電磁場とプラズマの相互作用を通した高温燃焼火炎の新しい制御

通过电磁场和等离子体之间的相互作用对高温燃烧火焰的新控制

• 批准号: 17654116
• 负责人: 高村 秀一
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654116/
• 关键词: 純酸素燃焼; プラズマ; 高周波電磁場; 負荷抵抗; 分光計測; 探針計測

本研究ではエネルギーの有効かつ効率的利用と有害ガス成分排出の極小化の観点から注目されている高温燃焼酸素火炎の新しい制御の確立のために、誘導熱プラズマ技術をベースとした制御法を提案した.基礎となる電磁波と高温燃焼酸素火炎との相互作用について,高温燃焼酸素火炎をプラズマという視点から捉え,高周波電磁場印加時の火炎の変化を,電気的特性,分光計測,探針計測により明らかにした.(1)酸素燃焼火炎中の電子密度・温度評価を行うために,高速掃引型ダブルプローブ製作し,電流-電圧特性を計測した。その結果電流-電圧特性は,通常の低圧プラズマで観測されるシース形成に伴う非線形特性を示さず,線形的な特性であるという結果を得た。電流-電圧特性より酸素燃焼火炎中の導電率を算出したところ,10^<-4>S/mという値が得られた。この導電率と酸素燃焼火炎の平衡組成から算出した導電率を比較することにょり,導電率1x10^<-4>S/mにおいて,電子温度2850K,電子密度0.78x10^<15>m^<-3>という結果を得た。計測された電子温度はメタン酸素燃焼火炎の理論断熱平衡燃焼温度3050Kよりも若干低い値となっており,妥当な計測結果となっていると考えられる。(2)OHラジカルとCHラジカルの自発光分光計測の結果より、1MHZの高周波電磁場印加時に燃焼度向上を示唆するOHラジカルの発光強度が上昇することが確認された。またこの時,回路解析から1.7kWの電力が火炎に吸収されていることが明らかになった。(3)27MHzの高周波電磁場印加実験を行ったところ,出力電力1.3kW以上で急激な反射係数の上昇が観測された。これは,火炎中のプラズマ密度の上昇によりインダクタンスが変化し,回路の直列共振点が変化したことを示唆している。出力電力1.5kW時に約100Wの高周波電力が火炎に投入され,この時ピーク電子密度が約2倍程度増加することが明らかになった。

This study で は エ ネ ル ギ ー の is sharper か つ sharper rate using と harmful ガ ス composition discharge の minimization の 観 point か ら attention さ れ て い る high temperature burning fire inflammation の 焼 acid element new し い suppression の establish の た め に, induction heat プ ラ ズ マ technology を ベ ー ス と し た suppression method proposed を し た. Based と な る electromagnetic と high temperature combustion 焼 acid element fire inflammation と の interaction に つ い て, high temperature combustion 焼 acid element fire inflammation を プ ラ ズ マ と い う viewpoints か ら catch え, high frequency electromagnetic field when the Inca の fire inflammation の - を, the features of electric 気 spectrometer, measuring probe measuring に よ り Ming ら か に し た. (1) acid element in the fire burning 焼 inflammation の electron density, temperature ratings 価 を line う た め に, The high-speed sweep type ダブ プロ プロ ブ ブ ブ is fabricated, and the current-voltage characteristic を meter is measured by <s:1> た. そ の は 圧 properties, results of current electricity の usually low 圧 プ ラ ズ マ で 観 measuring さ れ る シ ー ス formation に with う nonlinear characteristics を さ ず, linear な features で あ る と い た を う results. Current - electric 圧 characteristic よ り acid element in the fire burning 焼 inflammation の conductivity を calculate し た と こ ろ, 10 ^ < - > 4 S/m と い う numerical が must ら れ た. こ の conductivity と acid burning 焼 fire inflammation の balance of か ら calculate し た conductivity を compare す る こ と に ょ り, conductivity 1 x10 ^ < - > 4 S/m に お い て, electronic temperature 2850 k, the electron density 0.78 x10 ^ < 15 > m ^ 3 > < - と い た を う results. Electron temperature measuring さ れ た は メ タ ン acid element fire burning 焼 inflammation の theory break 焼 thermal equilibrium combustion temperature 3050 k よ り も on several low い numerical と な っ て お り, appropriate な measuring results と な っ て い る と exam え ら れ る. (2) OH ラ ジ カ ル と CH ラ ジ カ ル の since 発 の optical spectrometer test results よ り, 1 MHZ の high frequency electromagnetic field when the Inca に combustion 焼 degrees upward を in stopping す る OH ラ ジ カ ル の 発 light intensity が rise す る こ と が confirm さ れ た. ま た こ の, loop analytic か ら 1.7 kW power が の fire inflammation に suction 収 さ れ て い る こ と が Ming ら か に な っ た. (3) 27 MHZ の high frequency electromagnetic field Inca be 験 を line っ た と こ ろ, the output power of 1.3 kW の rise above で nasty shock な reflection coefficient が 観 measuring さ れ た. こ れ は, fire inflammation in の プ ラ ズ マ density の rise に よ り イ ン ダ ク タ ン ス が - し, loop の inline resonance point が variations change し た こ と を in stopping し て い る. When the output power of 1.5 kW に の about 100 w high frequency power が fire inflammation に into さ れ, こ の when ピ ー ク electron density が about 2 times the degree of rights and す る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

Fundamental study on the control of oxy-combustion by rf non-equilibrium plasma

射频非平衡等离子体控制富氧燃烧的基础研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Fluid and heat engineering research 41・1
• 作者: Y.Osaka;N.Kobayshi;M.A.Razzak;N.OHNO;S.TAKAMURA
• 通讯作者: S.TAKAMURA