CO_2フリー燃焼の基礎学理

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06246105
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高城 敏美 大阪大学, 工学部, 教授 (40029096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河野 通方 東京大学, 工学部, 教授 (60011194) ; 塩路 昌宏 京都大学, 工学部, 助教授 (80135524) ; 佐野 妙子 東海大学, 工学部, 教授 (60013728) ; 鈴木 胖 大阪大学, 工学部, 教授 (20028997) ; 越後 亮三 東京工業大学, 工学部, 教授 (70037737)
• Keywords: CO_2フリー燃焼 / H_2燃焼 / エクセルギー回収燃焼法 / 超音速燃焼 / ガスタービン燃焼 / エンジン内燃焼 / エクセルギー解析

Research Abstract

(1)エクセルギー再生・回収燃焼法の研究として,多孔構造体内の往復流動系における超断熱燃焼の可燃限界について理論解析と実験を行ない,温度分布の経時変化,周期の影響,多孔構造体の蓄熱・放熱量と作動ガス出口温度の非定常挙動を予測した.予備実験装置により、可燃限界,予混合および拡散燃焼時の温度分布特性などを明らかにし,それに基づき本実験装置の試作を行なった.
(2)水素燃焼技術の基礎の確立のための研究として,予混合燃焼における予熱温度,不活性ガス,圧力の燃焼速度,NOx生成への影響,燃焼ガスと導入二次空気の混合領域におけるNO,NO_2生成を予測した.拡散燃焼では,2次元温度・速度分布の同時測定を可能とし,火炎伸長による温度低下を実証した.
(3)水素ガスタービンにおける燃焼技術を確立するための基礎研究として,火炎の吹き飛び限界に及ぼす雰囲気条件の影響,酸素のオゾン化の影響を明確にし,燃焼特性の指標として,水素.酸素.水蒸気および水素.酸素.不活性ガス混合気の燃焼速度を測定し,その特性を明らかにした.
(4)スクラムジェットエンジン用超音速燃焼の研究として,衝撃波入射により再循環流を形成させ保炎性能を向上できることを示し,その機構解明のための光学測定と数値シミュレーションを行った.
(5)水素のエンジン内燃焼の実験およびモデル解析を行い,超希薄予混合機関の燃焼特性およびNOx生成特性を明らかにした.
(6)CO_2フリーと低NOxのための反応論的アプローチにより,H_2-CH_3OHの燃焼とNOx生成,C_2H_6,C_3H_8などの精度の高い素反応機構の構築のためのデータを得た.
(7)燃料電池反応器によるメタンのCO_2フリー燃焼を行わせ,有用な化合物(C_2H_4)と電力を同時に得る反応システム構築のための電極調整の高性能化を行なった.
燃焼システムのエクセルギー解析を,提案した水素.酸素燃焼方式の発電システムに適用し,水素の特性を生かすことによって高効率となることを示した.

Research Products

• [Publications] 小宮山正治,加藤宏行,高城敏美: "乱流拡散火炎の瞬時二次元温度分布測定" 日本機械学会論文集(B編). 62. 361-367 (1996)
• [Publications] Shinichi Kinoshita,Toshimi Takagi,Zhe Xa,Hiroshi Tange: "Numerical Analysig of Methane Laminar Diffusion Flames-Preferential Diffusion Effects on Flame Temperature" 8th Int′l Symp. on Transport Phenomena in Combustion. (1995)
• [Publications] Masahara Komiyame,Hiroshi Katoh,Toshimi Takagi: "Characteristics of Instantaneous Planar Temperature Profiles in Turbulent Diffusion Flames" 8th Int′l Symp. on Transport Phenomena in Combustion. (1995)
• [Publications] Shinichi Kinoshita,Toshimi Takagi: "Characteristics of NOx Formation in Hydrogen Diffasion Flames of Various Dilution of Fael and Oxidizer" Int′l Symp. on Advanced Energy Conversion System and Related Technologies. 1. (1995)
• [Publications] Shinichi Kinoshita,Toshimi Takagi: "NOx Formation in Hydrogen Diffasion Flames" Thermal Science & Engineering. 4. 11-14 (1996)
• [Publications] Toshimi Takagi,Zhe Xu,Masaharu Komiyama: "Preferential Diffusion Effects on the Temperature in Usual and Inverse Diffusion Flames" Combustion and Flame. (1996)
• [Publications] Ryozo Echigo, Kiyoshi Tawata, Hideo Yoshida, Shigeru Tada: "Effective Heatimg / Cooling Method for Porous Thermoelectric Device in Reciprocating Flow Combustion System" 4th ASME/JSME Thermal Eng. Proc.4. 389-396 (1995)
• [Publications] Katsunori Hanamura,Yukio Miyairi,Ryozo Echigo: "Reciprocating Heat Engine with Superadiabatic Combustion in Porous Media" 8th Int′l Symp. on Transport Phenomena in Combustion. 7-C-4. (1995)
• [Publications] Jurgen G. Hoffmann,Ryozo Echigo,Shigeru Tada,Hideo Yoshida: "Analytical Study on Flammable Limits of Reciprocating Superadibatic Combustion in Porous Media" 8th Int′l Symp. on Transport Phenomena in Combustion. 7-C-5. (1995)
• [Publications] 花村克悟,宮入由紀夫,越後亮三: "多孔質体内における超断熱燃焼を用いた往復機関に関する研究" 日本機械学会論文集(B編). 61. 2349-2355 (1995)
• [Publications] 宮入由紀夫,花村克悟,坊田清,越後亮三: "超断熱燃焼往復熱機関に関する実験的研究" 燃焼の科学と技術. 3. 11-17 (1995)
• [Publications] 朴炳植,鈴木胖: "工場廃熱利用昼間型CO_2回収発電システムの構成とその基本特性" 電気学会論文誌B. 116(掲載予定). (1996)
• [Publications] 朴炳植,鈴木胖: "太陽熱利用ハイブリッド型CO_2フリー火力発電システムの特性評価-大阪市の日射条件に基づいて-" 電気学会論文誌B. 116(掲載予定). (1996)
• [Publications] Sano,T.: "NO_2 Formation in Combustors" Thermal Science and Engineering. 4. 1-10 (1996)
• [Publications] 角田,小山,佐野: "水素の燃焼ガスと空気との混合領域におけるNO_2の生成" 第33回燃焼シンポジウム講演論文集. 253-255 (1995)
• [Publications] Sano,T.,Kajiwara,H.: "Numerical Analysis of Nitrogen Dioxide Formation in Combustors" 95-Yokohama International Gas Turbime Congress. II. 283-290 (1995)
• [Publications] Sano,T.: "Flame Ignition of Premixed Methane-Air Flow" Modering in Combustion Science (J.Buckmaster & T.Takeno Eds) Springer-Verlag. 272-281 (1995)
• [Publications] 塩路,昌宏: "気体燃料および混合気体燃料のエンジン燃焼特性" 第12回内燃機関シンポジウム講演論文集. 265-270 (1995)
• [Publications] 塩路,昌宏: "希薄燃焼ガス機関の窒素酸化物生成に及ぼす混合気濃度不均一の影響" 日本機械学会論文集(B編). 61. 3092-3098 (1995)
• [Publications] 塩路,昌宏: "水素エンジンにおける急激燃焼とその抑制" 日本機械学会関西支部第70期定期総会講演会. (発表予定). (1996)
• [Publications] 池上,詢: "高圧非定常ガス燃料噴流に関する研究" 日本機械学会関西支部第70期定期総会講演会. (発表予定). (1996)
• [Publications] S. Takahashi et al.: "Effects of Precombustion shock on Supersonic Combustion with Methane-Hydrogan Mixed Fuel" Twelfth International Symposium on Air Breathing Engines. 1199-1208 (1995)
• [Publications] 高橋周平 他: "二次空気吹き出しによる超音速流中での保炎制御" 第36回航空原動機・宇宙推進講演会講演集. 339-344 (1996)
• [Publications] 高橋周平 他: "超音速流中に噴き出された可燃性ガスの燃焼挙動" 第33回燃焼シンポジウム. 159-161 (1995)