2021 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification and model development for the interaction mechanism of solid fuels and gaseous fuels during the mixing-combustion
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19H02073
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋本 望 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70392751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 修 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10183930)
武藤 昌也 名城大学, 理工学部, 准教授 (30466445)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固体燃料 / エネルギーキャリア / 燃焼 / 直接数値シミュレーション / 混焼モデル / アンモニア / レーザ誘起化学蛍光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，去年度納入したYAGレーザによる2次元レーザ誘起蛍光法（LIF）システムの最適化を行い，より詳細かつ鮮明なLIF画像を取得できるようにした．その結果，固体粒子から放出される揮発分に含まれる多環芳香族炭化水素（PAHs）は，火炎の予熱帯の先端部において濃度が高く，火炎の反応帯通過後はほとんど見られないことが分かった．火炎の反応帯通過後は，ガス温度が非常に高くなるため，PAHsが化学反応で消費されるとともに，消費されずに残ったPAHsもすす粒子等に転換していることが示唆された．このように，LIFシステムの導入により，これまで不明だったガス燃料と固体粒子の混焼場における火炎構造が明らかになりつつあり，非常に大きな成果が得られた．また，本研究では，様々な条件におけるPMMA粒子とアンモニアの混焼火炎伝播実験も実施するとともに，ソフトウェアCHEMKIN-Proを用い，PMMA粒子が昇温し，熱分解して発生するモノマであるMMAとアンモニアの詳細化学反応メカニズムを用いた1次元層流火炎伝播計算を実施した．その結果，火炎の予熱帯においてPMMA粒子から放出されるMMAは10～30%程度と見積もられることが分かった．また，予熱帯で放出されるMMAの割合は火炎伝播速度に大きく影響されることも示唆された．
以上のことから，本研究では，ガス燃料と固体燃料粒子の混焼場における火炎伝播現象について，その詳細な火炎構造およびガス燃料と固体粒子の相互作用について明らかにしている．本研究による研究成果は，今後導入が進むと考えられるCO2フリーのエネルギーキャリアガスの固体燃料を扱う様々な高温プロセスの開発および運用に役立てられることが期待される．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
