高温・強乱流場における噴霧燃焼機構の解明

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452149
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 廣安 博之 広島大学, 工学部, 教授 (40034326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉崎 拓男 広島大学, 工学部, 助手 (30240881) ; 西田 恵哉 広島大学, 工学部, 助教授 (90156076)
• Keywords: 噴霧燃焼 / ガスタービン燃焼器 / 高温風洞 / 空気加熱装置 / 希薄吹き消え / 自着火 / ブラフボディ / 混合距離

Research Abstract

平成4年度に製作した燃焼型空気加熱装置を持つ高温・高速風洞と,新たに設計製作した燃焼器を使用して,高温・強乱流場における灯油噴霧の燃焼特性の測定を行った。燃焼器は□70mmの矩形断面で,4つの面に燃料噴射用のスワールノズルを3本ずつ,合計12本まで取り付けられる構造になっておりノズルから灯油を気流に対して垂直に噴射した。保炎のために,四角形状で燃焼器断面に対する面積比(ブロッケージ比)が0.25のブラフボディを,ノズルから気流の下流方向に任意の距離(混合距離)だけ離れた位置の燃焼器中心部に設置した。燃焼器の4つの面はガラスを装着可能な構造とし,燃焼器内の照明,観察が行えるようにした。本年度はノズルを各面1本ずつ4本使用し,その配置によって燃料噴霧の気流中での分散状態を変化させた。また気流温度,混合距離,気流の流量を変化させ,これらと燃焼特性との関係を調べた。その結果,以下のようなことがわかった。(1)希薄吹き消えの起こる灯油流量は,気流温度の上昇とともにいったん減少した後,増加するが,その変化はわずかである。(2)気流温度が高く灯油流量の大きい場合に,ノズルとブラフボディの間の混合距離内で自発火が発生する。自発火が発生する灯油流量は気流温度の上昇とともに小さくなり,希薄吹き消えと自着火の間の安定燃焼の範囲が狭くなる。(3)噴霧を燃焼器内に比較的均一に分散させるようにすると,希薄吹き消えおよび自着火の起こる灯油流量が両方とも大きくなるが,自着火の起こる灯油流量の増加の方が大きいため安定燃焼の範囲は広がる。(5)混合距離を増加させても希薄吹き消えの起こる灯油流量はほとんど変化しないが,自着火は小さな灯油流量で発生するようになる。

Research Products

• [Publications] 西田恵哉: "渦巻式気流噴射弁による短炎噴霧燃焼に関する研究" 第31回燃焼シンポジウム講演論文集. 507-509 (1993)
• [Publications] 小田哲也: "高速気流中における液体噴流の微粒化特性(第3報,液体噴流の分裂過程と噴霧の内部構造)" 日本機械学会論文集(B編). 59. 1408-1413 (1993)
• [Publications] 小田哲也: "高速気流中における液体噴流の微粒化特性(液滴の直径,速度と液体噴流の分裂挙動の関係)" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. D. 168-170 (1993)
• [Publications] 小田哲也: "気泡混入による高速気流中の噴霧の分散特性の制御" 日本航空宇宙学会西部支部講演会(1993)講演集. 120-123 (1993)
• [Publications] 小田哲也: "高速気流中における気液二相噴流の分散特性" 第2回微粒化シンポジウム・講演論文集. 193-198 (1993)
• [Publications] Tetsuya ODA: "Characterization of Liquid Jet Atomization Across a High-Speed Airstream" Proceedings of ICLASS-94. (発表予定). (1994)