2004 Fiscal Year Annual Research Report
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16360104
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長谷川 達也 名古屋大学, エコトピア科学研究機構, 教授 (40164818)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北川 邦行 名古屋大学, エコトピア科学研究機構, 教授 (00093021)
小林 敬幸 名古屋大学, エコトピア科学研究機構, 助教授 (90242883)
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| Keywords | 水熱酸化 / エタノール / 過酸化水素 / 湿式燃焼 / 臨界点 / 状態方程式 |
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| Research Abstract |
高圧液体ポンプ2台によって燃料である有機物水溶液と酸化剤である過酸化水素水溶液を送り込んで混合し、電気ヒータで予熱された内径11mmのステンレスチューブ製燃焼器で湿式燃焼させる連続式湿式燃焼装置の製作を行った。装置の最大流量は10ml/min、最大圧力は25MPa、最高温度は500℃である。次に亜臨界/超臨界条件下における湿式燃焼領域での温度測定を行った。燃料としてはエチルアルコールを用いた。温度測定は燃焼器に取り付けられたサンプリング穴に熱電対を挿入し、現有のデータロガーを用いて連続測定した。実験の結果、予熱温度200℃以上で安定な燃焼が起きること、エチルアルコール12%水溶液と過酸化水素20%水溶液の湿式燃焼では100度以上の温度上昇が得られることが分かった。
次に亜臨界/超臨界の状態変化、粘性および熱・物質輸送、化学反応を考慮した湿式予混合燃焼の一次元数値シミュレーションコードの開発を行なった。基礎方程式は連続の式、運動量の式、エネルギー式、化学種保存式、状態方程式から成る。亜臨界から超臨界までの状態変化を単一の式で記述できる状態方程式はいくつかのモデルを比較検討した結果、亜臨界から超臨界への状態変化を正確に表現できるLee-Kestlerモデルを用いることとした。比熱、粘性および熱・物質輸送特性についても亜臨界から超臨界までの状態変化に対応するモデルを用いた。化学反応については一段反応モデルを用いたが、反応速度については実験結果と比較して決定した。流れの計算手法としては陰解法である低マッハ数近似法を用いた。シミュレーションの結果、燃焼によって亜臨界から超臨界へ遷移する場合、比熱の急激な増加によって温度上昇が抑えられることが分かった。
以上の成果については、First International Workshop on Water Dynamics(2004.11)、第42回燃焼シンポジウム(2004.12)、日本機械学会東海支部総会講演会(2005.3)などにおいて口頭発表されている。
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