微粉炭燃焼場における輻射伝熱モデルの開発 Development of Radiative Heat Transfer Model for Pulverized Coal Combustion

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抄録

微粉炭粒子群の輻射物性を総合的に評価可能な減衰効率を適用した輻射伝熱モデルを開発した.近赤外用FT-IRによる赤外吸収スペクトル法で粒子群の赤外線透過率を測定し,電磁理論により透過率から輻射エネルギーの吸収と散乱の影響を含めた減衰効率を算出した.微粉炭乱流燃焼実験炉に対して微粉炭燃焼と輻射伝熱を連成したシミュレーション解析を行い,解析結果と測定結果の比較から提案した輻射伝熱モデルの解析精度を評価した.解析は粒子による輻射を考慮しないモデル,粒子による輻射を粒子放射率で考慮するモデルおよび開発した輻射伝熱モデルで実施した.バーナノズル近傍における微粉炭粒子は,燃焼領域から伝播してきた輻射エネルギーを吸収して予熱されるので,輻射伝熱による影響は着火位置と火炎部分の温度勾配の違いとなって現れた.着火領域の昇温パターンを最も精度良く解析可能できたのは,微粉炭粒子の輻射物性として減衰効率を用いた場合であり,提案した輻射伝熱モデルの妥当性が明らかとなった.

A radiative heat transfer model for pulverized coal combustion was developed. The monochromatic extinction of pulverized coal particles dispersed in liquid paraffin wax was measured spectroscopically by using FT-IR. The effects of absorption and scattering could be expressed by the extinction efficiency, which was calculated from electromagnetic theory. The extinction efficiency was applied to the developed radiative heat transfer model. To evaluate the accuracy of the developed radiative transfer model, radiative heat transfer and combustion analyses of a turbulent pulverized coal-fired furnace (coal feed 6 kg·hr<sup>−1</sup>) were carried out. Calculations were performed for three cases: without radiative heat transfer, with the radiative heat transfer model in which the particle emissivity is assumed to be a function of unburned carbon, and with the developed radiative heat transfer model. The influence of radiative heat transfer appeared particularly as differences in the ignition position and the relaxation of the temperature gradient around the flame zone, because the preheating effect of coal particles near the burner nozzle is enhanced by the absorption of radiation energy propagated from the combustion area. The calculated temperatures agreed with measurements when the developed radiative heat transfer model was applied. This proves the accuracy of the developed radiative heat transfer model in which the extinction coefficient is used to express the radiative properties of pulverized coal clouds.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 34(3), 344-350, 2008-05-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  21件

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被引用文献:  1件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021110872
  • 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
    9520638
  • 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  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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