダクト内でコールド実験を行い, 流動条件の異なる場合について平均流速, 速度変動量の測定を行い, 解析結果との比較を行った. その結果, 燃焼用空気の旋回流に依存すると思われるノズル付近の再循環流れを, 修正法では予測できたが, 従来法では予測できなかった. (3)NO_xの生成速度について, thermal NO_xには拡大Zeldovich機構を, Fuel NOxにはFenimoreのモデルを用いた. さらに媒塵(Soot)の生成量を乱流輸送方程式を用いて計算した. (4)PWM(ピッチー水系)2段燃焼法に対して, 修正モデルを用いてNO_X生成量とSoot生成量を推算した結果, 実験結果と良好に一致した. (5)CWM(石炭-水系)噴霧燃焼に対して, 噴霧特性(ザウター平均径及び滴初速度)の燃焼特性に及ぼす影響を実験的及び解析的に検討した結果, 良好な一致が見られた. (6)PWM及びCWMに対して, 数種類の燃焼炉におけるNO_X生成量及びSoot生成量と計算結果との比較を行い, いずれも満足できる結果が得られた.