2016 Fiscal Year Annual Research Report
Turbulent combustion mechanism and emission characteristics of next-generation C4-biofuel isomers in a high-pressure and high-temperature environment
| Project/Area Number |
26289043
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 晃弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (90709156)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 高圧燃焼 / 乱流燃焼 / バイオ燃料 / 異性体燃料 / 排ガス特性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，燃焼学的に未開拓な高温高圧乱流燃焼の研究において，次世代バイオ燃料として有望なアルコール異性体の乱流燃焼機構を明らかにし，反応動力学と乱流との相互作用に基づく極限環境乱流燃焼の学理構築を図ると共に，燃焼学的根拠に基づく次世代バイオ燃料燃焼システムの設計指針を提示することを目的とする．
最終年度である平成28年度は，C3プロパノール異性体ならびにC3アルカンであるプロパン，C4ブタノール異性体ならびにC4アルカン異性体であるノルマルブタンとイソブタンの単成分燃料に対して，予混合火炎からのCO排出量およびNO排出量を実験的に更に詳しく調べた．いずれの燃料においても共通して見られる特徴はCO排出に大きな違いが見られないことであるが，NO排出に関しては，C3, C2燃料共に異性体を含めてアルカン燃料のNO排出が大きく，アルコール燃料では異性体の構造によらず共通してNO排出濃度が小さいことが明らかになった．当量比依存性については量論比を挟んで燃料希薄側でNO排出量が大きく，燃料過濃側では急速に減少するという傾向がいずれの燃料にも見られた．これらは火炎温度，分子構造に起因するとみられる．
このようなNO排出特性に対して反応経路解析によるメカニズム解明を進めた．NO排出量は当量比1で最大でありブタン異性体が最も大きく，次いでブタノール異性体，プロパノール異性体で最も少ないという特性は実験結果と一致した．当量比１においていずれの燃料の火炎においても拡大ゼルドヴィッチ機構によるサーマルNO生成量が支配的であることが分かった．また，NO消費経路として，NO2，HCNO，HCN，HNOへと変化する反応群が確認された．特に，NOがHCCOによってHCNOへと変化する反応は，分子構造の違いによるHCCOモル分率の差異によりプロパンで最も顕著であった．
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
