燃料性状と燃焼に関する基礎研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02209101
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 村山 正 北海道大学, 工学部, 教授 (70001162)
• 研究分担者: 三浦 隆利 東北大学, 工学部, 教授 (60111259) ; 宮本 登 北海道大学, 工学部, 教授 (60003208) ; 古浜 庄一 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (50061445) ; 和栗 雄太郎 九州大学, 工学部, 教授 (80037704)
• キーワード: 燃焼機構; / 燃焼性状; / 定常噴流火災; / 噴霧燃焼; / 黒煙生成; / 水素燃焼; / 二段燃焼; / 低質油

研究概要

1.噴流拡散火炎では、燃料性状にかかわらず火災の温度分布や化学種濃度分布は相似構造を持つことが明らかとなった。この点に関し、YAGレ-ザ-を用いた渦構造の可視化および理論的検討から、相似性が示される理由を明らかにすることが出来た。一方、黒煙濃度分布の特徴ならびに支配的な影響因子についても明らかにすることができた。
2.石油系の低質燃料の非定噴霧の燃焼機構とその燃焼促進手法について研究した結果、まず蒸留成分の点火、燃焼によって残渣成分の蒸発、燃焼が促進されることが明らかになり、噴霧の壁面衝突と空気スワ-ルの適当な組み合せが燃焼促進に有効であり、また圧縮空気温度を高くして噴霧が壁面に衝突する前に点火する必要があることが分かった。
3.水素の特異な性状に強く影響を受ける間欠燃焼に着目し、混合気形成、点火、火災伝播などの燃焼過程における観察を行い、燃焼制御因子の燃焼に与える影響を検討した。光学的可視化法に加えて、水素炎の分光によるOH帯発光の観測により燃焼反応帯の様子を検討した結果、点火時期や空気流動が燃焼過程に及ぼす影響を確認できた。
4.ベンゼンを主体とする各種炭化水素から生ずるドライス-ト、SOFの生成速度は、Tesnerの概念を基礎とした生成方程式によって概ね記述し得た。ドライス-トの生成過程では燃料のクラッキングと多環化とが進みつつス-トが生成されるが、燃焼中間物質であるSOFは、生成方程式中の前駆物質量ηにほぼ対応していることが確かめられた。
噴霧燃焼シミュレ-ションを特C重油・石油コ-クス混焼ボイラに適用した。全二段燃焼空気量に対する炉底部からの空気導入量割合を変化させ、NO・媒塵濃度および硫化水素濃度への影響を検討した。その結果、炉底部からの空気導入量割合の増加は炉底部の硫化腐食の抑制に効果的だが、NO・媒塵濃度の同時低減は因難であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] 近久 武美他: "燃料性状に対する噴流拡散火炎構造の組似性に関する研究(渦分布と境界層形状から相似性の検討)" 第28回燃焼シンポジウム講演論文集. 158-160 (1990)
• [文献書誌] 近久 武美他: "燃料性状に対する噴流拡散火炎構造の相似性に関する研究" 日本機械学会論文集B編.
• [文献書誌] Yutaro Wakuri他: "Studies on the Fuel Spray Combustion Characteristics in a Diesel Engine by the Aid of Photographic Visualization" Proc.18th International Congress on Combustion Engine(18th CIMAC). Dー18. 157-173 (1989)
• [文献書誌] 和栗 健太郎他: "可視化による側方噴射方式ディ-ゼル機関の噴霧の燃焼特性に関する研究" 日本機械学会論文集B編. 55ー515. 2073-2078 (1989)
• [文献書誌] Yutaro Wakuri他: "Studies on Inprovement of Combustion with an AccumulatorーType Fuel Injection System Coupled with Pilot Injection" Proc.I.Mech E.Seminar“Diesel Fuel Injection System". Dー18. 87-95 (1989)
• [文献書誌] 和栗 雄太郎 他: "可視化によるディ-ゼル機関の噴霧燃焼特性の研究" 内燃機関. 28ー361. 33-35 (1989)
• [文献書誌] 小川 英之,宮本 登: "定容予混合気燃焼におけるス-ト生成特性と燃料性状" 日本機械学会熱工学部門講演会講演論文集. 900ー71. 207-208 (1990)
• [文献書誌] 渋谷 昌彦,小川 英之,宮本 登: "ディ-ゼル燃焼の燃料性状依存性" 第9回内燃機関合同シンポジウム論文集. (1991)
• [文献書誌] 宮本 登,小川 英之: "単組成炭化水素・空気予混合火炎におけるス-ト微粒子の生成特性" 北海道大学工学部研究報告. 152. 47-56 (1990)
• [文献書誌] 宮本 登,小川 英之: "レ-ザシャドウグラフによるディ-ゼルス-ト生成過程の解析(燃料性状の影響)" 日本機械学会北海道支部第30回講演会講演概要集. 892ー2. 64-65 (1989)
• [文献書誌] 青木 秀之: "実用燃焼炉の三次元噴霧燃焼シミュレ-ション" 日本機械学会論文集B編.
• [文献書誌] Yutaro Wakuri他: "Residual Fuel SprayーEvaporation,Dispersion and Combustion Characteristics" Proc.of COMODIA 90'. 539-544 (1990)
• [文献書誌] Y.X.Yang他: "Interaction between Spray Impingement and Swirl Movement and Its Influence on Combustion in a D.I.Diesel Engine" Proc.of COMODIA 90'. 551-556 (1990)
• [文献書誌] 小柳 勝義: "直接噴射火花点火方式水素エンジンの燃焼最適化について" 第11回水素エネルギ-システム研究発表会予稿集. 34-37 (1990)
• [文献書誌] S.Furuhama: "Computer Control Hydrogen Car Power SystemーGH2 Injection and Spark Ignition Engine with LH2 Tank and Pumpー" I.Mech.E.(1991)
• [文献書誌] 小柳 勝義: "火花点火式水素噴射エンジンに関する研究" 日本機械学会第68期総会講演会. (1991)
• [文献書誌] 宮本 登,小川 英之: "着火遅れ制御下におけるベンゼン系・ηーヘキサン混合燃料のディ-ゼル排気特性" 日本機械学会論文集B編. 57. (1991)