1998 Fiscal Year Annual Research Report
力学的エネルギー直接変換/抽出指向型燃焼と超高効率ガスタービンへの新展開
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09358009
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
越後 亮三 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (70037737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 建二 川崎重工業(株), 明石技術研究所, 副所長
林 茂 航空宇宙技術研究所, 反応流体研究室
森吉 泰生 千葉大学, 工学部, 助教授 (40230172)
菱田 誠 千葉大学, 工学部, 教授 (10291296)
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| Keywords | 新燃焼法 / エネルギー変換 / 等温膨張 / ガスタービン / エクセルギー |
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| Research Abstract |
本研究では化学エネルギーを熱に変換する従来の燃焼法を改め,燃焼過程中に価値の高いエネルギーを直接抽出する方法の中で特に力学エネルギーに注目して等温膨張燃焼による熱を経由しない変換方法の実現を(1)定常燃焼系,(2)間歇燃焼系について理論解析と実験研究を実施し,次のような成果を得た.
1. 等温膨張燃焼の理論解析においては実際の燃焼現象を反映できるようアレニウス型反応速度を考慮し,温度,流速,流路の断面積と長さ等をパラメータとして1次元解析を行い,等温膨張燃焼が成立する範囲(クライテリア)を示し,実機のエネルギー機器に適用する条件を明らかにした.
2. 等温膨張燃焼を採り入れたガスタービンサイクルの理論計算を行い,タービン入口最高温度を制限しても高い変換効率が得られることを明らかにし,複合サイクルガスタービン技術開発の新しい指針を得た.
3. 等温膨張と断熱膨張を組み合わせることによってガスタービン単独でも高い効率が実現出来ることを明らかにした.
4. 上記のガスタービンサイクルのエクセルギー解析を行なった.燃焼過程中に生成される高価値エネルギーによってエクセルギーが再生されるため非常に高いエクセルギー効率を実現することが出来た
5. 間歇燃焼による往復動内燃機関への適用に関してはガソリン層状給気燃焼場における実験および理論解析を通じて熱エネルギーを効率よく仕事に変換出来ることを明らかにした.
6. これらの燃焼方式の内燃機関では未燃分排出性能を低下することなく,NOX排出を低減することが出来た
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[Publications] J.G.Hoffmann: "Analytical Study on Flammable Limits of Reciprocating Superadiabatic Combustion" Proc.Transport Phenomena in Combustion. Vol.2. 1430 (1996)
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[Publications] J.G.Hoffmann: "Analytical Study on Flame Stabilization in Reciprocating Combustion in Porous Media" Proc.26^<th> Symposium (International) on Cmbusion. 2709 (1996)
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[Publications] J.G.Hoffmann: "Experimental Study on Combustion in Porous Media with a Reciprocating Flow System" Combustion and Flame. Vol.111. 32-46 (1997)
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[Publications] 越後 亮三: "エクセルギー再生燃焼によるガスタービンの高性能化" 日本機械学会論文集B編. 63・811. 2531 (1997)
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[Publications] 越後 亮三: "エクセルギー再生燃焼-等温膨張過程を有するガスタービンサイクルを中心に-" エネルギー・資源. 19・5. 402 (1998)
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[Publications] R.Echigo: "Isothermal Expansion Combustion Aiming at Effective Regeneration of Exergy-Part 1" 5^<th> ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference. (1999)
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[Publications] M.Saito: "Isothermal Expansion Combustion Aiming at Effective Regeneration of Exergy-Part 2" 5^<th> ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference. (1999)
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[Publications] 高木正英(森吉泰生): "エクセルギー再生燃焼の内燃機関への適応性に関する研究" 第36回燃焼シンポジウム講演論文集. 日本機械学会へ投稿済中. 161-163 (1998)
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[Publications] 上田 監修: "エネルギー・環境ハンドブック" オーム社, (1997)
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[Publications] 吉田 邦夫編: "エクセルギー再生産の学理" オーム社, (1999)
