2015 Fiscal Year Annual Research Report
微小火炎の燃焼促進に最適な火炎サイズ・伸長度の決定因子の解明
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25420162
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
中原 真也 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (20315112)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 微小火炎 / 予混合火炎 / 燃焼促進 / 火炎サイズ / ルイス数 / マークスタイン数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度となる本年度は、まず、昨年に引き続き当量比1.0において燃料を分子量の大きなプロパンとしたプロパン－酸素－希釈ガス混合気を対象に、希釈ガスや層流燃焼速度の影響について検討した。その結果、分子量が酸素より小さな水素やメタンを燃料とした場合と同様に、同一層流燃焼速度では窒素より分子量が大きな二酸化炭素を希釈ガスとした方が燃焼特性は改善する効果が大きいことがわかった。しかし、層流燃焼速度を揃えたプロパン－酸素－希釈ガス混合気で当量比の影響を検討したところ、当量比1.4付近では二酸化炭素と窒素の差異が減少することがわかった。
一方、より幅広くルイス数の影響の検討をするために、当量比0.8程度で水素添加プロパン混合気について検討した。その結果、水素添加量を燃料内割りで0.8程度とすると微小な火炎領域でも燃焼特性は改善し、伸長の効果による燃焼速度低下がほぼ見られなくなることを明らかにした。これは、希薄プロパンに水素添加をするとルイス数が１より小さくなることに起因していると推測できる。
また、超小型の定容燃焼器を用いて、壁の距離を12mmから6mmへ変更し、微小な火炎の壁での熱的や化学的な効果による消炎の影響について検討した。その結果、本実験範囲では同一火炎サイズでの火炎伝ぱ速度や最大圧力に差異がないことがわかった。
最後に、微小なサイズの火炎の燃焼速度に最適な火炎サイズ・伸長度を予測する燃焼モデルを検討するために、ルイス数Leやマークスタイン数Maで整理できるか試みた。その結果、上述のようにLeを１より小さく、またはMaが0より小さくすれば、火炎半径5mm以下の微小な火炎に燃焼速度に最適な火炎サイズが存在する傾向にあり、さらにLeやMaにより微小火炎の燃焼特性を整理できる可能性があることを明らかにできた。
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