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ク リ ー ン 燃 焼 設 計 の た め の 予 測 性 の 高 い 解 析 ツ

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ク リ ー ン 燃 焼 設 計 の た め の 予 測 性 の 高 い 解 析 ツ ー ル
クリーン燃焼設計で
詳細化学反応を取り扱う
利点
ENERGICO シミュレーション・パッケージによって、燃焼動作の正確なシミュ
レーションのために、詳細な燃焼化学と数値流体力学(CFD)
をスムーズに結
び付けて利用できます。
この画期的なソフトウェア・ツールによって、複雑な数
値流体力学の解析結果を犠牲にすることなく、完全な燃焼反応メカニズムを
利用することができます。機能を最大限利用することで、ENERGICO シミュ
レーターは、複雑な反応速度論の専門理解を必要とせずに、詳細化学反応を
利用した燃焼システムの開発を加速することができます。
それによって、
システム設計を検証するための実機テストはより少ない回数
で、
より明確な指針を持って行うことができます。
ENERGICO シミュレーション・パッケージは、実質的にどの様な燃料を利用
しても、連続流燃焼システムの化学的パフォーマンスをシミュレーションする
ことができます。
適用分野:
ガスタービン燃焼器
ボイラーと加熱炉のバーナー
油田のフレアと焼却炉
ENERGICO シミュレーション・パッケージは、以下の重要な利点を持
っています:
最新燃焼器の迅速で正確なエミッション予測
燃焼室内の温度場の解析結果
火炎の吹き消えの特性を簡単に決定
動作条件(例えば燃焼パフォーマンスに対する燃料組成)
の変化による
影響評価
詳細化学反応による正確なエミッション予測の必要性
燃焼器の設計シミュレーションには、複雑な形状、乱流パターン、伝熱と詳細
化学が必要となります。CFDでは実形状で反応している流れをシミュレーショ
ンすることができますが、正確なエミッションと動作安定性をシミュレーショ
ンするためには、非常に単純で限定された化学モデルを使用しています。CFD
で典型的に使われる削減した化学反応メカニズムは、微量汚染物質(例えば
NOx、CO と未燃炭化水素:Unburned Hydrocarbons-UHC)を表現す
ることができません。
これらの化学種を分析するためには、何百の化学種と
何千の化学反応式を持った詳細な反応メカニズムが必要となります。
等価リアクタ・ネットワークを決定するために用いられるゾーン
ENERGICO ソフトウェアは、理想化された化学リアクタ
(反応器)
を、流れ場
にマッピングします。
それによって、微量化学種の生成と破壊をシミュレーショ
ンするために、効率的に詳細燃焼化学を適用することができます。等価リアク
タ・ネットワーク
(Equivalent Reactor Network-ERN)
とは、燃焼器内の
流れ場を完全混合型リアクタ
(Perfectly Stirred Reactors-PSR)
とプラ
グ・フロー・リアクタ
(Plug Flow Reactors-PFR)
の一連の接続で表現した
ものです。ENERGICOソフトウェアは、CFDシミュレーションの結果を、優先
的な流れ場と再循環領域を含んだERNに直接変換します。
正確な燃焼シミュレーションのステップ:
CGNS ファイルから CFD のソリューション結果を読み込みます
ERN を生成するために、詳細な化学メカニズムを選びます
CFD からインポートされた燃焼器の形状と流れ場
ENERGICO の専門アルゴリズムを使用してERNを自動生成するか、
フィ
ルタ・ツールを包括的に利用して、
カスタム・アルゴリズムを構築します
ERN をシミュレーションして、燃焼器の流れ場へ戻って、解析結果を表
示します
火炎帯をとらえ、Lean Blow Off 分析を行います
ENERGICO シミュレーション・パッケージは、
あらゆる手順の自動化したテ
ンプレートと、
ユーザー特有の要求に応えるための種々の構成オプションを
提供します。
種々のCFDコードのデータが利用可能
ENERGICO ソフトウェアは、一般的な商用 CFD コード
(例えば FLUENT、
STAR-CD とCFX)
とデータ互換性を持っています。ENERGICO パッケー
ジは、入力として標準的な CGNS ファイルを必要とするだけなので、実質的に
どんな CFD コードからのリンクでも簡単にできます。
自動生成された等価リアクタ・ネットワーク
CFD のソリューション結果から生成されたリアクタ・ゾーン
ERN に対応したCFDの結果表示
リーン・ブローオフ
(Lean Blow Off)分析
リーン・ブローオフ (LBO)は、低NOx 燃焼器設計で最も困難な燃焼安定性
の問題です。化学反応によって発生した熱が、吸入されてくる燃料と空気の混
合ガスを着火するには十分でなく、
これ以上火炎を維持できない時にLBOは
発生します。低NOx燃焼器設計では、NOx の下限は LBO による燃焼不安定
性にしばしば拘束されてしまいます。LBO の始まりを確認することは、燃焼シ
ステム設計で重要です。
この状態は、正確な化学と流体力学で決定されるの
で、大部分のCFDツールに固有の削減した化学メカニズムでは、必要な精度
を得ることはできません。
通常は、化学反応は混合より非常に速いため、燃焼安定性は混合の程度で決
まります。希薄燃焼では、火炎温度と反応速度が低下します。火炎温度の低下
によりNOx生成は抑制できる一方で、反応速度の低下はLBOによる消炎のリ
スク要因となります。ENERGICO シミュレーションパッケージは、
いつ LBO
が発生するかを予測するために、
ダムケラー数(化学反応と流体混合の時間
スケール比)
を計算し、消炎を判断します。
設計者がLBOに対するシステムの傾向を決定するために、ENERGICOシミュ
レーション・パッケージは、CFD 解析結果に基づく火炎前面を、燃焼室内の流
れ場の特定部分として認識します。
その位置での火炎の生存率を評価するた
めに、詳細な化学反応とCFDによる流れ場を使用した分析が実行されます。
ENERGICOソフトウェア製品サポート
オンサイト・トレーニング
専任のテクニカルサポート
化学反応メカニズムの開発サービス
(有償)
お客様の設計プロセスに合わせるためのカスタマイズ
リアクション・デザインについて
リアクション・デザインは、適用範囲が広く、
かつ使いやすいソフトウェア・シミ
ュレーション・ツール、化学反応モデルとコンサルティング・サービスを提供
しています。
それによって、輸送機関メーカーとエネルギー関連会社がクリー
ン・テクノロジーの目標を達成することを支援しています。
リアクション・デザ
インは、気相反応と表面反応のモデリングとシミュレーションの業界標準ソフ
トウェアの CHEMKIN と CHEMKIN-PRO ソフトウェアの独占的な開発と
販売を行っています。
さらに、
リアクション・デザインは、CFD プログラムの解
析能力を拡張するためのソフトウェアとして、CHEMKIN-CFD ソフトウェアパ
ッケージを提供します。
リアクション・デザインの国際的なエンジニア、化学者、
プログラマーは、分子レベルからプラント設備までマルチスケール工学にわた
っている専門知識を有しております。
リアクション・デザインが、最も複雑な化学的設計問題の解決をどの様に支
援できるかについて情報は、[email protected] に電子メールをお
送り頂くか www.reactiondesign.com で御確認下さい。
Reaction Design Japan
リーン・ブローオフ解析のための火炎認識
リアクション・デザイン・ ジャパン株式会社
〒160 – 0023 東京都新宿区西新宿6-10-1
日土地西新宿ビル18F
最小限のコンピュータ・システム必要条件
64ビットオペレーティングシステム(Windows XP/Vista または Linux)
6GB の RAM
インストールのための 300MB のディスク領域と追加のデータファイルの
記録領域
有効な CHEMKIN-PROソフトウェア・ライセンス
©2015, Reaction Design and CHEMKIN are registered trademarks of Reaction Design.
CHEMKIN-PRO, CHEMKIN-CFD and ENERGICO are trademarks of Reaction Design.
www.reactiondesign.com
電話
03-3342-8880
Fax
03-5324-7308
お問い合わせ
[email protected]
技術サポート
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