การจำลองซีเอฟดีของเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงในการเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปิง

CFD SIMULATION OF FUEL REACTOR IN CHEMICAL LOOPING COMBUSTION

Name: รติกร ศรอำพล

ThaSH: เครื่องปฏิกรณ์เคมี

ThaSH: เครื่องปฏิกรณ์เคมี -- แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Abstract: ในงานวิจัยนี้ได้ทำการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเครื่องปฏิกรณ์วงปฏิกิริยาเคมีฝั่งเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงขึ้น โดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเป็นเครื่องมือด้วยโปรแกรม ANSYS Fluent เพื่อจำลองภาวะการไหลแบบไม่เกิดปฏิกิริยาเคมี (Cold flow) พบว่าพฤติกรรมอุทกพลศาสตร์จากแบบจำลองมีความสอดคล้องกับผลการทดลอง ผลการทดลองพบว่าตัวแปรดำเนินการที่ส่งผลต่อค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของสัดส่วนโดยปริมาตรของของแข็งในแนวแกนคือ  ความเร็วแก๊สป้อนเข้า  สมบัติทางกายภาพของของแข็ง ขนาดอนุภาค ความหนาแน่นของอนุภาค ความสูงเบดเริ่มต้น  อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความสูงเบดเริ่มต้น อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความหนาแน่นของแข็ง อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความเร็วแก๊สป้อนเข้า และอันตรกิริยาระหว่างความสูงเบดเริ่มต้นและความเร็วแก๊สป้อนเข้า  และตัวแปรที่ส่งผลต่อค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของสัดส่วนโดยปริมาตรของของแข็งในแนวรัศมีคือ ขนาดอนุภาค ความหนาแน่นของอนุภาค  ความสูงเบดเริ่มต้น อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความหนาแน่นของแข็ง และอันตรกิริยาระหว่างความเร็วแก๊สป้อนเข้าและความสูงเบดเริ่มต้น จากนั้นเพิ่มแบบจำลองปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะนิกเกิลออกไซด์และแก๊สเชื้อเพลิงโดยใช้แบบจำลองแบบแกนกลางหดตัว ( Shrinking core model)  เพื่อศึกษาการเดินระบบเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมี จากการศึกษาผลของตัวแปรดำเนินการเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีพบว่า ความเร็วแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า ส่งผลต่อค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สเชื้อเพลิง โดยภาวะที่เหมาะสมที่ส่งผลต่อค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สเชื้อเพลิงมากที่สุดคือ  ขนาดอนุภาค 150 ไมครอน อัตราส่วนความสูงเบดเริ่มต้นต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องปฏิกรณ์ 0.75 เท่า   อุณหภูมิแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า 873 K และความเร็วแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า 1.5 เท่าของความเร็วต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟลูอิไดเซชัน 

Abstract: In this work, mathematical model of fuel reactor in chemical looping was developed by CFD using ANSYS FLUENT. The cold flow model was simulated for understanding its hydrodynamic behavior. It was found that the results was consistent with the experimental data. The results showed that gas velocity, particle density, particle diameter, initial bed height and the interaction between particle diameter and initial bed height; between particle diameter and particle density; between particle diameter and gas velocity and between initial bed height and gas velocity had affected on standard deviation of solid volume fraction in axial direction. For the radial direction, the results showed that particle diameter, particle density, initial bed height and the interaction between particle diameter and particle density and between initial bed height and gas velocity had affected on standard deviation of solid volume fraction in radial direction. For hot flow model when the chemical reaction took place, shrinking core model was used to express the conversion of nickel oxide with fuel gas. The operating parameter that had affected on syngas conversion was gas velocity. The parameters that affected on optimum condition for obtaining maximum syngas conversion were nickel oxide particle diameter 150 micron, ratio of initial bed height to diameter column 0.75, syngas temperature 873 K and 1.5 times of minimum fluidization velocity.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: พรพจน์ เปี่ยมสมบูรณ์

Role: ที่ปรึกษา

Name: เบญจพล เฉลิมสินสุวรรณ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2557

Modified: 2559-03-14

Issued: 2559-03-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีเทคนิค

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5572233623.pdf	4.17 MB	21	2020-12-03 23:01:36

ใช้เวลา

0.039065 วินาที