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2012 年度 実績報告書

小型蒸気発生器における燃焼/水管内沸騰流の動的連成とシステムの安定化

研究課題

研究課題/領域番号 22360092
研究機関関西大学

研究代表者

小澤 守  関西大学, 社会安全学部, 教授 (60112009)

研究分担者 松本 亮介  関西大学, システム理工学部, 准教授 (50268314)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード過熱蒸気発生器 / 管状火炎 / 沸騰二相流 / 安定性 / 連成問題
研究概要

本研究は,特別の保炎機構を持たない管状火炎燃焼器を用いた,新方式の低NOx/CO超小型蒸気発生器の開発を通して,燃焼による発熱と水管による抜熱・蒸気発生・管内沸騰流の動的練成(相互干渉)機構について理論的実験的に解明し,状態予測のための動的モデルの構築,さらに蒸気発生器全体のシステム安定化最適化を図る.
平成24年度の研究では,蒸気発生器全体の熱バランスを保ちつ高温の過熱蒸気温度を達成するため,過熱部に伝熱面積を確保できるじゃばら管を用いることとした.その結果,燃焼炉壁の蒸発面を阻害することなく,過熱部の伝熱面積を確保することができ,280℃の過熱蒸気温度を達成した.なおじゃばら管を用いることにより,旋回流を伴う燃焼ガスの流れが阻害される恐れがあったが,実験の結果,今回用いる外径10.5mmのじゃばら管では問題がないことが確認された.また,じゃばら管を用いた伝熱特性を明らかにした.平成23年度の結果である炉筒面での伝熱特性,管状火炎の燃焼特性の結果とあわせ,蒸気発生器全体の熱バランス解析モデルが完成し,蒸気発生器の基本設計指針が確立した.
水側の沸騰二相流については,本年度はガス側・水側連成シミュレーションモデルを構築を目指した.平成23年度までに開発した離散気泡モデルにガス側のモデルを組み込み,ガス側/水側の連成問題解決のための数値シミュレーション構築した.それにより,動的干渉現象の理解ができ,さらには並列管構成では水側において不安定流動が発生し,管の冷却に支障をきたすことが判明した.これらを踏まえて,安定化・最適化のためのガス側・水側連成シミュレーションモデルを作り上げた.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 管状火炎を用いた家庭用コージェネレーションシステム向け補助熱源器の開発2012

    • 著者名/発表者名
      谷川達朗
    • 雑誌名

      日本機械学会熱工学コンファレンス2012 講演論文集

      巻: No12-62 ページ: 321-322

  • [学会発表] Development of Water Heater Using Tubular Flame2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Matsumoto
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on Power Engineering 2013
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      20131023-20131027
  • [学会発表] Superheated Steam Generator Using Tubular Flame2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Sugimoto
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on Power Engineering 2013
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      20131023-20131027
  • [学会発表] 管状火炎を用いた過熱蒸気発生器の開発2013

    • 著者名/発表者名
      杉本達哉
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会
    • 発表場所
      大阪工業大学
    • 年月日
      20130315-20130315
  • [学会発表] 管状火炎を用いた給湯器の伝熱特性に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      酒井康裕
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会
    • 発表場所
      大阪工業大学
    • 年月日
      20130315-20130315

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公開日: 2014-07-24  

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