2020 Fiscal Year Annual Research Report
Scaling law of NOx emissions from diluted flames on parallel jet spray burners
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18K03981
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
名田 譲 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (50383485)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高温空気噴霧燃焼 / 窒素酸化物 / スケーリング則 / 火炎体積 / 液滴到達距離 / 総括反応機構 / 完全攪拌反応器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度には燃焼実験を行い，高温条件において燃料ノズルと酸化剤ノズルの間隔（以下，ノズル間隔）の拡大とともに窒素酸化物（NOx）排出量は低下し，低温条件では増加する傾向が観察された．さらに，熱電対による炉内の温度分布測定を行い，火炎体積を算出した．この結果を基にNOx反応速度を求め，NOx排出量のスケーリングを行った．最終的に，火炎体積に加え最高温度が高温空気噴霧燃焼におけるNOx排出量の支配要因であることがわかった．
令和元年度には，完全攪拌反応器を用いた化学動力学シミュレーションにより，炉内燃焼の数値シミュレーションに用いる四段総括化学反応機構を構築した．
令和２年度には構築した化学反応機構を用いて燃焼炉内の数値シミュレーションを行い，実験から得られた炉内温度分布を再現できることを確認した．さらに，非燃焼場と燃焼炉内において液滴径の分布をシャドーグラフ法により測定し，数値シミュレーションにおける液滴径の変化が定性的に実験結果と一致することを明らかにした．数値シミュレーションの結果から燃焼炉内の速度分布を求め，ノズル間隔拡大に伴うNOx排出量の変化について考察した．高温条件では酸化剤ノズルの運動量が増加するため炉内で循環する既燃ガスが増加する．よって，ノズル間隔を広げた場合，希釈効果の増大によりNOx排出量は低下する．一方，低温条件では既燃ガスの循環量が少ないため，ノズル間隔を広げた場合の希釈効果は小さくなり，液滴蒸発の促進効果が顕著となる．この結果，火炎温度が高くなり，NOx排出量は増加する．
以上のように，実験的研究から，NOx排出量，液滴径および火炎体積を測定し，数値計算から燃焼炉内の速度分布を得た．これらを基に，ノズル間隔拡大に伴うNOx排出量変化のメカニズムを解明した．また，スケーリング則の導出も行っており，当初予定していた研究を全て完了することができた．
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Research Products
(2 results)
