การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาแก๊สหุงต้มในครัวเรือนแบบ Vertical port ด้วยการไหลแบบหมุนวน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการให้ความร้อนของเตาแก๊สหุงต้มในครัวเรือนแบบเวอร์ติคอลพอร์ตซึ่งเป็นเตาประเภทแรงดันต่ำ ด้วยวิธีการจำลองทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics, CFD) ซึ่งใช้โมเดลในรูปแบบการไหลแบบปั่นป่วน Standard k ???คำนวณร่วมกับการเผาไหม้แบบ Eddy dissipation combustion model ซึ่งผลที่ได้จาก CFD จะนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดลอง จากการศึกษา พบว่า ผลการจำลองสามารถแสดงถึงพฤติกรรมการเหนี่ยวนำอากาศ การไหลในท่อผสม และการเผาไหม้ได้อย่างชัดเจน โดยผลที่ได้มีความเคลื่อนเฉลี่ยไม่เกิด 8% เมื่อเปรียบเทียบจากการวัดความเร็วและอุณหภูมิด้วยการทดลอง โดยความเร็วของอากาศส่วนแรกจะมีค่าเพิ่มสูงขึ้น เมื่อ Firing rate (Fr) เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งมีความเร็วสูงที่สุดเท่ากับ 0.293 m/s และ 0.816 m/s ที่ 4.48 kW ที่ท่อผสมด้านในและด้านนอก ตามลำดับ และเมื่อพิจารณาการเผาไหม้ พบว่า อุณหภูมิจะมีค่าสูงขึ้น เมื่อ Fr เพิ่มสูงขึ้น โดยจะมีอุณหภูมิสูงสุดเท่ากับ 1337 K ที่ Fr เท่ากับ 4.48 kW ที่ความสูง 1 cm บริเวณตรงกลางของหัวเตา นอกจากนี้ยังศึกษาอิทธิพลของการหมุนวนด้วยการปรับมุมของหัวเตาแบบดังเดิม CB-S90I90 ที่มีมุมเอียง (Swirl angle, ?) เท่ากับ 90 องศา และมุมเงย (Incline angle, ?) เท่ากับ 90 องศา เป็นเตา SB-S30I90 และเตา SB-S90I13 ซึ่งพบว่า อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดของเตา SB-S90I13 อยู่ที่บริเวณกึ่งกลางของหัวเตา ในขณะที่อุณหภูมิสูงสุดของเตา CB-S90I90 และ SB-S30I90 กระจายออกด้านข้างของเตา จึงทำให้เตา SB-S90I13 มีอุณหภูมิสูงที่สุดโดยมีค่าเท่ากับ 1445 K รองลงมาคือเตา CB-S90I90 และเตา SB-S30I90 ซึ่งมีอุณหภูมิเท่ากับ 1304 K และ 1288 K ตามลำดับ ที่ความสูง 25 mm และเมื่อพิจารณาค่าฟลักความร้อนที่ผิวเปียกของภาชนะพบว่า เตา SB-S90I13 มีค่าฟลักความร้อนสูงสุด รองลงมาคือ CB-S90I90 และ SB-S30I90 ตามลำดับ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 5291, 4884 และ 4578 W/m2 ตามลำดับ และจากการทดลอง พบว่า เตา SB-S90I13 มีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับผลที่ได้จาก CFD

คำสำคัญ