燃焼炉に水冷サクション・パイロメータを挿入した場合の温度測定誤差の数値解析的検討 A Numerical Investigation of Temperature Measurement Error upon Insertion of a Suction Pyrometer into a Combustor

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抄録

本研究では,燃焼炉内における温度および化学種濃度を測定する場合に用いられる水冷されたサクション・パイロメータ(S.P.)を炉内に挿入した場合に生じる温度測定誤差について数値解析を用いて定量的に把握した.具体的には寸法および投入熱量の異なる2種類のガス燃焼炉を対象とし,実験で行われるようなS.P.を炉内に挿入した状態を解析上で再現し解析を行った.実験炉を想定した投入熱量3.71 kWの燃焼炉にS.P.を挿入した場合,温度測定誤差は300 K以上と多大であるばかりでなく,燃焼状態自体が変化した.一方で,投入熱量14.8 kWと4倍にした燃焼炉にS.P.を挿入した場合,温度測定誤差は30 K程度であり,燃焼状態にもさほど変化はなかった.そのため,実験炉クラスのガス燃焼炉では,水冷されたS.P.を用いるべきではないものと考えられる.また,熱損失が生じる熱移動現象についても把握するため,S.P.近傍の伝熱現象の把握を試みた結果,S.P.による熱損失の85%程度はふく射伝熱によるものであった.S.P.による熱損失を小さくし,温度測定誤差を小さくするためには,S.P.による熱損失を投入熱量に対して十分小さくする,S.P.表面に放射率の大きい材料を用いるかS.P.の厚みを増加させ,S.P.の表面温度を増加させるなどの対策が考えられる.

This paper presents a numerical analysis and a quantitative investigation of the experimental error in temperature measurement caused by insertion of a water-cooled suction pyrometer for measuring temperature and gas concentration in a combustor. Two gas combustors of different size and input heat with and without a suction pyrometer were numerically analyzed. The major factor causing experimental error in temperature measurement is heat loss in the suction pyrometer. In a small gas combustor with low input heat of 3.71 kW, combustion phenomena in the combustor were changed by insertion of the pyrometer, and large temperature differences of about 300 K were observed. On the other hand, in a large gas combustor with high input heat of 14.8 kW, no large temperature differences were found. Thus, a water-cooled suction pyrometer should not be used for the temperature measurements in a small experimental combustor. The quantities of heat loss and heat transfer phenomena around the suction pyrometer were also investigated. By comparing convective and radiative heat transfer, the latter was found to account for about 85% of the heat loss in water-cooled suction pyrometer. In order to decrease the heat loss and the experimental error in the suction pyrometer, the heat loss in the suction pyrometer should be much smaller than the input heat. Material with large emissivity should be used for the surface of the suction pyrometer, or the thickness of the suction pyrometer should be large enough to increase its surface temperature.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 32(6), 494-499, 2006-11-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  12件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018401814
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    8581746
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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