| 研究課題/領域番号 |
10450078
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
新岡 嵩 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90208108)
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| 研究分担者 |
花井 宏尚 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (30312664)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30170343)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | CO_2削減 / NOx / ふく射損失 / 燃焼速度 / 浮き上がり火炎 / 予混合層流火炎 / 拡散火炎 |
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| 研究概要 |
本研究は、CO2希釈燃焼の基礎特性の解明を目的に、CH_4/O_2/CO_2燃焼系による予混合層流火炎および同軸噴流層流拡散火炎の性状について,実験的並びに数値的に解明した。得られた知見は以下のようにまとめられる。
(1)断熱火炎温度が等しい条件でも、CH_4/O_2/CO_2火炎の層流燃焼速度はCH_4/Air火炎に比較して大きく低下する。その最も大きな原因としては熱物性値の違いである。CO_2希釈によるふく射熱損失の増加も考えられるが、可燃限界近傍を除いてはその影響は大きくない。しかし、層流燃焼速度及び火炎温度に対するCH_4/O_2/CO_2火炎のふく射損失の影響はCH_4/Air火炎に比較して大きく、CO_2希釈率の増大とともに、N_2の増大よりも小さな希釈率で燃焼限界が現れる。
(2)SNB(Statistical Narrow-Band)モデルによる非灰色ふく射効果を考慮することにより、CO_2希釈率の増加に伴って、層流予混合火炎の燃焼速度と可燃限界に大きな影響が現れる事が分かった。すなわち、ふく射損失によって可燃限界が出現し、燃焼速度もこの点で最小値を示す。特に圧力の増加に伴って、CH_4/O_2/CO_2火炎は、従来とは全く異なった傾向を示すことが分かった。
(3)層流噴流CH_4/(CO_2+O_2)拡散火炎は、希釈ガスの物性値と希釈率に支配される。火炎の浮き上がり高さは、高希釈率によって混合層が狭くなり、これによって、より曲率が大きくなった。火炎基部の温度降下によって安定性が悪くなり、より上部へ移動するというメカニズムを明らかにした。
(4)CO_2希釈した浮き上がり火炎に基部は理論混合比の線が外側にシフトすること、およびせん断領域の混合気の動粘性係数が小さいことにより、噴流速度の変化に対して非常に安定がある。
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