極高粘性流体用バーナの開発と噴霧特性に関する研究

极高粘度流体燃烧器的研制及喷雾特性研究

• 批准号: 60850165
• 负责人: 大谷 茂盛
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• 财政年份: 1985
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1985 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-60850165/
• 关键词: 微粒化; 流動; 高粘度; 二流体ノズル; ピッチ; スラリー; 燃焼; シミュレーション

1.研究実施計画 (1)高速気流と高粘性液体ジェット流を衝突させ微粒化する方式のバーナを開発し、その噴霧特性を検討する。(2)気・液流の流動軌跡および渦流の流動解析を行う。(3)試作したバーナを燃焼装置に組入れ、燃焼特性に対するバーナ周辺装置および噴霧粒径等の影響を実験的・理論的に検討する。2.研究成果 上記(1)において、今回は高粘性流体の微粒化のみに終始し、約2000センチポアズ(水は1センチポアズ)の極高粘性液体の微粒化を内部混合形二流体ノズルにより可能にした。この場合液ジェット流は気流と対向し、微粒化し易く、しかも内部混合形であるため、気流のエネルギーが液体の微粒化に有効に使用されるという特徴を有する。その微粒化実験結果では、気液質量流量比(Ma/Me)が1以下でも容易に100μmの微粒子を得られることが分った。(2)気・液混相流の流動機構の解析では亜音速の気流中に液ジェットを噴出した場合の噴出流から分裂迄の軌跡を計算し、液ジェットの最適噴出角度及び気液流の最適相対速度の算出法を明確にし、合理的な噴霧装置の設計・操作法を与えた。(3)燃焼特性については、流動・伝熱に関する取り扱いの点で高粘性液体の適用は未だに困難であるため、低粘性液体燃料に限り燃焼の実験的・理論的な検討を行った。その際k-ε2方程式乱流モデルを解析に適用し、初期の微粒化特性を考慮すれば、燃焼特性が良好に推算できることを明らかにした。3.設備・備品の利用状況 微粒化特性の例として液滴の直径の分布および平均値が挙げられるが、これらは燃焼、乾燥及び調湿の各操作性能を左右する重要な因子である。従って、微粒化特性を正確に把握しておくために滴径を測定する場合が多く、而も本研究のようにバーナ開発の主たる調査項目である場合において本画像入力装置は、迅速に且つ正確に滴径を測定する上で不可欠であり、多用している。

1. The research implementation plan (1) is to investigate the development and spray characteristics of high-speed flow and high-viscosity liquid. (2)Flow trajectory of gas flow and flow analysis of vortex. (3)The effects of combustion device composition, combustion characteristics, ambient device size and spray particle size are discussed theoretically. 2. The research results mentioned above are as follows: (1) The end of atomization of highly viscous fluids is about 2000 years old, and the atomization of extremely high viscous fluids is possible due to internal mixing. In this case, the liquid flow has the characteristics of gas flow and contra-directional flow, easy atomization, and internal mixed shape. The gas flow is effective for the atomization of liquid. As a result, the mass flow ratio (Ma/Me) of the gas solution is less than 1, and it is easy to obtain particles of 100μm. (2)The analysis of the flow mechanism of gaseous liquid mixed phase flow, the calculation of the trajectory of the jet flow splitting in the case of jet flow at the speed of sound, the calculation of the optimum jet angle of the liquid phase and the optimum phase velocity of the gaseous liquid flow, and the design and operation method of the reasonable spray device are described. (3)Combustion characteristics, flow, heat transfer, selection of high viscosity liquids, application of low viscosity liquid fuels, and theoretical discussion The k-ε2 equation is applicable to the analysis of turbulence, and the initial particle characteristics are considered. The combustion characteristics are well calculated. 3. Examples of equipment and spare parts utilization characteristics include droplet diameter distribution and average value, which are important factors affecting combustion, drying and humidity control performance. In this study, the main investigation items of the development of the image input device should be used in a variety of situations where the droplet diameter can be measured accurately and quickly.

项目成果

日本機械学会誌. 88-800. (1985)

日本机械工程师学会杂志 88-800 (1985)。

燃料協会誌. 64-12. (1985)

燃料协会杂志。64-12。

第3回国際液体の微粒化会議講演集. 2. (1985)

第三届国际液体雾化会议论文集2。（1985）。