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1.亜臨界湿式燃焼装置の製作と評価分析方法の確立
購入した高圧液体ポンプ、マスフローメータを用いて、亜臨界湿式燃焼装置を製作した。エタノールなどの有機物水溶液は高圧液体ポンプで流量制御されて反応管内に送られる。一方酸化剤である空気または酸素はガスボンベからマスフローメータで流量制御されて反応管に送られる。反応管は電気ヒータで予熱されており、反応管内で有機物水溶液と酸化剤が混合し、拡散燃焼する。燃焼後の生成物は逆止弁を通して排出し、水冷熱交換器で熱を除去した後、気液分離して成分を分析できるようにした。装置の最大圧力は10MPa、最高温度は400℃であり、水の亜臨界状態での湿式燃焼に対応できることを確認した。また、反応管には温度測定、成分分析のための挿入口が設けられており、燃焼過程を調べることができるようになっている。さらに、反応管内の流動の様子を可視化するため、反応管の代わりに燃焼装置に組み込める耐圧アクリル樹脂管も製作した。さらに熱、物質収支を評価し、生成物の分析を行うため、温度と圧力の多点自動測定システム、気体・液体流量の測定方法、ガスクロマトグラフでエタノールや二酸化炭素などの成分分析を行う方法を確立した。
2.湿式燃焼の数値シミュレーションコードの開発
亜臨界から超臨界への状態変化を単一の式で記述できる状態方程式、粘性、比熱および熱・物質輸送特性のモデルを組み込み、発熱によって亜臨界から超臨界へ遷移する湿式燃焼のシミュレーションを行った。この成果は第46回燃焼シンポジウムで発表された。
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