2017 Fiscal Year Research-status Report
最適な表面性状の高温固体面への液滴衝突でミストを生成・輸送する新規消火方法の開発
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16K01279
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣田 光智 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (50333860)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 間接消火 / 二次微粒化 / ミスト可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生したミスト群の挙動を三次元で捉え，消火と関連づけることが目標
1)ミスト群の三次元挙動を時系列に撮影する2)ミスト群の消火過程を撮影し，その三次元的拡がりから一滴の水滴で消火できる範囲を把握する3)前年度の方法をもとに，液滴径，衝突角度，衝突速度，表面性状などを変化させて蒸発・消火実験を行う4)補足と次年度準備
平成29年度は，高温固体表面へ液滴が落下して発生したミスト群の挙動を三次元で捉え，消火との関係を調査することが目標であった．当初，ハイスピードカメラを二台同期して多方面から同時撮影したが，断層画像ではないためミスト群の外郭の変化のみを捉えミスト群の内部のバーナ出口付近のミスト濃度が判別できなかった．一方レーザシート光による断層画像でも撮影断面以外の奥行き方向の情報が不足であった．これらの欠点を解消する方法として，走査型ガルバノミラーを用いてレーザシート光を奥行き方向に短時間に走査する工夫を新たに施した．得られた画像は同時刻の断層画像とみなし，再構成することでミスト群の三次元瞬間形状を得た．この装置を用いて以下の消火の実験を行った．
まず，固体表面へ液体が衝突する角度を変化させた場合の消火確率を調査した．表面粗さが小さい場合，衝突角度が20度までは消火可能だがその確率が低下し，さらに衝突角度が大きくなると消火が困難となった．いわき硅砂3号を用いた表面粗さが大きい場合も衝突角度が20度よりも大きい場合消火が困難となった．次に液滴径の影響を調査し，表面粗さが大きい場合に液滴径が大きい方が消火確率を改善する傾向が得られた．断層画像の再構成から，消火はまず液滴衝突直後に火炎が吹き飛ばされ，その後発生したミスト群がバーナ出口付近を一定時間覆うことで実現することがわかった．ミスト群の発生は液滴衝突時の挙動で様子が変わるため，今後詳細に調査する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究実施計画では，平成29年度は四つの方針を考えていた．即ち，1)ミスト群の三次元挙動を時系列に撮影する，2)ミスト群の消火過程を撮影し，その三次元的拡がりから一滴の水滴で消火できる範囲を把握する，3)前年度の方法をもとに，液滴径，衝突角度，衝突速度，表面性状などを変化させて蒸発・消火実験を行う，4)補足と次年度準備である．このうち1)，3)に関しては計測方法を新規に開発することで当初予定とは異なる方法ではあるが概ね完了し，2)については当初予定にない液滴衝突時の挙動がミスト群の発生とその輸送経路に与える影響の項目も増やして検討し，現在継続中である．4)は，この3)の継続分を含めて準備中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究実施計画どおり，平成30年度は複数の液滴を広範囲に連続的に滴下して消火できる火炎範囲を拡大することが目標で，当初予定を多少変更して四つの方針で進める．即ち，1)液滴複数系統を同時に滴下して，消火範囲が最も広くなるように位置の最適化を行う，2)液滴の連続滴下によるミスト群の連続発生限界の測定と後流側へ大きな火炎領域へ適用する，3)前年度の追加項目をもとに，液滴衝突時の挙動・ミスト発生・発生ミストの輸送経路の関係に関して，液滴の固体表面での接触角度に着目した蒸発・消火実験を行う，4)各項目の進捗状況を随時把握するとともに，補足実験等につなげる，である．
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