Abstract:
โครงการวิจัยนี้เป็นการศึกษาเพื่อหารูปแบบการจ่ายอากาศที่เหมาะสมภายในหัวพ่นไฟ
วัสดุพรุนชนิดเชื้อเพลิงเหลวโดยวิธีการถ่ายภาพอย่างง่ายแบบ 2 มิติ (2D simplified image
recording method) ด้วยกล้องวิดีโอ ในการทดลองจะดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิบรรยากาศ
โดยไม่มีการไหม้จริง (cold test) หัวพ่นไฟวัสดุพรุนและห้องเผาไหม้ถูกจำลองจากท่อโลหะกลึงขึ้นรูป
และท่ออะคริลิกใส ตามลำ ดับ วัสดุพรุนชนิดเม็ดกลมอัดแน่นทำ มาจากหินตู้ปลาที่มีขนาด
เส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ย 5 mm ถูกบรรจุลงในหัวพ่นไฟด้วยความหนา 100 mm การไหลของไอน้ำมัน
จะถูกสมมติด้วยอากาศไหลในแนวแกน (axial air flow) ที่อัตราการไหลคงที่ตลอดการทดลอง
คือ 5 m3/h สำหรับรูปแบบการจ่ายอากาศหมุนวน 3 ทิศทาง (three-way swirling air flow) นั้น
จะศึกษาลักษณะของมุมจ่ายอากาศ 5 มุม กล่าวคือเทียบกับแนวเส้นสัมผัสของห้องเผาไหม้ ได้แก่
0, 15, 45, 75 และ 90 องศา ตามลำดับ และในแต่ละมุมการจ่ายอากาศแบบหมุนวน จะทดลองที่
อัตราการไหลแตกต่างกัน 4 ค่า คือ 10, 20, 30 และ 40 m3/h ในการรายงานผลการทดลอง
จะวัดความเร็วอากาศหมุนวนให้อยู่ในรูปของเลขเรย์โนลด์ (Reynolds number, Re) และอธิบาย
พฤติกรรมความเข้มข้นการปั่นป่วนของการเผาไหม้ (turbulence intensity of combustion)
ภายในหัวพ่นไฟ รวมทั้งกลไกการผสมระหว่างอากาศในแนวแกน (ไอน้ำมัน) กับอากาศหมุนวน
สามทาง ผ่านกลไกการระบายหรือการฟุ้งกระจายของแก๊สไอเสียที่ออกจากห้องเผาไหม้ ที่เรียกว่า
ความเข้มข้นของการฟุ้งกระจาย (diffusion intensity, DI) ซึ่งคำนวณจากความเบี่ยงเบนเฉลี่ยของ
ความเร็ว (RMS) เทียบกับขนาดของความเร็วเฉลี่ย ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง (Vmij) จากการศึกษา
พบว่าความเร็วฟุ้งกระจายของกลุ่มควันในแนวแกน x (Vx) และ y (Vy) มีค่าสูงสุดที่มุมการจ่ายอากาศ
หมุนวน 45 องศา และมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตาม Re ส่วนค่า DI มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตาม Re ที่เพิ่มขึ้น
และที่มุมการจ่ายอากาศ 75 องศา จะมีค่า DI สูงที่สุด เมื่อเทียบกับมุมการจ่ายอากาศอื่น ๆ ที่ทำ
การทดลองในโครงการวิจัยนี้ ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าที่มุม 75 องศา จึงเหมาะสมที่จะนำไปใช้ใน
การจ่ายอากาศหมุนวนแบบสามทิศทางเข้าสู่ห้องเผาไหม้ของหัวพ่นไฟวัสดุพรุนเม็ดกลมอัดแน่นชนิด
เชื้อเพลิงเหลว
The aim of this research is to find the optimal configuration of air injection for
liquid fuel porous burner performed by using 2D-simplified image recording method.
The operation of this experiment was at the ambient temperature or no combustion
(cold test). The porous burner and combustion chamber were modeled from the
machined metal tube and a transparent acrylic tube respectively. The packed-bed
porous media made from 5 mm average-diameter of pebbles was contained as 100
mm length of porous burner. The flow pattern of oil vapor was represented by axial
air flow with constant flow rate of 5 m3/h. For three-way swirling air flow, five angles
of supplied air referenced with tangential body of combustion chamber, i.e., 0, 15, 45
75 and 90 degree, were examined. At the fix degree of supplied air angle, four air
flow rates consisting of 10, 20, 30 and 40 m3/h were conducted. In report the results
and discussion, air flow rates was presented in the form of Reynolds number (Re).
Turbulent intensity of combustion inside the porous burner and mixing mechanism
between axial air (vapor oil) and three-way swirling air were described by diffusion of
exhaust gas (mixing gas) leaved from the burner which was here defined by diffusion
intensity (DI). Root mean square deviation (RMS) compared with instantaneous
velocity at any position (Vmij) was used to determine the diffusion intensity (DI). From
the study, it was found that the maximum of diffusion velocity for x-axle (Vx) and
y-axle (Vy) become 45 degree and trended to increase with Re. The value of DI was
also increased as Re increasing and the maximum of DI was appeared at air flow
angle of 75 degree. Thus, it can be said that the air-supplied angle of 75 degree was
optimal condition using for three-way swirling air flow of liquid packed-bed porous burner