高温高圧環境下における異性体バイオ燃料の乱流燃焼メカニズムの解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360090
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
• 研究分担者: 早川 晃弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (90709156)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 高圧燃焼 / 乱流燃焼 / バイオ燃料 / 異性体 / 化学反応機構

研究概要

高温高圧環境における異性体バイオ燃料の乱流燃焼メカニズムを明らかにするため，1-プロパノール，2-プロパノール，プロパン/空気乱流予混合火炎のOH-PLIF計測を行って，火炎面密度および平均領域体積の乱れ強さ依存性を調べた．火炎面密度は2-プロパノール，1-プロパノール，プロパンの順に大きく，従来の反応物質のルイス数効果では説明できない結果を得た．そこで中間生成物質を考慮した２段反応モデルによる固有不安定性解析ならびに詳細反応機構による１次元予混合火炎の数値解析を行い，高圧乱流火炎構造に影響を及ぼす固有不安定性にはC2中間生成物質の熱・物質拡散相互作用の効果が大きいことを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Turbulent premixed flame characteristics of a CO/H2/O2 mixture highly diluted with CO2 in a high-pressure environment (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kobayashi, Y. Otawara, Jinhua Wang, F. Matsuno, Y. Ogami, M. Okuyama, T. Kudo, S. Kadowaki
  • 雑誌名: Proceedings of the Combustion Institute 巻: Vol.34 ページ: 1437-1445
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flame front characteristics of turbulent premixed flames diluted with CO2 and H2O at high pressureand high temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Jinhua Wang, F. Matsuno, M. Okuyama, Y. Ogami, H. Kobayashi, Zuohua Huang
  • 雑誌名: Proceedings of the Combustion Institute 巻: Vol.34 ページ: 1429-1436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laminar burning velocities and flame characteristics of CO/H2/CO2/O2 mixtures (2012)
  • 著者名/発表者名: Jinhua Wang, Zuohua Huang, H. Kobayashi, Y. Ogami
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energ 巻: Vol.37 ページ: 19158-19167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the Unburned-Gas T emperature and Lewis Number on the Intrinsic Instability of High-T emperature Premixed Flames (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kadowaki, M. Y ahata, H. Kobayashi
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and T echnology 巻: Vol.6 ページ: 376-390
  • 査読あり
• [学会発表] 高圧下におけるプロパノール異性体乱流予混合火炎の火炎構造及び不安定性に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田朋洋, 宗吉俊吾, 工藤琢, 早川晃弘,小林秀昭, 門脇敏
  • 学会等名: 第51回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] 高圧環境におけるプロパノール異性体乱流予混合火炎の構造に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田朋洋, 宗吉俊吾, 工藤琢, 早川晃弘,小林秀昭, 門脇敏
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス
  • 発表場所: 弘前市
  • 年月日: 2013-10-19
• [学会発表] 高圧環境におけるアルコール系バイオ燃料の乱流燃焼メカニズムに関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木拓朗, 宗吉俊吾, 工藤琢, 小林秀昭
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Combustion Characteristics of Propanol / Air Turbulent Premixed Flames at High Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Souyoshi, T . Suzuki, T . Kudo, H. Kobayashi
  • 学会等名: Ninth International Conference on Flow Dynamics (9th ICFD)
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Turbulent premixed flame characteristics of a CO/H2/O2 mixture highly diluted with CO2 in a high-pressure environment (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kobayashi, Y. Otawara, Jinhua Wang, F. Matsuno, Y. Ogami, M. Okuyama, T. Kudo, S.Kadowaki
  • 学会等名: 34th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: ワルシャワ
  • 年月日: 2012-07-30
• [学会発表] Turbulent Combustion Characteristics of Propanol Isomers in a High-Pressure Environment (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Souyoshi, T . Suzuki, T . Kudo, H. Kobayashi
  • 学会等名: 34th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: ワルシャワ
  • 年月日: 2012-07-30
• [学会発表] アルコール系バイオ燃料の高圧乱流燃焼特性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宗吉俊吾, 鈴木拓朗, 工藤琢, 小林秀昭
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] 高圧下における石炭改質模擬ガスに対する純酸素予混合乱流燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大田原佑樹, Jinhua Wang, 松野太, 工藤琢, 大上泰寛, 奥山昌紀, 小林秀昭
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] 高温予混合火炎の数値解析 : 未燃ガス密度一定条件下における火炎面の不安定性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 門脇敏, 大島卓也, 小林秀昭
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] Turbulent Combustion of Model Coal-gasification Syngasat High Pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kobayashi, Y . Ogami
  • 学会等名: The Eleventh International Symposiumu on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary FluidIntegration (AFI/TFI-2011)
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Instability of High-T emperature Premixed Flames (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kadowaki, T . Oshima, H. Kobayashi
  • 学会等名: The Eleventh International Symposiumu on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI-2011)
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 高圧下における石炭改質模擬ガスの純酸素乱流燃焼特性に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: Jinhua Wang, 大田原佑樹, 松野太, 小林秀昭, 大上泰寛, 工藤琢, 奥山昌紀
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス
  • 発表場所: 浜松市
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] 高温予混合火炎の固有不安定性に関する数値解析 : 未燃ガス密度一定条件下における温度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 門脇敏, 小林秀昭, 大島卓也
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2011-06-01