燃焼生成物の発生・消滅機構の解明

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本研究では,焼焼における生成物の発生・消滅機構を速度論的立場から解明し,効率的な燃焼制御ならびに汚染物質の低減のための基礎的知見を得ることを目的とするもので,主に次の事項について研究した.1.すでに提案したすす生成理論を発展させ,ポリアセチレンおよび炭素蒸気を経由して生成する炭素クラスタ-を考慮した動力学的理論を提案した.さらにレ-ザ-シ-ト法により噴流および噴流火炎内の乱れ渦の生成状況を瞬間撮影し,拡散火炎内の乱れ渦の状態について論じた.2.炭素クラスタ-作成反応装置を用いて実験的に検討して次の結果を得た.炭化水素は蒸発用レ-ザ-照射により固体表面でプラズマ化されて分解し,生成した炭素質ラジカル等が成長して高質量炭素クラスタ-を生成する.炭素クラスタ-の生成速度は十分速く,周囲の炭化水素の効果を受けにくい.カ-ボンロッドの蒸発により,エキスパンダ-外部にまで微粒子の存在が確認される.3.火炎中で生成するすす粒子の成長および酸化の機構を調べるため,カ-ボンブラックを飛散させたAr中にH_2OもしくはO_2を加えて,無声放電反応装置に導いて実験した。その結果,炭素の酸化にはO_2よりもH_2Oのほうが効果的であり,酸化剤としてH_2Oを加えたときに生成するOH濃度はH_2O濃度にとともに増加するが,炭素酸化量はH_2Oが過剰になると減少した.一方,O_2を加えたときに生成するO原子濃度はO_2濃度に依らず一定であり,また炭素酸化量もO_2濃度に依らない.4.アセチレンー空気予混合火炎ならびに拡散火炎で生成するベンゼン環を反応動力学的に解析した.それによると,予混合火炎では当量比が増すにつれて,PAHが生成しやすくなる.火炎温度が低下するとベンゼン環の濃度ピ-クは減少するが,生成量は増加する.拡散火炎では燃料側に酸素を添加するとベンゼンの生成速度が増す.