2010 Fiscal Year Annual Research Report
高温高圧環境における一酸化炭素を主成分とする予混合乱流燃焼機構の解明
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20360092
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大上 泰寛 東北大学, 流体科学研究所, 講師 (00375122)
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| Keywords | 乱流燃焼 / 高圧燃焼 / 予混合燃焼 / 一酸化炭素 / 石炭改質ガス / 乱流燃焼速度 / 固有不安定性 / 発光スペクトル |
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| Research Abstract |
本研究は,燃焼学的に未だ知られていない高温高圧環境における一酸化炭素(CO)を主成分とする予混合乱流燃焼機構を明らかにし,極限環境乱流燃焼の学理構築を図ると共に,環境・エネルギー問題において重要性が益々高まっている高温高圧下の燃料改質ガス(シンガス)生産および燃焼システムの設計と制御に対する燃焼学的根拠に基づく指針を提示することを目的とする.
本年度は,二酸化炭素分離と貯蔵(CCS)を想定し,酸化剤に純酸素を,希釈剤を燃焼再循環ガスであるCO_2を用い,当量比1.0のCO/H_2/CO_2/O_2予混合気に対する0.5MPaの高圧燃焼実験を行った.OH-PLIF画像を撮影し,CO/H_2/CO_2/O_2火炎では昨年度行ったCO/H_2/CO_2/O_2/air火炎に比較して乱流火炎領域構造の微細化が更に進行することを明らかにした.一方,本実験条件下では乱流燃焼速度にbending傾向が見られ,CO/H_2/CO_2/O_2/air火炎との違いである.これらは,実効ルイス数に基づく火炎の固有不安定性解析と画像解析結果からその原因を解釈することができた.輻射計測を行った結果,CO/H_2/CO_2/air火炎よりも総輻射量が大きく,CO_2濃度の大きさによるものと判断される.発光スペクトルの形状はCO/H_2/CO_2/O_2/air火炎と大差ないが,乱流燃焼速度変化の特徴とともに総輻射量の増大はCCSを想定した酸素燃焼ガスタービン燃焼器設計において考慮すべき重要な項目であることが明らかになった.
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