Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16
อทธพลของรปทรงวสดพรนทสงผลตอสมรรถนะของหวเผาแอลพจในอตสาหกรรมเซรามกส
Effect of porous geometry on the performance of the LPG burner of ceramics industry
อาวธ ลภรตนากล*,1 ภรณเพญ ลภรตนากล2 และ จารวตร เจรญสข2
1,* ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยมหานคร 10530
2,3 สาขาวชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง กรงเทพฯ 10520
* ตดตอ: โทรศพท: 029 883 655 ตอ 3106
E-mail: [email protected]
บทคดยอ
งานวจยนเปนการพฒนาหวเผาวสดพรนซงมพนฐานมาจากการใชงานหวเผาแบบผสมกนมากอนสาหร บ
อตสาหกรรมเซรามกส วสดพรนทใชในการทดสอบทามาจากอะลมนา มล กษณะคลายฟองนา ขนรปเปนลกษณะ
ทรงกระบอกตนและทรงกระบอกเจาะร โดยวตถประสงคหลกเพอศกษาอทธพลของรปทรงของวสดพรนทมผลตอสมรรถนะ
การเผาไหมของหวเผา ในแงการเหนยวนาอากาศสวนทหนงรวมถงควบคมสมรรถนะการเผาไหมใหเหมาะสมในการอบ
ผลตภณฑเซรามกส ในการทดสอบไดปรบเปลยนอตราการไหลแอลพจในยาน 1.5-5 L/min ภายใตการควบคมปรมาณ
อากาศสวนเกน 20 เปอรเซนต และบนทกลกษณะเปลวไฟทมองเหน การกระจายตวอณหภมภายในหองเผาไหมตามระดบ
ความสงจากปากหวเผาขนไป ปรมาณกาซไอเสยไดแกเปอรเซนตออกซเจนหลงการเผาไหม ปรมาณคารบอนมอนอกไซด
และสารประกอบไนโตรเจนออกไซด นอกจากนยงวเคราะหเปอรเซนตการผสมกอนเพอเปรยบเทยบอทธพลของรปทรงอก
ดวย จากการทดสอบเมอเปรยบเทยบสมรรถนะของหวเผาวสดพรนรปทรงกระบอกตนกบรปทรงกระบอกเจาะรพบวา หว
เผาวสดพรนรปทรงกระบอกเจาะรมเปอรเซนตการผสมกนของอากาศและเชอเพลงกอนการเผาไหมสงกวารปทรงกระบอก
ตน เนองจากการลดสวนของโครงสรางวสดพรนทขวางชองการไหล ในสวนสมรรถนะการเผาไหมพบวายานการเผาไหมทม
เสถยรภาพของหวเผาทงสองอยในชวงอตราการไหล 1.5-3 L/min เทานน โดยเมอเพมอตราการไหลใหอยในชวง 3.5-5
L/min เปลวไฟเกดการยกตวและอยในบรเวณผวของวสดพรน และเมอพจารณาอณหภมสงสดพบวาอณหภมของหวเผา
ทรงกระบอกเจาะรมคาสงกวาทรงกระบอกตนตลอดยานการใชงาน เนองจากเปลวไฟทออกมาจากสวนกลางวสดพรนเปน
เปลวไฟแบบแพร สวนปรมาณคารบอนมอนอกไซดและไนโตรเจนออกไซดมคาตาอยในชวง 10-35 ppm และ 5-35 ppm
ตามมาตรฐาน O2 เทากบ 6 % ตามลาดบ
คาหลก: วสดพรน; รปทรงวสดพรน; หวเผาแอลพจ; การเหนยวนาอากาศ; การเผาไหม
Abstract
Performance assessment of premixed LPG burner applied with porous media for ceramics industry was
carried out experimentally. Alumina foam was carved into bulked and holed (hollowed) cylinder. It was so as to
study an effect of difference geometry on combustion performance, especially effect on primary air entrainment. LPG was injected through range of 1.5-5 L/min under 20 percent of total excess air. By comparing combustion
performance, visual flame, temperature distribution along the height of combustor, O2, CO and NOx were
detected. Furthermore, percent premixed from premixed tube was also analyzed. The result showed that percent
premixed of holed cylinder porous was higher due to flow blockage reduction of central part of the medium.
Flame stability was found only within 1.5 – 3 L/min of LPG on both porous burners. Flame was lifted and
95
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 detached from porous media when flow rate was increased. Temperature was detected higher on holed porous
burner as a result of long diffused flame. Moreover, both CO and NOx were lower than 35.
Keywords: Porous media; Porous geometry; LPG burner; Air entrainment; Combustion
1. บทนา
กระบวนการอบผลตภณฑในอตสาหกรรมเซรามกส
เปนกระบวนการทใชความรอนจากการเผาไหมเปนแหลง
พลงงานหลก ดงนนเพอใหไดผลตภณฑทมคณภาพ การ
เผาไหมควรจะตองเปนไปอยางมประสทธภาพ ให
อณหภมตามเงอนไขกระบวนการอบทเหมาะสม มการ
กระจายอณหภมตลอดหองเผาไหมในยานเทาๆ กน
รวมถงใหมลพษตา โดยหวเผาทใชอยในอตสาหกรรม
ปจจบนเปนหวเผาแอลพจแบบผสมกนมากอน (Premixed
combustion) ซงเหนยวนาอากาศสวนทหนงดวยตวเอง
(Self-entrainment) โ ด ย จ า ก ก า ร เ ผ า ไ ห ม ท พ บ ใ น
อสาหกรรมพบวาหวเผาชนดน ใหเปลวไฟแบบแพร
(Diffused flame) และไมมเสถยรภาพโดยเฉพาะในยาน
การใชงานเชอเพลงตา เนองจากมการเหนยวนาอากาศไม
เพยงพอตอการเผาไหม ทาใหมความเขมขนของปรมาณ
คารบอนมอนอกไซดรวมถงสารประกอบไนโตรเจน
ออกไซดอย ใน เกณฑสง ในขณะทปรมาณอากาศ
เหนยวนาจะเพยงพอกตอเมอถกใชในยานอตราการไหล
สงๆ ซงเจทมความเรวเพยงพอทจะเหนยวนาอากาศสวน
ทหนงในปรมาณทเหมาะสม ภายหลงจงไดมการวจ ย
พฒนาหวฉดเชอเพลงใหมการเหนยวนาอากาศสวนทหนง
มากขนโดยใชความสมพนธของหลกการสมดลระหวาง
สปรงตอแรงดนเชอเพลงทกดลงบนฐานซงเชอมตอกบเขม
หวฉด โดยทอตราการไหลเชอเพลงตาทางออกเชอเพลง
จะมลกษณะเปนรปวงแหวน (Annular exit) ทาใหลาเจทท
พงออกมามรปแบบทมโครงสรางซบซอนแตกตางจากเจท
ทไดจากหวฉดทมทางออกเปนรปวงกลม (Circular exit)
สงผลใหเกดการเหนยวนาอากาศสวนทหนงไดมากขน
สวนในยานอตราการไหลเชอเพลงสง เจทเชอเพลงม
ความเรวสงสามารถเหนยวนาอากาศไดด [1-4] มการเผา
ไหมอยางมเสถยรภาพทยานอตราการไหลเชอเพลงตา
รวมถงมปรมาณมลพษลดลง
จากนนไดมการนาหวเผาดงกลาวมาประยกตใช
รวมกบวสดพรนโดยทยงคงใชหวฉดเชอเพลงทไดจาก
พฒนาในงานวจยทแลว สาเหตทนาว สดพรนมาใช
เนองจากเปลวไฟทเกดจากหวเผาวสดพรนมอตราการเผา
ไหม (Burning rate) ทสงกวาเปลวไฟอสระ (Free flame)
และใหยานการหรเรงทกวาง สามารถเผาไหมในเงอนไขท
มปรมาณอากาศสวนเกนสงหรอเผารวมกบเชอเพลงทมคา
ความรอนตาไดด เนองจากโครงสรางวสดพรนทาใหเกด
การหมนเวยนภายใน (Self-recuperation) และกระจายตว
(Dispersion) ของความรอน ผานรปแบบการถายเทความ
รอนทง 3 รปแบบไดแก การนา (Conduction) การพา
(Convection) และการแผรงส (Radiation) โดยความรอน
จะถกถายเทจากผลตภณฑสสารตงตนภายในโพรง
ชองวางและผานสวนทเปนของแขง ซงการบงคบไหลแบบ
กระจายตวของสารผสมตงตน (Reactants) จะยงชวยเพม
ศกยภาพของการแพรและถายเทความรอนระหวาง
ตวกลางทง 2 เฟสไดด นอกจากนความรอนจากการเผา
ไหมภายในวสดพรนยงถายเทผานการแผรงสและอน
เชอเพลงกอนไหลผานเขาบรเวณทมการเผาไหมอกดวย
[5-6] อกคณสมบตททาใหวสดพรนถกนามาศกษาคอม
ความสามารถในการรกษาเสถยรภาพการเผาไหม (Flame
Stabilization) โดยลดโอกาสการเกดปรากฏการณเปลวไฟ
หลดลอย (Lift off) และเปลวไฟยอนกลบ (Flash back)
เนองจากโครงสรางภายในทมเปนลกษณะเปนโครงขาย
ของวสดพรนจะชวยชะลอความเรวของกาซทไหลสบรเวณ
ทมการเผาไหม ทาใหความเรวของเปลวไฟ (Flame
speed) เพมขนเพอสรางสมดลระหวางความเรวทงสองซง
มทศทางตรงกนขาม สงผลใหฐานของเปลวไฟถกดกอยใน
วสดพรนและลดการหลดลอยในทสด นอกจากนการ
กระจายตวทดของความรอนภายในวสดพรนเนองมาจาก
การถายเทความรอนทง 3 โหมด ทาใหลดบรเวณทมความ
รอนสง (hot spot) ซงเปนสาเหตของการเกดสารประกอบ
ไนโตรเจนออกไซดทเกดจากความรอน (Thermal NOx)
และการหมนเวยนภายในของกาซไอเสยชวยใหของผสมท
เผาไหมไมหมดเกดการเผาไหมซา เปนการลดมลพษ
ประเภทคารบอนมอนอกไซดอกดวย
จากผลการทดสอบเปรยบเทยบระหวางหวเผาวสด
พรนและหวเผาแบบไมมว สดพรนสาหร บใชงานใน
อตสาหกรรมเซรามกสในงานวจยทผานมาพบวาหวเผา
วสดพรนชวยลดอทธพลจากการพดพาทเปนสาเหตทาให
96
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 เปลวไฟหลดออกจากปากของหวเผาในยานอตราการไหล
สง อกทงยงชวยใหมการกระจายอณหภมในหองเผาไหม
สมา เสมอ นอกจากนยงสามารถตรวจจบปรมาณ
คารบอนมอนอกไซดและสารประกอบไนโตรเจนออกไซด
ไดในปรมาณทตาลงอยางเหนไดช ด แตอยางไรกตาม
พบวาปรมาณการเหนยวนาอากาศสวนทหนงมคาลดลง
เนองจากโครงสรางวสดพรนทขวางชองการไหล [7]
จากปญหาการเหนยวนาอากาศทตาลง ในงานวจยน
จงไดศกษาอทธพลของรปทรงหวเผาวสดพรนทสงผลตอ
สมรรถนะการเผาไหมในแงการเหนยวนาอากาศ โดยการ
ทดสอบสมร รถนะการ เผาไหมแบง เ ปนวสดพ รน
ทรงกระบอกตนและทรงกระบอกเจาะร ภายใตสมมตฐาน
การลดรปทรงทขวางชองทางการไหลจะชวยสงผลใหเจท
เหนยวนาอากาศสทอผสมไดดขน รวมถงชวยใหสมรรถนะ
การเผาไหมดขนดวย โดยผลการทดลองจะนาเสนอ
เปอรเซนตการผสมกนมากอน (Percent premixed)
ลกษณะเปลวไฟทสงเกตเหนได การกระจายตวอณหภม
ตามระดบความสงในหองเผาไหม รวมถงปรมาณมลพษ
ไดแก เปอรเซนตออกซเจนหลงการเผาไหม ปรมาณกาซ
คารบอนมอนอกไซดและสารประกอบไนโตรเจนออกไซด
2. อปกรณและเงอนไขการทดลอง
2.1 อปกรณการทดสอบสมรรถนะการเผาไหม
การทดสอบการเผาไหมของหวเผาวสดพรนใน
งานวจยนมพนฐานมาจากกระบวนการอบในอตสาหกรรม
เซรามกส ดงนนจงมการควบคมเงอนไขตามการใชงาน
จรง โดยรปท 1 แสดงชดทดสอบทใชในการตรวจวด
สมรรถนะการเผาไหมเพอเปรยบเทยบระหวางหวเผาวสด
พรนทมรปทรงแตกตางกน ในการทดสอบ เชอเพลงแอลพ
จจะถกป อนผานหวฉดทถกพฒนาอางองจากงานวจยท
ผานมา [4] เพอใหมปรมาณอากาศสวนทหนงเหมาะสมตอ
การเผาไหม และอากาศสวนทสองจะถกป อนทางทอ
บรเวณฐานหองเผาไหมทตดตงตามเสนรอบวง อากาศจะ
ผานแผงจดเรยงการไหลกอนเขาสบรเวณทมการเผาไหม
เพอจาลองสภาวะบรรยากาศ นอกจากนภายในถกควบคม
ใหมความดน 1 บรรยากาศดวยพดลมดด (Blower) ท
เชอมตอกบอนเวอรเตอรเพอปรบรอบการหมน
หวฉดทนามาใชในงานวจยนถกพฒนาขนจากหวฉด
แบบทางออกรปวงกลม (Circular nozzle) อางองจาก
งานวจย [4-7] ซงไดถกปรบแตงโดยนาหลกการสมดลของ
สปรงทส มพนธก บพนททางออกของ เชอ เพลงม า
ประยกตใช โดยสามารถเหนยวนาอากาศเขาสหองผสมได
มากกวาหวฉดทไมไดรบการพฒนา แสดงหลกการทางาน
ดงรปท 2
O2
COO2 NO
LPG
อากาศสวนทหนง
พดลมดดอนเวอรเตอร
T1T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
เครองวดแกส
มานอมเตอรแบบเอยง
10 เซนตเมตร
5 เซนตเมตร
เครองวดแกส
อากาศสวนทสอง
รปท 1 ไดอะแกรมชดทดสอบการเผาไหม
รปท 2 ไดอะแกรมหวฉดเชอเพลงทถกปรบแตง
ในการบนทกผลอณหภมจะเกบบนทกทงหมด 8
ตาแหนงตามระดบความสงบรเวณจดศนยกลางของหอง
เผาไหม โดยตาแหนงแรกอยทระดบตดกบหวเผาและ
สงขนอกตาแหนงละ 5 เซนตเมตรจากตาแหนงกอนหนา
จนถงตาแหนง T3 เพอบนทกอณหภมบรเวณหวเผาโดย
ละเอยด จากนนตาแหนง T4 จะหางจาก T3 เปนระยะ 10
เซนตเมตรจนถง T8 แสดงดงรป 1 ซงในการตรวจวดทา
โดยใชเทอรโมคบเปลชนดเคเชอมตอกบหนวยแสดงผล
YOKOGAWA รน XL100 ความคลาดเคลอนการวด ±1oC
และเกบบนทกผลเมอการเผาไหมเขาสสภาวะคงท จด
97
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 ตรวจวดแกสมอยดวยกน 2 จด ไดแกจดตรวจวด
เปอรเซนตออกซเจนบรเวณทอผสมเพอนามาคานวณ
ปรมาณอากาศสวนทหนง อกจดไดแกบรเวณทางออกของ
หอง เผาไหม ซงตรวจวดและบนทกผลเปอรเซนต
ออกซเจนหลงการเผาไหม ปรมาณคารบอนมอนอกไซด
และสารประกอบไนโตรเจนออกไซด อปกรณทใชในการ
ตรวจวดไดแกเครองวดแกส Testo รน 350 XL
ความคลาดเคลอนการวด 0.3% สาหรบออกซเจนและ 5%
สาหรบกาซชนดอนๆ
2.2 หวเผาและวสดพรน
ในการศกษาอทธพลจากรปทรงวสดพรนทแตกตาง
กนทสงผลตอสมรรถนะการเผาไหม ใชพรนททามาจาก
อะลมนา (Al2O3) มล กษณะภายในเปนโครงขายคลาย
ฟองนา ความหนาแนนความพรน 10 ppi (pore per inch)
คาความพรน 0.9 และคาการนาความรอน 4-5 W/m K ท
อณหภม 1000 oC โดยนามาแกะเปนรปรางทรงกระบอก
ตนและทรงกระบอกเจาะรตรงกลางเพอใหสะดวกตอการ
ครอบแทนทหวเผาเดม โดยรปทรงแสดงดงรปท 3 และ
วสดพรนแสดงดงรปท 4
รปท 3 รปทรงวสดพรนทใชในการทดลอง
รปท 4 วสดพรน
2.3 เงอนไขการทดลอง
เชอเพลงแอลพจถกป อนผานหวฉดเชอเพลงในยาน
อตราการไหล 1.5 – 5 L/min เพมขนทละ 0.5 L/min เพอ
บนทกผล อ ากาศสวนทหน งจ ะถก เหน ยว นาจาก
บรรยากาศ ในขณะทอากาศสวนทสองจะถกป อนเขาส
หองเผาไหมโดยคานวณหาอตราการไหลเชงปรมาตรเพอ
ควบคมปรมาณอากาศทงหมดใหส มพนธก บอากาศ
สวนเกน 20 เปอรเซนต
3. ผลการทดลอง
ในการศกษาอทธพลจากรปทรงของหวเผาวสดพรนท
แตกตางกนตอสมรรถนะการเผาไหม ไดปรบเปลยนอตรา
การไหลเชอเพลงตงแต 1.5 – 5 L/min โดยคงทปรมาณ
อากาศสวนเกนโดยรวมไวท 20 เปอรเซนต ทกๆ ยาน
อตราการไหล
3.1 เปอรเซนตอากาศผสมกอน
เปอรเซนตอากาศผสมกอนในรปท 5 ไดจากการ
คานวณจากเปอรเซนตออกซเจนบรเวณทอผสมทไดจาก
การเหนยวนาอากาศสวนทหนงดวยตวเองของลาเจท
เชอเพลง พบวาหวเผาวสดพรนแบบเจาะรมเปอรเซนต
การผสมกอนทสงกวาหวเผาทรงกระบอกตน เนองจาก
การลดเนอวสดพรนออกซงเปนโครงสรางทขวางชองการ
ไหลกาซ ทาใหความดนครอมระหวางผววสดพรนทง 2
ดานลดลงและเหนยวนาอากาศไดมากขน
รปท 5 เปอรเซนตการผสมกนมากอน
3.2 ลกษณะเปลวไฟ
ลกษณะเปลวไฟทนามาวเคราะหไดแกส ความยาว
และความมเสถยรภาพในการเผาไหมของวสดพรน ซง
นยามจากสภาวะทวสดพรนมลกษณะรอนแดงเนองจาก
เปลวไฟทตดอยภายในชองวาง จากการทดสอบหวเผา
วสดพรนทง 2 ชนดพบวาพบวามการเผาไหมภายใน
ชองวางของวสดพรนซงทาใหเกดลกษณะรอนแดง
โดยเฉพาะตงแตอตราการไหล 1.5 – 3 L/min โดยเมอ
98
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16
อตราการไหลเชอเพลง หวเผาวสดพรนทรงกระบอกตน หวเผาวสดพรนทรงกระบอกเจาะร
1.5 L/min
2.5 L/min
3 L/min
3.5 L/min
4 L/min
5 L/min
รปท 6 ลกษณะเปลวไฟ 99
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 เพมอตราการไหลทาใหอทธพลของการพดพาเพม
สงขน ประกอบกบความเขมขนเชอเพลงทมากขนและ
อากาศสวนทสองเหนยวนาผานวสดพรนไดยาก เปลวไฟ
จงตดอยบรเวณผวของวสดพรนซงเปนเปลวไฟแบบแพร
เมอพจารณาวสดพรนทรงกระบอกเจาะร สงเกตเหน
วาเปลวไฟสวนหนงมการเผาไหมอยภายในวสดพรน อก
สวนหนงพงออกจากรตรงกลางของทรงกระบอกและเผา
ไหมกบอากาศสวนทสองตลอดยานการใชงาน โดยทยาน
อตราการไหลเชอเพลงสงๆ พบเปลวไฟเปนสนาเงน
บรเวณโคน แสดงถงการเผาไหมทคอนขางสมบรณ
รปท 7 การกระจายตวอณหภมตามระดบความสงหองเผา
ไหมของหวเผาวสดพรนรปทรงกระบอกตน
รปท 8 การกระจายตวอณหภมตามระดบความสงหองเผา
ไหมของหวเผาวสดพรนรปทรงกระบอกเจาะร
3.3 การกระจายตวอณหภม
รปท 7 และ 8 แสดงการกระจายตวอณหภมตาม
ระดบความสงของหองเผาไหมของหวเผาทรงกระบอกตน
และทรงกระบอกเจาะร ตามลาดบ จากการสงเกตพบวา
ระดบอณหภมจากหวเผาทงสองเพมสงขนตามอตราการ
ไหลเชอเพลง ในขณะทเมอสงเกตอณหภมสงสดของแตละ
อตราการไหลพบวาอณหภมสงสดของหวเผาวสดพรน
ตงแตทอตราการไหลท 3.5 L/min เลอนไปยงตาแหนง T2
และ T3 ตามปรมาณอตราการไหลเชอเพลง โดยท
ตาแหนง T1 พบอณหภมตาลงอยางเหนไดชด สาเหต
เนองมาจากความเรวกาซผสมเพมสงขน ทาใหอทธพล
ของการพดพาสงผลใหเกดเปนปรากฏการณเปลวไฟหลด
ลอย โดยการพดพานสงผลตอระดบอณหภมของหวเผา
วสดพรนแบบเจาะรมากกวา เนองจากการไหลบรเวณตรง
กลางไมมวสดกดขวาง ความเรวกาซผสมจงสงกวาบรเวณ
โดยรอบ
เมอพจารณาหวเผาวสดพรนทง 2 รปทรงทอตราการ
ไหลเชอเพลงเดยวกน ดงแสดงในรปท 9 พบวาอณหภมท
ไดจากหวเผาวสดพรนทรงกระบอกเจาะรมคาสงกวา
เนองจากเปนการตรวจวดอณหภมจากเปลวไฟโดยตรง
นอกจากนยงมโอกาสหลดลอยมากกวาหวเผาแบบ
ทรงกระบอกตนอกดวย โดยสงเกตทอตราการไหล
เชอเพลง 4 L/min พบวามความแตกตางระหวางอณหภม
ในตาแหนง T1 และ T2 มากกวารวมถงอณหภมสงสดอย
ทตาแหนง T3 นอกจากนยงพบวาหวเผาวสดพรนแบบ
ทรงกระบอกตนใหการกระจายอณหภมตลอดหองเผาไหม
ทสมาเสมอกวาทรงกระบอกเจาะร
รปท 9 เปรยบเทยบการกระจายตวอณหภมของหวเผา
วสดพรนทง 2 รปทรงทอตราการไหล 2 และ 4 L/min
3.4 มลพษหลงการเผาไหม
รปท 10 แสดงปรมาณกาซคารบอนมอนอกไซดท
ความเขมขนออกซเจน 6% และเปอรเซนตออกซเจนหลง
100
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 การเผาไหม พบวาหวเผาทง 2 รปทรงมปรมาณ
คารบอนมอนอกไซดมคาอยในเกณฑทตากวา 35 ppm
ตลอดยานการใชงาน ในขณะทหวเผาทรงกระบอกเจาะรม
คารบอนมอนอกไซทสงกวาทรงกระบอกตนในชวงยาน
2.5 – 4 L/min สอดคลองกบเปอรเซนตออกซเจนหลงการ
เผาไหมทเพมสงขนในยานดงกลาว
รปท 10 ปรมาณ CO (เสนทบ) และ O2 (เสนประ)
หลงการเผาไหม
รปท 11 ปรมาณ NOx
ในขณะทเมอพจารณาปรมาณไนโตรเจนออกไซดท
ออกซเจน 6% ดงแสดงในรปท 11 พบวาว สดพรน
ทรงกระบอกตนใหปรมาณตากวาทรงกระบอกเจาะรอยาง
ชดเจน เนองมาจากการกระจายตวของอณหภมภายใน
วสดพรนทสมาเสมอกวา ทาใหไมเกดบรเวณทมความรอน
สงซงเปนเงอนไขทกอใหเกดสารประกอบไนโตรเจน
ออกไซดจากความรอน
จากการทดลองสมรรถนะการเผาไหมทงหมดพบวา
หวเผาวสดพรนแบบทรงกระบอกเจาะรใหสมรรถนะการ
เผาไหมทเปนการผสมกนระหวางคณสมบตของหวเผา
แบบไมใสว สดพรนกบวสดพรนทรงกระบอกตน โดย
สงเกตจากการใหเปลวไฟทยาว ในขณะเดยวกนเปลว
บางสวนยงคงมการเผาไหมอยภายในชองวสดพรนและ
เกดการหมนเวยนความรอนในวสด นอกจากจะทาใหได
อณหภมการเผาไหมสงกวาวสดพรนทรงกระบอกตนแลว
ยงมการกระจายอณหภมทสมาเสมอกวาหวเผาแบบไมใส
วสดพรนอกดวย [7]
4. สรปผลการทดลอง
งานวจยนไดทดสอบสมรรถนะการเผาไหมของหวเผา
เชอ เพลงแอลพจแบบผสมกนมากอนสาหร บใชใน
อตสาหกรรมเซรามกส เปรยบเทยบระหวางหวเผาวสด
พรนทมรปทรงแตกตางกนไดแก ทรงกระบอกตนและ
ทรงกระบอกเจาะรตรงกลาง เพอศกษาอทธพลทอตราการ
ไหลเชอเพลงตางๆ ภายใตปรมาณอากาศสวนเกน
เดยวกน ซงการทดสอบหวเผาวสดพรนมงเนนการเพม
สมรรถนะการเผาไหม สรางเสถยรภาพและลดปรมาณ
มลพษ โดยพจารณาลกษณะเปลวไฟทมองเหน การ
กระจายตวของอณหภมตามระดบความสงของหองเผา
ไหมและปรมาณกาซในไอเสยไดแก ออกซเจนหลงการเผา
ไหม คารบอนมอนอกไซดและสารประกอบไนโตรเจน
ออกไซด
จากผลการทดสอบพบวาโครงสรางของวสดพรน
ทรงกระบอกเจาะรมผลทาใหเหนยวนาอากาศสวนทหนง
เขาสทอผสมไดดกวาหวเผาทรงกระบอกตน เนองจาก
รปทรงทขวางชองการไหลนอยกวา อกทงยงเปนการลด
ความดนตกครอมระหวางผววสดพรนทง 2 ดานอกดวย
หวเผาวสดพรนทง 2 รปทรงมใหยานการทางานทม
เสถยรภาพอยในชวง 1.5 – 3 L/min เทานน เนองจากท
อตราการไหลเชอเพลงสงทาใหความเรวกาซผสมสงขน
ตาม สงผลใหอทธพลของการพดพาเพมสงขน ประกอบ
กบความเขมขนเชอเพลงทมากขนและอากาศสวนทสอง
เหนยวนาผานวสดพรนไดยาก จงทาใหเปลวไฟจงตดอย
บรเวณผวของวสดพรนซงเปนเปลวไฟแบบแพร
เมอพจารณาอณหภม พบวาหวเผาวสดพรนรป
ทรงกระบอกเจาะรใหระดบอณหภมทสงกวาเนองจาก
เซนเซอรตรวจวดไดอณหภมของเปลวไฟ ในขณะทรป
ทรงกระบอกตนใหการกระจายอณหภมทสมาเสมอ
มากกวา
101
การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 29
1-3 กรกฎาคม 2558 จงหวดนครราชสมา
AEC-16 ปรมาณมลพษทเกดจากหวเผาวสดพรนทรงกระบอก
ตนมคาตากวาทรงกระบอกเจาะร เนองจากคณสมบตของ
วสดพรนชวยในการกระจายและหมนเวยนกาซรอนอย
ภายใน
5. กตตกรรมประกาศ
งานวจยนไดรบทนสนบสนนจากสานกงานกองทน
สนบสนนการวจ ย (สกว.) ภายใตโครงการปรญญาเอก
กาญจนาภเษก รวมกบสถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลา
เจาคณทหารลาดกระบง อกทงขอขอบคณอาจารยและ
นกศกษามหาวทยาลยเทคโนโลยมหานครทชวยให
งานวจยนสาเรจลลวงไปดวยด และบรษท Happy one ท
เออเฟอชดหวเผาทใชในการทดสอบ
6. เอกสารอางอง
[1] P. Laphirattanakul. 2012, “Mixing and Combustion
Improvement by Modified Nozzle on a Premixed LPG
Burner”, Faculty of Engineering, King Mongkut’s
Institute of Technology Ladkrabang, Thailand.
[2] P. Laphirattanakul and J. Charoensuk. 2011, “The
development of LPG burner in ceramics industry: part
1”, The 25th Conference of Mechanical Engineering
Network of Thailand.
[3] A. Laphirattanakul and J. Charoensuk. 2011, “The
study of capable in LPG turn up/down of semi-
automatic LPG burner in ceramics industry: part 2”,
The 25th Conference of Mechanical Engineering
Network of Thailand.
[4] A. Laphirattanakul, P. Laphirattanakul and J.
Charoensuk. 2012, “Comparison of conventional and
developed LPG burner operating: fuel jet shape and
burner performance”, The 26th Conference of
Mechanical Engineering Network of Thailand.
[5] Mujeebu, M.A., Abdullah, M.Z., Abubakar, A.Z.,
Mohamad, A.A., Abdulah, M.K. (2009), Combustion
in porous media and its applications – A
comprehensive survey, Journal of Environmental
Management, Vol. 90, pp. 2287-2312.
[6] Wood, S., Harris, A.T. (2008), Porous burners for
lean-burner applications, Progree in Energy and
Combustion Science, Vol. 34, pp. 667-684.
[7] Laphirattanakul, A., Laphirattanakul, P.,
Charoensuk, J. (2015), Performance Improvement of
the LPG Burner of Ceramics Industry, การประชม
วชาการเครอขายพลงงานแหงประเทศไทย ครงท 11
102