SeqondaryiPir
3000
2000
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ト■■
=;
ロ.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
EquIValence ratio
■
(a)ふく射を全く考慮しない場合
〉く
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75
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め'B
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 EqulValence ratio
t
(b)ふく射のみ考慮し､巧別又を無視した場合
100
0 00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
EqulValence ratio
■
(c)ふく射､特別又ともに考慮した場合 図2‑28 ふく射計算のNOx排出量への影響
達することを考慮すると､自己吸収を考慮することは不可欠であるといえる｡
2.4.3 燃焼器形状および作動条件の影響
前項で示したように､自己吸収まで考慮したふく射計算によって､ NOx排出量がほぼ予 測可能であることが明らかになった｡本項では,さらに､燃焼器形状あるいはその作動条 件を大きく変えた場合について実験結果と比較検討した結果を示す｡
(1)燃焼器形状の影響
今回計算対象とした燃焼器は､図2‑24に示したように､ 2次空気が燃焼室中心付近の高 温領域まで到達していないことが明らかになった｡これらの結果をもとに､図2‑29に示す
改良が進められている【15]｡燃焼器1は前節までの検討に用いてきたものである｡一方､
燃焼器2は､ 2次空気導入部分を4箇所にまとめ､しかも燃焼室内に突き出す構造とした ものであり､ 2次空気の噴流を強くすることによって､主室中心軸付近の高温部分を冷却 し､低NOx化を狙ったものである｡数値解析に対して最も期待が大きいのが､このよう な燃焼器形状の改良における利用である｡従来､燃焼器開発は､主に実験によって試行錯 誤的に進められてきたが､数値解析が利用できれば､実験や試作の回数が減少し効率良い 開発ができるとともに､開発コストの低減が可能になる｡そこで､この燃焼器2について､
NOx排出量の計算を実施し､狙い通りの効果が得られるかどうかの予測と､さらに実際に 実験で得られたNOx排出量と比較した｡これにより､本研究で開発した数値解析手法が､
実際の燃焼器開発に適用可能かどうかを検討することにした｡計算条件は燃焼器1と同じ であるが､圧力は150kPaのみとした｡
燃焼器1および2の速度および温度分布の比較を図2‑30に示す｡燃焼器2では､ 2次 空気の噴流により主室の中心軸付近の高温領域はほとんど無くなっており､温度分布がよ
り均一に近づいている｡この計算結果からは､ほぼ狙い通りの効果が得られているといえ る｡一方で､燃焼器1と比較して主室に入った後の高温の燃焼ガスは主室壁付近を流れる 傾向を示す｡温度分布への当量比の影響を調べたのが図2‑31である｡副室のみでほぼ燃焼 が完結している当量比0.07では,高温領域には大きな違いはみられない｡当量比が大きい とき程､ 2次空気導入構造を変更した影響が大きい結果となっている｡
図2‑32に､燃焼器1と2のNOx排出量の傾向を､実験結果と比較して示す｡まず､計
算結果についてみると､当量比が小さい場合には､ 2つの燃焼器にほとんど違いがみられ ない｡それに対して､当量比が大きいときは､大幅にNOx排出量が低下する結果となって いる.一方､実験結果をみると､当量比が約0.1以下では､やはり2つの燃焼器にほとん
SecondaⅣ
Combustor
Secondary
DIIut10n alr
Combustor
図2‑29 燃焼器形状の比較 燃焼器‑1 :従来の形状
燃焼器‑2 : 2次空気導入形状を変更
(a)燃焼器1
(b)燃焼器2
100 (m/s) 500 Tenperature (q
=:=
3000
園2‑30 燃焼器1､ 2の速度および温度分布の比較 (ふく射計算有り､当量比:0.26､圧力: 150kPa)
当呈比: o.o7
当呈比:o.13
(a)燃焼器1
当呈比: o.26
500 Tmperdu re
(K)
3000図2‑31当量比の温度分布への影響
(b)燃焼器2