| 研究課題/領域番号 |
10555063
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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 | 展開研究 |
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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 |
滝田 謙一 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80282101)
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| 研究分担者 |
藤森 俊郎 石川島播磨重工業(株), 基盤技術研究所, 課長(研究職)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30170343)
升谷 五郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20271869)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 輻射 / 低公害燃焼 / 可燃限界 / CO_2再循環 / 高圧燃焼 / 対向流火炎 |
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| 研究概要 |
本研究では、公害ガス低排出高性能燃焼器の開発をめざし、輻射再吸収効果が期待される燃焼ガス再循環方式を理論的、実験的に研究した。燃焼ガスを模擬するためCO_2を空気中のN_2と置換し、その割合を変化させて添加効果を調べた。輻射吸収長さの減少により輻射再吸収効果が強く現れることを考えて、高圧燃焼容器を用いた高圧雰囲気下での対向流予混合火炎の消炎実験を行い、雰囲気圧力とCO_2の添加効果の関係を調べた。
理論的解析の結果において、燃料の可燃限界や燃焼速度に火炎からの輻射熱損失及び未燃ガスへの輻射再吸収が極めて大きな影響を持つことを示した。未燃ガスにCO_2を添加した場合、輻射再吸収効果により、断熱火炎に比べて可燃限界が拡大し、燃焼速度も増大することを示した。さらに、CO_2を少量添加した場合、同じ当量比のCO_2添加無しの混合気よりも燃焼速度が増大する可能性があることを示した。また、輻射再吸収効果は圧力の増大とともに、より顕著になることも示した。
上記の解析結果の検証のため、高圧燃焼容器での燃焼実験を行ったが、対向流予混合火炎の消炎伸長率は圧力の増大及びCO_2濃度の増加とともに単調に減少した。本研究の実験条件(圧力0.5MPa,バーナー径15mm)では輻射再吸収効果が必ずしも実験結果に現れなかったが、一方で高圧では流体力学的不安定性により極端に火炎面が不安定化することを見い出した。実用燃焼器の多くが高圧下で燃焼を行っており、その設計には流体力学的不安定性を考慮することが重要であるという知見を得た。
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