การพัฒนาหัวพ่นไฟวัสดุพรุนเชื้อเพลิงชีวมวลที่มีห้องเผาไหม้แบบหมุน

Development of the Biomass Porous Burners with Rotation of Combustion Chamber

Name: นิวัฒน์ เกตุชาติ

keyword: หัวพ่นไฟวัสดุพรุน

; ห้องเผาไหม้แบบหมุน

; เชื้อเพลิงชีวมวลอัดเม็ด

; Porous burner

; Rotary combustion chamber

; Pellet biomass

Abstract: ดุษฎีนิพนธ์นี้มีการศึกษาแบ่งเป็นสองส่วนที่สำคัญ ประกอบไปด้วย ส่วนแรกจะทำการศึกษา อิทธิพลของวัสดุพรุนด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อเลือกใช้วัสดุพรุนที่เหมาะสมต่อการใช้งาน เป็นหัวพ่นไฟมากที่สุด ส่วนที่สองจะเป็นการศึกษาทดลองหัวพ่นไฟวัสดุพรุนเชื้อเพลิงชีวมวลแบบหมุน สำหรับสมการควบคุมของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จะถูกดำเนินการด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขของ วิธีผลต่างแบบจำกัด วัสดุพรุนถูกสมมุติฐานให้อยู่ในระบบพิกัดหนึ่งมิติ มีการแผ่รังสีแบบวัตถุดำ พร้อมทั้งสามารถเกิดการดูดซับและเปล่งรังสีได้ อย่างไรก็ตามไม่คิดการกระเจิงของรังสีอุณหภูมิ ไร้หน่วยของสถานะของแข็ง และสถานะแก๊ส รวมทั้งฟลักซ์การแผ่รังสี จะถูกทำนาย อากาศไหลเข้ามีความเร็ว (uf อยู่ในช่วง 0.50 ถึง 1.25 m/s สแตนเลส 304 ถูกใช้เป็นวัสดุพรุนที่มีค่าความพรุน คือ 0.82, 0.79, 0.77 และ 0.72 ค่าความหนาเชิงแสงอยู่ในช่วง 1.25 ถึง 11.35 จากผลของการคำนวณโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์พบว่าค่า 0f , 0s และ Y มีค่าสูงสุด ที่สภาวะ 0 = 0.72 (PPI = 20), t0 = 11.35 (0.040m) ซึ่งจะนำไปใช้ในการทดลองต่อไป ในการทดลองหัวพ่นไฟวัสดุพรุนเชื้อเพลิงชีวมวลที่มีการหมุนของห้องเผาไหม้ ซึ่งห้องเผาไหม้มีขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง 150 mm และยาว 407 mm แบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนที่สำคัญ ประกอบไปด้วย ส่วนที่หนึ่งเป็นส่วนที่ป้อนเชื้อเพลิงชีวมวลที่ผสมคลุกเคล้ามาพร้อมกับอากาศ (Injection zone) และส่วนที่สองเป็นห้องเผาไหม้ (Combustion chamber zone) ที่มีการติดตั้งระบบขับเคลื่อนให้มี การหมุน ความเร็วรอบการหมุนของห้องเผาไหม้ จะทดลอง 4 ระดับ ได้แก่ 0, 0.5, 1.0 และ 1.5 rpm อัตราการจ่ายเชื้อเพลิง (QF) จะมี 3 ระดับ คือ 7.00, 9.46 และ 11.92 และอัตราการจ่าย อากาศ (QA) มี 3 ระดับ ได้แก่ 0.0056, 0.0083 และ 0.011 m3/s วัสดุพรุนที่เลือกใช้ทำมาจาก ตาข่ายสแตนเลสชนิด 304 จำนวนแผ่นของวัสดุพรุน (H) และจำนวนช่องว่างต่อหนึ่งนิ้ว (PPI) ที่ใช้ใน การทดลอง คือ 6 แผ่น และ 12 ตามลำดับพฤติกรรมการเผาไหม้ที่ทำการศึกษา คือ โครงสร้างทาง อุณหภูมิตลอดแนวความยาวของหัวพ่นไฟ (T) ปริมาณแก๊สไอเสีย (CO และ NOX) และประสิทธิภาพ ของการเผาไหม้ (.C) จากการทดลองพบว่า ระดับ T มีค่าสูงขึ้นตามที่เพิ่มขึ้นในช่วง = 0 ถึง 1.0 rpm แต่เมื่อ = 1.5 rpm กลับพบว่า T มีแนวโน้มลดลง สำหรับระดับ T จะเพิ่มขึ้นตาม QF และ QA ที่สูงขึ้นเนื่องจากระบบได้รับปริมาณเชื้อเพลิงและอากาศที่มากขึ้นเพียงพอ ส่งผลให้เกิด การเผาไหม้ที่ดีกว่า อย่างไรก็ตามปริมาณแก๊สไอเสีย คือ CO และ NOX มีค่าต่ำสุดและสูงสุด ที่สภาวะ QF = 9.46 kW และ QA = 0.0111 m3/s นอกจากนี้ค่า C ในดุษฎีนิพนธ์นี้ มีค่าสูงที่สุดเท่ากับ 94 % เกิดขึ้นที่สภาวะที่ = 1.0 rpm, QF = 9.46 kW และ QA = 0.0111 m3 /s

Abstract: This dissertation was divided into two parts. The first part was to investigate the significance of porous media with the mathematical model for selecting appropriately porous media in the porous burner. The second part was to conduct the experiment of the biomass porous burners with rotation of the combustion chamber. For the mathematical model, the governing equations were performed numerically using an implicit finite difference method. The porous media was assumed by a one-dimensional model, uniformly irradiated by blackbody radiation having the ability of absorption and emission. The scattering effect, however, is not taken into account in the calculation. The temperature profiles of solid and gaseous phase as well as the derivative of the net radiative heat flux of materials were predicted. The input air velocity is in the range of 0.50 to 1.25 m/s. ASUS 304 stainless wire-mesh are used as porous media in which porosity are 0.82, 0.79, 0.77 and 0.72 having pores per inch (PPI) of 8, 12, 16 and 20, respectively. The optical thickness is in the range of 1.25 to 11.35. From the results of calculations by mathematical models, it can be concluded that , s and had the highest value at = 0.72 (PPI = 20), = 11.35 (0.040m) which will be used as a condition for further experimental studies. In the experiment part, the combustion chamber had an outer diameter of 150 mm and a length of 407 mm. The burner was divided into two important zones. The first zone was the supplying of pellet biomass mixing with the air into the chamber (Injection zone). The second zone was a combustion chamber which a driving system of the rotation was installed. The rotating speed was examined in four levels: 0, 0.5, 1.0 and 1.5 rpm. The supplying fuel rate (QF) was also done in three levels: 7.00, 9.46 and 11.92 kW. The supplying air rate (QA) had three levels: 0.0056, 0.0083 and 0.0111 m3 /s. The 304 stainless steel was used as porous media. The layer of porous media (H) and pores per inch (PPI) were 6 layers and 12, respectively. The combustion behavior such as temperature change (T), exhaust gas (CO and NOx) and combustion efficiency (.C) were investigated. From the experiment, it was found that the level of T was raised from the increasing from 0 to 1.0 rpm but the T was dropped at = 1.5 rpm. The level of T was increased with QF and QA due to the quantity of fuel and air supplied into the system had sufficient leading to obtaining better combustion. However, the level of the exhaust gas of CO and NOX became, respectively, the lowest and highest at the condition of QF = 9.46 kW and QA = 0.0111 m3 /s. Moreover, the maximumc in all experiments of the dissertation gave 95.5 % at the conditions of = 1.5 rpm, QF = 9.46 kW and QA = 0.0111 m3 /s.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน. สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: นครราชสีมา

Email: ่jiraporn@rmuti.ac.th

Created: 2563

Modified: 2567-02-02

Issued: 2567-02-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล อีสาน

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	RMUTI_Yupawadee_Thes67-09.pdf	4.66 MB

ใช้เวลา

0.022642 วินาที