拡散燃焼

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拡散炎では、燃焼は炎の表面、つまり燃料と適切な濃度の酸素が接触する部分(燃焼限界)でのみ起こる。炎の内部には未燃焼の燃料が存在する。これは予混合燃焼とは逆である。火口から噴き出す燃料(おそらく灯油)と、高熱による強い対流が組み合わさることで、乱流拡散炎が発生する。

拡散燃焼(かくさんねんしょう)(: Diffusion combustion)とは、燃焼の一形態。燃焼の維持に必要な酸素が炎の外から拡散によって入ってくる形式のものであり、火災ジェットエンジン工業炉バーナーなど、最も多く見られる現象である。発火(自己着火)と熱膨張を利用したディーゼルエンジンは超拡散燃焼と呼ばれる。

対してあらかじめ酸素と混合した可燃性気体(混合気)の燃焼形態を予混合燃焼と呼ぶ。

拡散燃焼と予混合燃焼との相違は、ブンゼンバーナーを考えてみれば理解しやすい。ブンゼンバーナーは下部にねじで調節する隙間である空気供給口があって、可燃ガスと酸素源である空気とがあらかじめ混合されて送られ燃焼する。これが予混合燃焼である。

ブンゼンバーナーの空気供給口を閉めて空気が入り込まないようにすると、バーナーの管口からは可燃ガスだけが噴出し、周囲の空気が両側から火炎面に回って互いに拡散しあって混合しながら燃焼範囲の濃度になった部分で火炎をあげて燃焼を続けていく。この燃焼は、周囲の空気の供給によって行われているので、定常燃焼となって爆発はしない。

しかし実際には予混合火炎と拡散火炎とは区別がつきにくい。なぜなら、ブンゼンバーナーで完全な予混合火炎を作っておき、次に空気供給口を少しずつ閉めて空気供給を徐々に減少させていくとき、完全な拡散火炎が作られるまでの経過を観察しても2つの境界の特定が困難だからである。

層流拡散火炎と乱流拡散火炎

参考文献

関連項目

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