燃料性状と燃焼機構に関する基礎研究

燃料性质与燃烧机理基础研究

基本信息

批准号：
63627001
负责人：
村山正
金额：
$ 8.51万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

燃料の物理・化学的な性状と燃焼現象ならびに燃焼装置の諸特性との関係を明確化する目的で一連の研究を行った。まず、定常噴流拡散火炎バーナに種々の燃料を供給して、火炎の温度分布や化学種濃度分布を測定した結果、燃料性状にかかわらず火炎構造に相似性が存在することが明らかとなった。それにより、燃料性状による火炎構造の変化を集約・体系化する上で有用な指針が示された他、複雑な液体噴霧火炎を、解析の容易な気体燃料で模擬し得る可能性を示すことが出来た。また、定容容器や内燃機関を用いた研究から、芳香族燃料の予混合燃焼における黒煙は、アルカン類の場合にはC/H比が増加しても必ずしも増加しないことが明らかとなった。また、同一炭素数のものでは、飽和環状物質と比べて不飽和環状化合物の方が、また、ベンゼン核に結合するメチル基が少ないものの方が、排出黒煙量は減少することが分かった。一方、空気流動可変の燃焼可視化装置により、A重油(JIS1種)とC重油(JIS3種)の噴霧の燃焼特性の比較を行った結果、C重油では、スワールによる分散の速度がA重油より低く、拡散燃焼速度が小さく、スートの発生も多いことが確かめられた。これらは噴霧の蒸発速度の違いに関連が深いものと考えられ、今後さらに噴霧の内部構造の違いを明確にする必要があるものと思われた。他方、水素燃焼に関する研究では、高圧水素噴射エンジンにおける燃焼圧力振動は燃焼室の寸法とガスの状態値で決まる固有振動数を持ち、その振幅は点火遅れが短く圧力上昇率が小さいと減少し、吸気に水素の一部を予混合することによって完全に消滅することが明らかとなった。また定容容器での実験から、水素火炎はふく射熱が小さいため、一噴流に点火後の火炎伝播には長い時間を要することを確認した。

为了阐明燃料的物理和化学性质、燃烧现象以及燃烧设备的各种特性之间的关系，进行了一系列的研究。首先，通过向稳定射流扩散火焰燃烧器供应各种燃料并测量火焰温度分布和化学物质浓度分布，可以清楚地看出，无论燃料特性如何，火焰结构都存在相似性。研究结果为整合和系统化由于燃料特性而引起的火焰结构变化提供了有用的指导，并且还证明了使用气体燃料模拟复杂液体喷雾火焰的可能性，并且易于分析。此外，使用固定容积容器和内燃机的研究表明，即使烷烃的C/H比增加，芳香族燃料预混燃烧中的黑烟也不一定会增加。此外，还发现，对于具有相同碳原子数的化合物，不饱和环状化合物的黑烟排放量低于饱和环状化合物以及与苯核键合的甲基较少的化合物。另一方面，使用可变空气流量的燃烧可视化装置对A型重油（JIS 1）和C型重油（JIS 3）的喷雾的燃烧特性进行比较，结果发现，由于分散速度的原因，与重油A相比，重油C的旋流能力较低。已证实扩散燃烧速率低并且频繁产生烟灰。这些被认为与喷雾蒸发速度的差异密切相关，未来似乎有必要进一步明确喷雾内部结构的差异。另一方面，对氢燃烧的研究表明，高压氢喷射发动机的燃烧压力振荡具有由燃烧室尺寸和气体状态值决定的固有频率，并且当点火延迟时间短且燃烧时间短时，振幅减小。已经发现，通过将一部分氢气预混入进气中，可以完全消除压力上升率。此外，在固定容积容器中的实验证实，氢火焰辐射的热量较少，因此点燃单次射流后火焰传播需要很长时间。