Elucidation of Near-wall Combustion Mechanism for New Flame-based Surface Functionalized Process

阐明新型火焰表面功能化工艺的近壁燃烧机制

基本信息

批准号：
21H04539
负责人：
鈴木雄二
金额：
$ 28.04万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04539/
关键词：
燃焼固体壁面表面機能化壁面吸着種レーザー計測壁面

项目摘要

2022年度は主として下記の取り組みを行った．1）熱炎における壁面近傍の化学種の精密計測：アンモニア火炎を加熱壁に衝突させた系において，アンモニア火炎のNH3-TALIF，NH2自発光計測，NH-LIFを行い，壁面近傍の化学種分布を調べた．また，燃焼場でほとんど計測例のないN原子について，新たに3吸収レーザー誘起蛍光法を構築し，初期的な検討を行った．さらに，比較対象として，アンモニアの対向流バーナーを新たに構築した．2）定量計測に基づく表面反応のモデル化：加熱壁面に燃料と酸素富化させた空気の混合気を衝突させることにより形成する独自の壁面安定化冷炎を対象とし，直鎖アルカンの炭素数，および表面材質が着火，消炎温度に与える影響について系統的に調べ，炭素数の増大に伴って着火，消炎温度が低下すること，一方SiO2壁面に対してFeなどの金属面では顕著に着火，消炎温度が上昇することを明らかにした．さらに，温度とHCHOを同時計測可能な可変半導体レーザー吸収分光法（TDLAS）による計測システムを新たに構築し，圧力，当量比が着火温度に与える影響を調べた．また，アンモニアの熱分解について，フローリアクタでの系統的な計測から石英壁面，ステンレス壁面上での一段階反応モデルを構築し，気相での熱分解反応よりも顕著に低い温度から反応が始まることを明らかにした．そして，気相中の詳細反応，壁面での一段階反応を組み込んだ２次元計算を行って，ラジカル分布が計測データとよく一致することを示し，表面反応モデルの妥当性を示した．3）アンモニア火炎における窒化プロセスの検討：アンモニア火炎を加熱壁に衝突させ，表面硬さおよび壁面材料中の窒素原子濃度をそれぞれナノインデンター，波長分散型X線分光法（WDS）により計測し，窒化に対する壁温の影響，窒化に対する支配的なパラメータを明らかにした．

在2022财年，我们主要采取了以下计划：1）在热火焰中对壁附近的化学物种进行精确测量：在一个系统中，氨明的火焰与加热壁相撞，NH3-TALIF，NH2 TALIF，NH2 NH2自发光测量，并对ammonia Flame的NH-lif进行了对化学物质的分布进行了调查。此外，为N原子构建了一种新的三种吸收激光诱导的荧光方法，该方法在燃烧场几乎没有测量，并进行了初步研究。此外，将氨的新逆流燃烧器构建为比较目标。 2）基于定量测量进行建模表面反应：我们研究了通过在加热壁上碰撞燃料和富含氧气的空气的混合物形成的独特的壁稳定的冷火焰，并系统地研究了线性烷烃和表面材料对点火和灭绝温度的碳数量的影响，同时揭示了增长的温度，并降低了降低的温度，并逐渐降低了降低的温度，从而逐渐降低了繁殖的温度，从而降低了降低的温度，从而降低了降低的温度，从而降低了降低的温度，从而降低了燃料的量SIO2壁表面显着点火和灭火温度升高。此外，我们使用可变的半导体激光吸收光谱（TDLA）构建了一个新的测量系统，该系统可以同时测量温度和HCHO，并研究了压力和等效比对点火温度的影响。此外，氨的热分解是由流动反应器中的系统测量构建的，以在石英壁和不锈钢壁表面上构建一个阶段反应模型，揭示了该反应在温度明显低于气相中的热分解反应。然后，进行二维计算，以在气相中纳入详细反应，并在壁上进行一步反应，并表明自由基分布与测量数据非常吻合，表明表面反应模型的有效性。 3）检查氨明中的硝化过程：使用纳米嵌入式和波长分散X射线光谱（WDS）来测量氨气对加热壁的影响，并测量了壁材料中氮原子的表面硬度和浓度，以阐明壁温度对壁温度的影响，以阐明NInItrient和Nitrient的影响。

项目成果

期刊论文数量（48）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

アンモニア火炎による金属壁面の窒化に関する研究

氨焰金属壁氮化研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
王道遠;李敏赫;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二

Investigation of pressure effect on cool flame ignition characteristics with simultaneous measurements of HCHO concentration and gas temperature

通过同时测量甲醛浓度和气体温度研究压力对冷焰点火特性的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gengyu Li;李敏赫;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二

Ignition and extinction characteristics of n-alkane cool flames on a heated wall with different surface reactivity

正构烷烃冷焰在不同表面反应性受热壁上的着火和熄灭特性

DOI：
10.1016/j.fuel.2023.128587
发表时间：
2023
期刊：
Fuel
影响因子：
7.4
作者：
Tomotaka Mizuno;Suzuki Yuji，Lee Minhyeok
通讯作者：
Suzuki Yuji，Lee Minhyeok

TDLASを用いた予混合冷炎の着火特性における圧力依存性の計測

使用 TDLAS 测量预混冷焰点火特性的压力依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gengyu Li;李敏赫;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二

Ignition Characteristics of Premixed Cool Flames on a Heated Wall

预混冷火焰在热壁上的点火特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
Combust. Flame
影响因子：
0
作者：
Lee;M.;Fan;Y.;Ju;Y.;and Suzuki;Y.
通讯作者：
Y.

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鈴木雄二其他文献

RBCS遺伝子を過剰発現したイネの葉の一生におけるRubisco量および光合成特性の変化

过表达 RBCS 基因的水稻叶片一生中 Rubisco 含量和光合特性的变化

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. SUZUKI;M. OHKUBO;H. HATAKEYAMA;K. OHASHI;R. YOSHIZAWA;S. KOJIMA;T. HAYAKAWA;T. YAMAYA;T. MAE;A. MAKINO;Y. Suzuki;鈴木雄二;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二