向流操作における充填層燃焼に対する固体燃料形状の影響 Effect of Particle Shape on the Reverse Combustion Process of a Packed Bed

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抄録

向流充填層燃焼操作での燃焼過程に及ぼす燃料粒子の径および形状の影響を実験的に検討することを目的として,厚さが同一でアスペクト比および大きさの異なる長方形紙片をモデル燃料粒子として実験的検討を行った.検討ではガス燃焼が生じず固体表面反応だけが起き,かつ,燃焼が持続するガス流速範囲を対象とした.<br>実験の結果,そのガス流速範囲内では同じガス流速であっても,燃焼面進行速度は紙片に依って異なるが,その違いは紙片形状の一部の特徴を表わす幾何学的形状因子では表わせないことがわかった.この紙片形状による燃焼面進行速度の差違は,表面反応において有効な表面積の差によって生じると仮定し,流体透過法により各燃料粒子の有効比表面積を測定し,実験結果を整理したところ,一定ガス流速での燃焼面進行速度は紙片の形状に関わらず有効比表面積が大きいほど大きくなることがわかった.このことは,この有効比表面積が,本実験条件において,燃焼面進行速度を支配する表面反応速度を表している事を示唆する.<br>さらに,有効比表面積から算出できる有効球相当径を代表値として,相似則からJ因子を用いて物質移動係数を求めた.結果,燃焼面進行速度は粒子形状,供給ガス流速によらず物質移動係数と相関できることがわかった.このことは,燃料形状の燃焼過程に与える影響は流体透過法により評価できることを示す.

The effect of fuel particle shape on the combustion front propagation rate of the reverse combustion in a packed bed was studied experimentally. We used shredded rectangular papers having different aspect ratio and size as model particles. Our discussion focuses on the combustion in which the surface reaction is dominant.<br>Experimental results showed that the combustion front propagation rates under constant gas velocity depended on the particle shape, but had no correlation with geometric parameters such as length, area and aspect ratio. We presumed that the difference in propagation rate depending on the particle shape was attributable to the difference in effective surface area in the surface reaction. Then, we estimated the effective specific surface area through the permeability method. It was found that the combustion front propagation rates at consrtant gas velocity increased with the effective specific surface area. This fact implies that the effective specific surface are are presents the difference in surface reaction rates dominating the combustion propagation rate under our experimental conditions.<br>Furthermore, we estimated the mass transfer coefficient by means of analogy of j-factor. In the estimation, we defined the effective equivalent diameter calculated from the effective specific surface area as the representative length of the fuel particle. As a result, it was found that the propagation rate correlated with the mass transfer coefficient estimated by the effective equivalent diameter, independently of the particle size, shape and gas velocity. This fact shows that the effect of the particle shape on the combustion front propagation rate in a reverse combustion process of a packed bed can be evaluated by the permeability method.

収録刊行物

  • 化学工学論文集

    化学工学論文集 29(4), 500-507, 2003-07-20

    公益社団法人 化学工学会

参考文献:  8件中 1-8件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10013411027
  • 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
    6655227
  • 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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