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．

2022年，我们主要开展了以下工作。 1）热火焰中壁面附近化学物质的精确测量：在氨火焰与加热壁碰撞的系统中，进行氨火焰的NH3-TALIF、NH2自发光测量和NH-LIF，测量我调查的墙壁表面附近的化学物质分布。此外，我们构建了一种新的在燃烧领域很少测量的N原子的3吸收激光诱导荧光方法，并进行了初步研究。此外，为了进行比较，我们建造了一个新的氨逆流燃烧器。 2) 基于定量测量的表面反应建模：以独特的壁稳定冷火焰为目标，该冷火焰是通过燃料和富氧空气的混合物碰撞加热的壁表面而形成的，直链烷烃的碳数为，并且表面材料点燃。，我们系统地研究了对熄火温度的影响，发现随着碳数量的增加，着火和熄火温度降低，而另一方面，金属表面的着火和熄火温度明显升高例如 Fe 与 SiO2 壁的比较。此外，我们利用可变二极管激光吸收光谱（TDLAS）构建了一个新的测量系统，可以同时测量温度和甲醛，并研究了压力和当量比对着火温度的影响。关于氨的热分解，我们基于流动反应器中的系统测量，在石英和不锈钢壁上构建了一步反应模型，发现该反应的开始温度明显低于气相热分解反应。很明显，然后，我们进行了二维计算，结合了气相中的详细反应和壁表面的一步反应，结果表明自由基分布与测量数据吻合良好，证明了表面反应模型的有效性。 3)利用氨火焰进行氮化处理的研究：使氨火焰与加热的壁碰撞，使用纳米压痕仪和波长色散X射线光谱仪(WDS)测定壁材料的表面硬度和氮原子浓度，分别阐明了壁温对渗氮的影响以及渗氮的主导参数。

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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作者：
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鈴木雄二其他文献

ホルムアルデヒド濃度とガス温度の同時計測による冷炎着火特性の圧力依存性の検討

通过同时测量甲醛浓度和气体温度来检查冷焰点火特性的压力依赖性

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

直鎖ヘプタン壁面安定化冷炎における壁面の化学的効果

线性庚烷壁稳定冷焰中的壁化学效应

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
水野智貴;李敏赫;范勇;Y. Ju;鈴木雄二
通讯作者：
鈴木雄二

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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