2015 Fiscal Year Annual Research Report
内部構造の非定常変化に着目した木質バイオマスの燃焼メカニズムの解明
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26820064
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
大徳 忠史 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40452049)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 伝熱 / バイオマス / 固体燃焼 / 熱分解 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマス燃焼において，熱分解速度は重要な特性値の一つである．熱分解速度が非定常的に変動するような過程のバイオマス燃焼メカニズムの解明においては，内部の状況の変化をリアルタイムで観測することが極めて重要となる．内部に温度および構造の分布を有する状況下において，試料内部の熱分解挙動をリアルタイムに非破壊で観測を行ない，試料内部の非定常変化を定量的に評価することを目的として研究を進めた．
はじめに，対象とする試料に対し市販の熱重量計を用いて熱的基礎特性を把握し，SPring-8での放射光X線を用いた非破壊内部計測のための条件を検討した．実験に先立ってSPring-8では適切なX線エネルギー値や露光時間，ショット数の選定を実施した．木材試料のX線μCTによる計測結果から直径20um程度の仮導管一本一本の認識が可能であり，熱分解により仮導管自体が収縮することを明らかにした．
木質バイオマス試料の熱分解する過程をリアルタイムでX線透過計測を行うため，実験装置は，SPring-8の現地ビームラインハッチ内での作動できるように設計開発した．試料が熱分解していく過程の透過像データを1s毎に撮影し，熱重量計測による結果とX線透過計測により得られた透過像の輝度値（透過光強度）の変化は良く対応していることを明らかにした．
X線CTを行うことができると試料内部断面の状態の把握が可能であるが，時々刻々と変化する状況では断面の像を再構成することは困難である．本研究では，試料を円柱状としていることから軸対称を仮定し撮影されたX線の透過光強度分布にアーベル変換および逆アーベル変換を適用し，試料断面の密度分布および密度が変化していく様子を透過光強度から計測できる可能性を示した．
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