การสร้างแบบจำลองอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อด้วยแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์

A synthetic study of shell and tube economizer with computational fluid dynamics (CFD)

Name: จักรกฤษณ์ ขันทอง

keyword: อุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อ

ThaSH: วิศวกรรมความร้อน

Classification :.DDC: 621

; แบบจําลองทางคอมพิวเตอร์

; ประสิทธิผลทางความร้อน

; ก๊าซร้อนทิ้ง

Abstract: อุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อ เป็นอุปกรณ์ที่นําเอาก๊าซร้อนทิ้งจากหม้อน้ำ นํามาเพิ่มอุณหภูมิให้แก่น้ำก่อนเข้าสู่หม้อน้ํา เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อนให้แก่หม้อน้ำ แต่เนื่องจากการสร้างอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนต้องใช้เวลาและต้นทุนในการสร้างค่อนข้างมาก เพื่อให้ได้อุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนที่ เหมาะสมกับหม้อน้ำ ผู้วิจัยจึงได้ทําการวิเคราะห์ด้วยการสร้างแบบจําลองทางคอมพิวเตอร์ เพื่อศึกษาลักษณะการถ่ายเทความร้อนและประสิทธิผลของอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อ โดยมีวัตถุประสงค์ คือ 1) สร้างแบบจําลองอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อการถ่ายเทความร้อนของอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อน 2) เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิผล ระหว่างแบบจําลองกับการทดสอบจริง ซึ่งมีวิธีการดําเนินการวิจัยดังนี้ ขั้นที่ 1 ศึกษาและสร้างแบบจําลอง ของอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อที่มีเงื่อนไขเดียวกันกับอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนที่ใช้ในการทดสอบ และจําลองลักษณะการไหลและการถ่ายเทความร้อน ขั้นที่ 2 ทดสอบอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนเพื่อหาค่าสมรรถนะ ขั้นที่ 3 วิเคราะห์ผลและเปรียบเทียบประสิทธิผลของอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อ จากการทดสอบและจากการจําลอง ซึ่งจากการวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์และสถิติ เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิผลทางวิศวกรรม ผลการวิจัยพบว่า 1. แบบจําลองของอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อที่มีเงื่อนไขเดียวกับอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนที่ใช้ทดสอบ มีพื้นที่ผิวการถ่ายเทความร้อนส่วนเปลือก 6.21 ตารางเมตรและส่วนท่อ 3.55 ตารางเมตร มีความยาวส่วนเปลือก 1.8 เมตร ท่อมีความยาว 34 เมตร โดยก๊าซร้อนทิ้งจากปล่องไอเสียหม้อน้ำไหลอยู่ในแนวตั้งฉากกับกลุ่มท่อแบบแถวเรียง ที่ความเร็วก๊าซร้อนทิ้ง 6.75 – 7.95 เมตรต่อวินาที โดยมีอัตราการถ่ายเทความร้อนภายในส่วนเปลือกเฉลี่ย 7.3 กิโลวัตต์ และส่วนท่อเฉลี่ย และ 6.2 กิโลวัตต์ มีความดันลดภายในส่วนเปลือก 38 ปาสคาลและภายในท่อ 178 ปาสคาล 2. ประสิทธิผลทางความร้อนของอุปกรณ์อุ่นน้ําป้อนแบบเปลือกและท่อ จากการจําลองมีค่าสูงสุด 0.27 ที่ความเร็วก๊าซร้อนทิ้ง 6.75 เมตรต่อวินาที และอุณหภูมิ 310 องศาเซลเซียส ที่อัตราการไหล ของน้ำป้อนที่ 0.04 กิโลกรัมต่อวินาที เมื่อความเร็วก๊าซร้อนทิ้งเพิ่มขึ้นประสิทธิผลทางความร้อนมีค่า ลดลง และเมื่อเปรียบเทียบกับประสิทธิผลทางความร้อนที่ได้จากการทดสอบจริงมีค่าสูงสุด 0.30 ที่ เงื่อนไขเดียวกัน ซึ่งการทดสอบและการจําลองให้ผลใกล้เคียงกัน โดยมีเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์ การจําลองอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนแบบเปลือกและท่อให้ผลการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อน ใกล่เคียงกับการทดสอบจริงซึ่งจะนําไปสู่การพัฒนาและออกแบบเพื่อสร้างอุปกรณ์อุ่นน้ำป้อนให้มีประสิทธิผลสูงขึ้นและเหมาะสมกับหม้อน้ำต่อไป Shell and tube economizer is one type of heat exchangers used for recovering a exhaust gas from boiler to preheat a feed water of the boiler. To construct the economizer, it is however needed the time and costs. The development of computational simulation in order to understand heat transfer characteristics and effectiveness of the shell and tube economizer is therefore necessary prior to the construction of real systems. The objectives of this study were: (1) to develop computation models of the shell and tube economizer and study effects of operating parameters on heat transfer of the economizer, (2) compare/validate between the simulation and experimental results. The study was performed in three stage. In the initial stage the computational modelling of the economizer was developed based on actual operating condition. The second phase deal with an experimental testing. In the final stage, the simulated and experimented results were compared. The data was analyzed using mathematical equations and statistical analysis for comparison the engineering effectiveness. The results of this study were as follows: 1. The computational models of the shell and tube economizer was developed to have heat transfer area of 6.21 m2 for the shell and 3.55 m2 for the tube. The length of the shell was 1.8 m in length, whereas 34 m for the tube. The exhaust gas from boiler crossly flowed pass the tubes with velocity of 6.75–7.95 m/s. The heat transfer rate at the shell was 7.3 kW, while at the tube was 6.2 kW. The pressure drops across the outside 37 Pa and inside of the tube were 178 Pa, respectively. 2. As revealed by the numerical simulation, the maximum effectiveness of 0.27 when exhaust gas velocity of 6.75 m/s and temperature of 310 oC, while the flow rate of feed water was 0.04 kg/s. An increase of exhaust gas velocity resulted in a decrease of the effectiveness. Under such conditions, the effectiveness obtained from the experiment was found to be 0.30. The simulated results are in a good agreement with experimental results, indicated by 10% discrepancy. The simulation models of the shell and tube economizer provide the result which is comparable to that of the experiment. Therefore, it can be suggested that simulation results of the computational models can be used for designing process of the economizer for improving the effectiveness of the feed water systems.

มหาวิทยาลัยราชภัฏเพชรบุรี. สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: เพชรบุรี

Email: peerawat.phe@mail.pbru.ac.th

Name: เสนีย์ ศิริไชย

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: อุทัย ผ่องรัศมี

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2558

Modified: 2563-07-31

Issued: 2563-07-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: 621.4 จ216ก

tha

Level: Master's Deegree

Descipline: Mechanical Engineering

Grantor: Phetchaburi Rajabhat University

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

©copyrights มหาวิทยาลัยราชภัฏเพชรบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	78877_cover.pdf	174.8 KB	1	2020-09-08 02:05:05
2	78877_abstract.pdf	115.4 KB	1	2020-09-08 02:03:42
3	78877_acknowledgement.pdf	107.69 KB	1	2020-09-08 02:04:09
4	78877_content.pdf	248.1 KB	1	2020-09-08 02:05:12
5	78877_chapter1.pdf	677 KB	3	2022-05-18 13:45:41
6	78877_chapter2.pdf	1.1 MB	3	2022-05-18 13:44:46
7	78877_chapter3.pdf	2.14 MB	3	2022-05-18 13:46:30
8	78877_chapter4.pdf	717.17 KB	2	2021-05-04 18:44:04
9	78877_chapter5.pdf	140.65 KB	2	2021-05-04 18:44:13
10	78877_bibliography.pdf	94.75 KB	2	2022-05-18 13:46:23
11	78877_appendix.pdf	3.86 MB	2	2021-05-04 18:44:22
12	78877_biodata.pdf	54.07 KB	1	2020-09-08 02:05:51

ใช้เวลา

0.040309 วินาที