การศึกษาผลของการให้ความร้อนของเตาแก๊สแรงดันสูงแบบประหยัดด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ

วิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์เพื่อทำการศึกษาประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาแก๊สแรงดันสูง แบบประหยัดโดยเทคนิคการไหลแบบหมุนวนด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ร่วมกับการทดลอง ซึ่งใช้โมเดลในรูปแบบการไหลแบบปั่นป่วน Standard k คำนวณร่วมกับการเผาไหม้แบบ Eddy dissipation combustion model และทำการศึกษาอิทธิพลของความดันของแก๊สแอลพีจี การหมุนวนของหัวเตา ระยะความสูงระหว่างกันภาชนะกับหัวเตา และรูทางออกหัวหัวเตาต่อพฤติกรรมการเผาไหม้ จากการจำลอง CFD พบว่า แบบจำลองมีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยกว่าร้อยละ 8 และ 13.3 เมื่อเปรียบเทียบจากการวัดความเร็วและอุณหภูมิจากการทดลอง ตามลำดับ โดย แบบจำลองแสดงให้เห็นพฤติกรรมการไหล การเผาไหม้และการถ่ายเทความร้อนไปยังภาชนะได้อย่างชัดเจน และเมื่อความดันแก๊สแอลพีจีเพิ่มสูงขึ้น ความเร็วของอากาศส่วนแรกจะมีค่าสูงขึ้น ซึ่งมีความเร็วสูงเท่ากับ 2.36 m/s ที่ความดัน 1.2 bar และเมื่อพิจารณาการเผาไหม้ พบว่า อุณหภูมิจะมีค่าสูงขึ้น เมื่อความดันแก๊สแอลพีจีเพิ่มสูงขึ้น โดยจะมีอุณหภูมิสูงสุดเท่ากับ 1320 K ที่ความดัน เท่ากับ 1.2 bar บริเวณกึ่งกลางของหัวเตา โดยลักษณะเปลวไฟที่ได้จากแบบจำลองมีลักษณะคล้ายกันกับเปลวไฟที่ได้จากการทดลอง และเมื่อทดสอบประสิทธิภาพเชิงความร้อนพบว่า เมื่อความดันแก๊สแอลพีจีเพิ่มสูงขึ้น ประสิทธิภาพเชิงความร้อนจะมีค่าลดต่ำลง โดยมีค่าสูงเท่ากับร้อยละ 43.9 ที่ความดัน 0.6 bar นอกจากนี้ยังทำการศึกษาอิทธิพลของการหมุนวนด้วยการปรับมุมของหัวเตาแบบดั้งเดิม CB-I116-S00 ที่มีมุมเงย (Incline angle: ) เท่ากับ 116 องศา และมุมเอียง (Swirl angle: ) เท่ากับ 0 องศา ปรับเปลี่ยนเป็นเตา SB-I085-S15, SB-I090-S0, SB-I085-S00, SB-I116-S15 และ SB-I090-S15 จากแถบสีอุณหภูมิและเวคเตอร์ของความเร็ว พบว่า เตา SB-I116-S15 ให้ลักษณะการเผาไหม้ที่เหมาะสม ซึ่งส่งผลให้มีค่าฟลักซ์ความร้อนสูงกว่าเตาในรูปแบบอื่น โดยมีค่าฟลักซ์ความร้อน เท่ากับ 6145.19 W/m2 ซึ่งเมื่อระยะความสูงระหว่างหัวเตากับภาชนะเพิ่มสูงขึ้น ค่าฟลักความร้อนจะมีค่าลดลง และเมื่อพิจารณารูทางออกของหัวเตา พบว่า ขนาดรู 2.0 mm จะให้ค่าฟลักซ์ความร้อนสูงที่สุด ซึ่งมีค่าเท่ากับ 6301.13 W/m2