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文献
J-GLOBAL ID:200902200350601598   整理番号:09A0173364

微粉炭燃焼炉内における粒子挙動の解明-レーザドップラ流速計を用いた粒子速度測定システムの開発および燃焼反応が粒子挙動に与える影響の解明-

Clarification of Particle Behaviors in a Pulverized Coal Combustion Furnace-Development of the particle velocity measurement system using LDV and clarification of influence of combustion reaction on particle behaviors-
著者 (5件):
資料名:
号: M08004  ページ: 26P  発行年: 2009年01月 
JST資料番号: L5636A  資料種別: 逐次刊行物 (A)
記事区分: 原著論文  発行国: 日本 (JPN)  言語: 日本語 (JA)
抄録/ポイント:
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本研究では,石炭燃焼試験炉に適用可能なレーザドップラ流速計(LDV)を用いた粒子計測技術を構築した。LDVはレーザ光を用いて流れを乱すことなく任意の点における粒子速度を測定する装置であり,本研究では,燃焼炉内にLDVプローブを挿入して強いレーザ光強度と短い焦点距離で粒子速度計測を行える,挿入計測ユニットを開発した。微粉炭燃焼では火炎中のすすや粒子からのふく射の影響が大きいため,LDVプローブ内の光学部品の温度が上昇しやすく,レーザの焦点がずれたり,受光信号強度が低下したりする恐れがある。そのため,ジャケットの水冷に加え,ジャケット内部のLDVプローブが保持されている部分に冷却空気を流すことで,LDVプローブの効果的な冷却を行う構造とした。また,挿入計測ユニットによる測定精度を検証するため,ビームエキスパンダを用いた外部計測ユニットによる非燃焼時の粒子速度計測も行った。炉中心軸方向と鉛直方向の2次元粒子速度計測から得られた結果は次の通りである。(1)非燃焼時において,冷却プルーブを炉内に挿入することによる炉内の流れ場に対する影響は小さい。(2)バーナ出口に一番近いZ=0.26mの位置では,2次・3次空気に旋回を与える風箱内部の偏りの影響で空気の流れは完全に軸対象にならず,Z≧0.61mの位置では,ほぼ軸対象の粒子速度分布が得られた。(3)軸方向平均粒子速度は,非燃焼時と燃焼時で大きく異なり,特にバーナ出口からの距離0.61m及び0.99mの位置における炉中心軸上の軸方向平均粒子速度は,非燃焼時には負の燃焼時には正の値になる。これは,燃焼時のガス膨張効果によって,1次空気管からの流れの軸方向貫通力が増しているためである。(4)時間平均した軸方向粒子速度が正となる点でも,瞬間的な軸方向粒子速度が高い頻度で現れ,粒子速度の変動が非常に大きい。また燃焼時は非燃焼時に比べ変動が大きい。(5)粒子速度変動の軸方向成分と鉛直方向成分の差異(非等方性)はバーナから離れたところでは小さく,バーナ近傍で大きい。バーナ近傍の粒子挙動を正確に再現するためには,LES法等の気相の乱流の非等方性を考慮できるCFDシミュレーション手法を使う必要がある。(6)非等方性パラメータK1(粒子速度変動の非等方性の強さ)がLES/RANS連携計算の分割領域を決める際の一つの判断基準である。
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分類 (1件):
分類
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火力発電 

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