การศึกษาการผสมภายในหัวเผาน้ำมันเชื้อเพลิงเหลววัสดุพรุนโดยการใช้ Particle Image Velocimetry

Study of the Mixing within Liquid Fuel Porous Burner By Using Particle Image Velocimetry

Name: อรรณพ ประวีณวิสารท์

Name: Unnop Praweenvisan

keyword: วัสดุพรุน

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาเพื่อค้นหารูปแบบการจ่ายอากาศที่เหมาะสมสำหรับการเผาไหม้น้ำมัน เชื้อเพลิงเหลวภายในหัวเผาวัสดุพรุน รุปแบบการจ่ายอากาศที่แตกต่างกันจะส่งผลโดยตรงต่อ ระดับความรุนแรงของการผสมที่เกิดขึ้นภายในห้อมเผาไหม้ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งต่อการ กำหนดสมรรถนะการเผาไหม้ภายในหัวเผา ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงทำการศึกษา โดยการทดลอง ถึงอิทธิพลของรูปแบบการจ่ายอากาศในรูปแบบต่างๆที่ส่งผลต่อระดับความเข้มของความปั่นป่วน (Turbulence Intensity) ทั้งรูปแบบการจ่ายอากาศที่ทำให้เกิดการไหลแบบหมุนควง (Swirling Flow) และเกิดการไหลแบบวงแหวน (Annular Flow) รวมถึงอิทธิพลของจำนวนชั้นวัสดุพรุน (Porous) ที่วางเรียงซ้อนกันแบบสุ่มอยู่ภายในห้องเผาไหม้ โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพอานุภาค (Particle Image Velocimitry, PIV) แบบ 2 มิติ เพื่อศึกษาพฤติกรรมการไหลและการผสมเชื้อเพลิงของอากาศ ที่เกิดขึ้นภายในห้องเผาไหม้ ในการศึกษาทำการจำลองหัวเผาและห้องเผาไหมด้วยพลาสติกและ อะคริลิกใสและแทนกะแสของไอน้ำมันเชื้อเพลิงด้วยอากาศที่มีเลขเรย์โนลส์เดียวกัน ทำการทดลอง ภายใต้อุณหภูมิห้องโดยไม่มีการเผาไหม้ (Cold Test) ซึ่งให้สภาวะการทำงานเทียบเท่ากับการทำงาน จริงของหัวเผาที่อัตราการป้อนเชื้อเพลิงเท่ากับ 5 kW และอัตราส่วนมูล ? ตั้งแต่ 0.4 ถึง 0.8 จากการ ศึกษาการจ่ายอากาศแบบหมุนควง พบว่ารูปแบบการไหลที่เกิดขึ้นภายในห้องเผาไหม่ตามแนวแกน มีลักษณะการไหลหมุนควงเกิดขึ้นที่ขอบด้านนอกมุ่งสู่ปากทางออกส่วนบริเวณแกนกลางเกิดการไหล ย้อนกลับเกิดขึ้นโดยรูปแบบการจ่ายอากาศที่เหมาะสมที่สุดคือจ่ายเข้าห้องเผาไหม้แบบ 4 ทิศทางทำมุม การจ่าย 75 องศากับแนวเส้นสัมผัสห้องเผาไหม้ซึ่งให้ค่าความเข้มข้นของความปั่นป่วนสูงและจะเพิ่ม สูงขึ้นตามอัตราการจ่ายอากาศที่เพิ่มขึ้น สำหรับในกรณีการจ่ายอากาศแบบวงแหวนโดยการปรับเลื่อน ระยะหัวเผา (Xpb) ให้ยื่นเลยช่องจ่ายอากาศ พบว่าอากาศที่จ่ายเข้าห้องเผาไหม้จะไหลเข้าผสมกับเชื้อ เพลิงที่ออกมาจากหัวเผาตามแนวแกนอย่างต่อเนื่องตลอดความยาวห้องเผาไหม้ซึ่งทำให้เกิดลักษณะ การเผาไหม่ที่เป็นแบบลำดับขั้น (Stage Combustion) อย่างต่อเนื่องได้ โดยที่ระดับความเข้มข้นของ ความปั่นป่วนที่เกิดขึ้นยังคงมีค่าที่สูงแต่จะเปลี่ยนไปอยู่ในระนาบตามแนวรัศมี (Radial Plane) นอกจาก นี้ ยังพบว่าการติดตั้งชั้นวัสดุพรุนสามารถช่วยส่งเสริมระดับความเข้มข้นของความปั่นป่วนให้มีค่าสูง ขึ้นซึ่งจะช่วยให้เชื้อเพลิงและอากาศเกิดการผสมกันเป็นอย่างดี

Abstract: An experimental study to find the optimum configuration of air injection for liquid fuel porous burner is performed. A proper configuration of air injection directly impacts the level of mixing between fuel and air inside the combustor, which is the key parameter for designing of high performance burner. The effect of air injection configurations on the mixing level is therefore studied systematically by an investigation of flow pattern and turbulent intensity inside the combustor. Two Dimensional Particle Image Velocimetry (PIV) technique is applied for this investigation. Both of a swirling- flow and an annular-flow injection with various configurations are visualized and compared. The burner head and combustion chamber are simulated by plastic and transparent acrylic tubes, respectively, to allow an optical visualization. A cold-test measurement at ambient temperature is performed by an injection of compressed air in place of fuel vapor, with a conservation of Reynolds number. An equivalent of the practical operating conditions, i.e. firing rate of 5 kW and fuel equivalence ratios in the range of 0.4 to 0.8, are carried out. The results show a swirling-flow injection of air produces a swirling-motion near the combustor wall, while the reverse flow is occurred along the axial axis of the chamber. The four ways air injection with a 75 degree to the tangential direction of the chamber yields the highest turbulent intensity in the axial plane. The annular flow injection, in the other hand, produces a staged-like combustion by a continuing mixing of an annular air injected with an axial-flow fuel stream. The high level of turbulent intensity is produced in the radial plane of observation. In addition, the insert of a porous media layer inside the combustion chamber significantly improves the mixing of air and fuel.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: สำเริง จักรใจ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2552

Modified: 2557-02-27

Issued: 2553-08-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: MEE2082

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	MEE2082-2.pdf	3.61 MB	62	2023-02-14 14:42:13
2	MEE2082-1.pdf	2.22 MB	59	2019-07-10 20:55:23
3	MEE2082ab.pdf	98.06 KB	29	2019-06-12 09:40:16
4	MEE2082-3.pdf	3.13 MB	48	2019-07-10 20:56:39

ใช้เวลา

0.031755 วินาที