2016 Fiscal Year Annual Research Report

Separation and application of multi-stage oxidation field of higher hydro carbon fuels by Flame Chromatography

Research Project

Project/Area Number	26289044
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	丸田薫東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50260451)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村寿東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40444020)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	燃焼 / 冷炎 / 低温酸化反応
Outline of Annual Research Achievements	本年度は，2種類の実験（weak flameの観察と化学種計測）を行った．内径2mmの石英管をリアクタとして用い，当量比1のn-ヘプタン/空気予混合気をリアクタに供給した．軸対象かつ低勾配の温度分布を得るために，鉛直型のリアクタを用いた．外部熱源である水素バーナに供給するガスの組成を変えることで，リアクタ内壁の最高壁面温度を700～1300 Kの範囲内で調整した．分離された定常冷炎の化学構造を調べるため，分離定常冷炎を得るのに最適な最高壁面温度を探ったのち，リアクタ出口において化学種計測を行うという手順をとった．リアクタ出口部で，電子イオン化法による飛行時間質量分析計（TOF/MS）を用いてガス分析を行った．数値計算には一次元定常計算コードPREMIXをベースとし，エネルギー方程式に気相と壁面の熱伝達項を加えた計算コードを用いた．MFRの分離定常冷炎に関して，反応機構の再現性を調べるために，3つの反応機構，ここではKUCRS, LLNL, MFLを用いて数値計算を行った．まず最高壁面温度1300 Kにおいて，実験によって得られた当量比1のn-ヘプタン/空気混合気の火炎画像とKUCRS mech. を用いた数値計算によって得られた火炎構造の比較を行った．実験における3つの微弱な化学発光が存在する温度域と，数値計算において，発熱速度のピーク位置で定義される複数のweak flameが存在する温度域はよく一致することが確認された．さらに定在冷炎のみを安定化させるため，最高壁面温度を700 Kとしてさらに実験及び数値計算を行った．その結果，ひとつの化学発光を実験によって確認すると共に，当該温度域において数値計算におけるweak flameの存在が確認され，両者がよく一致した．この冷炎を対象に，詳細な化学種計測を行った．これにより分離定常冷炎を実現し，その化学構造を同定するという研究目的が達成された．
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。