噴霧燃焼機構の数値解析による性能向上に関する研究

通过喷雾燃烧机理数值分析提高性能的研究

• 批准号: 01627502
• 负责人: 三浦 隆利
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku 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: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01627502/
• 关键词: 燃焼; 噴霧; スラリ-; シミュレ-ション; NO; 煤塵

1.噴霧燃焼に関して、燃焼炉内および燃焼生成物等の分布に関する推算を行うため、(1)空気、液状燃料、燃焼ガスの流動拡散、(2)燃料及び燃焼ガス間あるいは燃焼炉壁間の対流・放射伝熱、(3)燃焼反応及びNO生成速度等に関するモデル化をそれぞれ行い、解析法を開発した。2.上記(1)の流動拡散に関して解析の妥当性を検討するため、コ-ルドモデル実験により次の知見が得られた:(1)旋回流を伴う場合には、既往の乱流粘度を補正する方法により、旋回流の乱流保持性が説明できる。(2)二段燃焼の場合には、2次元軸対称数値解析に開発した二段燃焼用空気導入モデルを組み込むことにより流動特性が解明できた。しかし、対称性を欠く流れの場合には3次元解析が必要であることが明かとなった、(3)燃焼炉内のように比較的流れ場の急変個所が無い場合には、壁近傍の流れ場は、計算コストの掛る低レイノルズ数モデルによらず壁関数法で解析可能であることを示した。3.水スラリ-燃料燃焼のモデル化のため、100〜500μmの液滴を懸垂し、加熱・燃焼させる装置を試作し、各種燃料の単一滴の燃焼特性を測定した。その結果、燃焼過程は水分の蒸発期間、加熱期間、火炎を伴う燃焼期間およびチャ-燃焼期間の4領域に分けられ、これらに実験で求めたアレニウス型の揮発化速度およびチャ-燃焼速度を組み込むことにより燃焼解析できることを明らかにした。4.上記のモデル化により微粉炭および石油系ピッチの水スラリ-噴霧燃焼解析を行った結果、(1)NOの生成量は全空気量に対する二段燃焼用空気量の割合により極大値が得られ、煤塵はその割合の増加と共に増加することが示され、炉内のガス組成・温度、流動解析によりその機構を説明が可能になった。(2)煤塵の生成量は、噴霧滴の平均直径の大小よりも滞在時間の長い方が(噴霧滴の初速度が小さいこと)少なくなることを明らかにした。

1. The calculation of the relationship between spray combustion, distribution of combustion products, etc. in the combustion furnace,(1) air, liquid fuel, flow dispersion of combustion products,(2) fuel and combustion time, flow and radiation heat transfer between combustion furnace walls,(3) combustion reaction and NO generation rate, etc., and analytical method were developed. 2. Note that (1) the flow dispersion is related to the analysis of the adequacy of the discussion, the flow dispersion is related to the analysis of the knowledge obtained:(1) the rotation flow is accompanied by the case, the previous turbulence viscosity correction method, the rotation flow turbulence retention is explained. (2)In the case of two-stage combustion, the two-dimensional axis symmetry value analysis is carried out. The air introduction for two-stage combustion is carried out. 3. Comparison of flow field in combustion furnace with rapid change of flow field in combustion furnace with rapid change of flow field in combustion furnace 3. The combustion characteristics of water and fuel, the suspension of droplets of 100 ~ 500μm, the test of heating and combustion equipment, and the measurement of the combustion characteristics of individual droplets of various fuels Results: The combustion process is divided into four areas: evaporation period of water, heating period, combustion period and combustion period. 4. The results of the analysis of the combustion of pulverized coal and petroleum system water are listed above.(1) The maximum value of the total air content of NO generated is obtained. The maximum value of the air content for two-stage combustion is obtained. (2)The amount of coal dust generated is equal to the average diameter of the spray droplets, and the delay time is equal to the initial velocity of the spray droplets.

项目成果

Nogami H.: "Simulation of Combustion Characteristics for 4 Kinds of Coals" 1989 Inter.Conf.on Coal Science. 1. 421-424 (1989)

Nogami H.：“4 种煤的燃烧特性模拟”1989 Inter.Conf.on Coal Science。

青木秀之: "スラリ-燃料の噴霧燃焼シミュレ-ション" 燃料協会誌. 68. 1053-1063 (1989)

Hideyuki Aoki：“浆状燃料喷雾燃烧模拟”日本燃料协会杂志 68. 1053-1063 (1989)。

三浦隆利: "乾留過程におけるコ-クス層内熱応力の推算" 燃料協会誌. 68. 1045-1052 (1989)

Takatoshi Miura：“碳化过程中焦炭层热应力的估算”日本燃料工业协会杂志 68. 1045-1052 (1989)。

Aoki H.: "Combustion Simulation of a Slurry Spray for Coals and Petroleum-derived Pitches in Three Different Types of Furnaces" 1989 Inter.Conf.on Coal Science. 1. 417-420 (1989)

Aoki H.：“三种不同类型熔炉中煤和石油衍生沥青的浆料喷雾的燃烧模拟”1989 年 Inter.Conf.on 煤炭科学。

三浦隆利: "閉空間内噴霧燃焼シミュレ-ション" ケミカル・エンジニアリング. 34. 48-56 (1989)

Takatoshi Miura：“封闭空间内喷雾燃烧的模拟”化学工程，34. 48-56 (1989)。