通常重力下および微小重力下における超臨界状態の液体燃料の燃焼および蒸発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650191
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 角田 敏一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70034402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津江 光洋 大阪府立大学, 工学部, 助手 (50227360) ; 片岡 克己 大阪府立大学, 工学部, 講師 (10081233) ; 太田 幹郎 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (00081232)
• Keywords: 液体燃料 / 燃焼 / 超臨界状態 / 微小重力場

Research Abstract

前年度に製作した高圧容器を用いて、多成分燃料およびエマルジョン燃料を対象として燃焼実験を行った。燃焼現象を観察するため、35mmカメラを購入した。雰囲気圧力を大気圧力から6MPaまで変化させ、燃焼時間、液滴直径の時間的変化、液滴温度およびすす濃度等の測定を行った。その結果、エマルジョン燃料では、大気圧力下ではミクロ爆発が発生するが、高圧力下では発生しないことがわかった。また、燃焼時間の圧力依存性は単一成分燃料の場合と同様であることが確かめられた。いずれの燃料においても、すす濃度は雰囲気圧力とともに急激に増加する傾向を示すが、高圧力下ではほぼ一定になることがわかった。ただし、エマルジョン燃料では、水の混合割合がすす濃度に及ぼす影響は複雑であり、さらに検討を要すると思われる。通常重力下における実験と平行して微小重力実験に用いる落下塔および落下装置を製作した。落下塔の高さは約6mであり、これにより約1秒間の微小重力場を得ることができた。落下装置には燃焼室、CCDカメラ、ランプを搭載した。これらの装置を用いて、大気圧力下におけるエマルジョン燃料の燃焼実験を行った。燃焼の挙動はCCDカメラで撮影された。火炎の様子を観察することにより、球状燃焼が実現されていることを確認した。燃料の種類、水の混合割合等を変化させ、燃焼時間、液滴温度、ミクロ爆発発生までの待ち時間などを測定した。その結果、微小重力下では、通常重力下に比ベてミクロ爆発発生までの待ち時間が長くなる傾向があることがわかった。この原因として、燃焼前半における液滴温度の上昇が、微小重力下ではやや緩やかになることなどが考えられるが、さらに実験を行い、考察する予定である。