| 研究課題/領域番号 |
17K18320
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| 研究機関 | 富山高等専門学校 |
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研究代表者 |
山田 圭祐 富山高等専門学校, 商船学科, 助教 (40707949)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | エマルション燃料 / ミクロ爆発 / 液滴蒸発 / 飛散速度 |
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| 研究実績の概要 |
液体燃料を水乳化することで得られるエマルションは、燃焼効率向上と環境負荷物質の排出低減を同時に実現することができる。エマルションが燃焼する際、ミクロ爆発といわれる現象が発生して液滴が微粒化されるとともに、空気との混合が促進されることが理由の一つとして挙げられる。このことから、本研究はエマルションの調整条件がエマルションのミクロ爆発挙動に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。
1年目となる本年度は、計画していたエマルションの含水率に加え、エマルションの乳化安定性を変化させるため界面活性剤濃度にも着目し実験を行った。高温壁面上（表面温度600～700 K）にエマルション液滴を滴下し、その後の液滴の内部挙動およびミクロ爆発挙動をビデオカメラで記録した。
界面活性剤濃度を下げると乳化安定性が低下するが、エマルション液滴を加熱すると早期に乳化が解消されるようになり、エマルション液滴中の分散水滴の凝集も早くなる。このことから母液滴が消失するような強いミクロ爆発（分裂）の発生する頻度が高くなり、また発生時期も早くなる傾向が確認された。さらにK型熱電対（素線径0.025 mm）を液滴に挿入して温度履歴を確認したところ、界面活性剤濃度を下げると、より低い温度で分裂が発生することがわかった。
また、ドデカンをベース燃料とするエマルションの含水率を変化させた場合、分裂の発生頻度が極大となる含水率が存在することが明らかになった。また分裂発生時の液滴温度は、含水率の増大とともに単調に下がることが確認された。
分裂発生時の二次液滴飛散速度の計測を行うため、新たに実験装置および光学系を構築した。複数の条件で液滴蒸発実験を行ったところ、16,000 fpsの高速度撮影により二次液滴の飛散の様子を捉えられることを確認し、今後の推進方策を検討するために必要となる飛散速度の概算値を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度の実施計画はエマルションの含水率を主なパラメータとし、液滴の挙動の観察、液滴温度データの取得に加えて、二次液滴の飛散速度の算出、エマルションの物性測定（分散水滴粒径分布、粘度）を行うことであった。順調に進められている項目もあるが、飛散速度の算出および粘度の測定については、計画どおり進められていない。当初の計画に鑑みると、研究全体としてはやや遅れをとっている状況にある。
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| 今後の研究の推進方策 |
2年目となる平成30年度は、ベース燃料種を主なパラメータとすることを計画しており、初年度と同様の項目を調べていく。また二次液滴の飛散速度算出および粘度測定については、遅れを取り戻すよう努める。10月、11月に国内で開催される学会にて研究成果を発表するとともに、関連する研究の情報収集を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度の設備備品として予算に計上していた粘度計が未購入であるため。平成30年度に粘度計を購入し、運用する。
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