Combustion of Gas Fuel on Porous Burner Installed Tube Bank Heat Exchanger

Abstract

บทความวิจัยนี้ได้ทดลองพฤติกรรมการไหม้ของหัวพ่นไฟวัสดุพรุนชนิดเชื้อเพลิงแก๊สที่มีการติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบกลุ่มท่อ(Tube-bank heat exchanger) โดยอากาศเป็นสารทำงาน เชื้อเพลิงที่จ่ายเข้าสู่หัวพ่นไฟเป็นแบบที่มีการผสมเชื้อเพลิงระหว่างอากาศและแอลพีจี(Liquid Petroleum Gas, LPG) ก่อนเข้าสู่ระบบการไหม้ (Premixed-gascombustion) วัสดุพรุนที่เลือกใช้ในหัวพ่นไฟเป็นแบบเม็ดกลมอัดแน่นทำมาจากอะลูมินา-คอร์ดไรท์ (Alumina-Cordierite, Al-Co) โดยมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ย (Average dimiter, d) และค่าความพรุน (Porosity,ϕ) เท่ากับ 0.72 cm และ 0.395 ตามลำดับ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเป็นแบบกลุ่มท่อที่มีจำนวนแถวในแนวตั้ง (NT) และแถวในแนวนอน (NL) เท่ากับ 3 และ 8 แถว ในการทดลองความเร็วเชิงปริมาตรของเชื้อเพลิงแก๊สผสมก่อน (Volumetric premixed-gas velocity, Vmax) ถูกส่งเข้ามายังชั้นวัสดุพรุนในช่วงความเร็ว 5 - 30 m3/h โดยพิจารณาอ้างอิงกับสภาวะเสถียรของเปลวไฟ และแสดงค่าด้วยอัตราส่วนสมมูลของเชื้อเพลิง (Equivalence ration, Ф) จากการศึกษาพบว่าโครงสร้างทางอุณหภูมิ (Temperature profile, T) ตลอดความยาวของหัวพ่นไฟและค่าประสิทธิผล (Effectiveness, ɛ) มีแนวโน้ม เพิ่มขึ้นตาม Ф และ Vmax แต่แนวโน้มของ T และ ɛ ลดลงเมื่ออัตราการไหลของอากาศผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (QAH) เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าขอบเขตเสถียรภาพการเผาไหม้ของหัวพ่นไฟแบบนี้มีค่า Ф อยู่ในช่วง 0.5 - 0.95 สำหรับปริมาณองค์ประกอบแก๊สไอเสีย (O2, CO2, CO และ NOx) ที่ปล่อยออกมาอยู่ในเกณฑ์ต่ำเป็นที่ยอมรับได้