แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการเผาไหม้และการถ่ายเทความร้อนในหม้อต้มน้ำร้อนโดยการเผาไหม้ในวัสดุพรุนแบบสลับทิศทางการไหลของแก๊สเชื้อเพลิงอย่างเป็นจังหวะ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสู่ท่อน้ำเย็นโดยอาศัยเทคนิคการเผาไหม้แบบ multiphase combustion เทคนิคดังกล่าวกระทำได้โดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงแกสในวัสดุพรุน (porous medium) ทนความร้อนที่มีท่อน้ำเย็นอยู่ภายใน อย่างไรก็ตามการเผาไหม้ในวัสดุพรุนยังมีข้อจำกัดที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขที่สำคัญบางประการเกี่ยวกับช่วงการทำงานที่ยังแคบอยู่ กล่าวคือ ความเร็วของไอดีที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้เมื่อต้องการเพิ่มอุณหภูมิของการเผาไหม้มีค่าจำกัด ถ้าใช้ความเร็วสูงเกินไปจะเกิดการเป่าดับ (Blow off) ของเปลวไฟ และไม่สามารถที่จะเผาเชื้อเพลิงที่มีค่าความร้อนต่ำๆได้ ปัญหาดังกล่าวแก้ไขได้โดยใช้เทคนิคการสลับทิศทางการไหลของไอดีอย่างเป็นจังหวะแทนการไหลแบบทางเดียว การศึกษาเริ่มโดยการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ และแก้สมการโดยระเบียบวิธีเชิงตัวเลข (numerical method) เพื่อที่จะศึกษาอิทธิพลของตัวแปรต่างๆ เช่นความเร็วการไหลของไอดี เวลาที่ใช้ในการกลับทิศทางในการไหลของไอดี ค่า equivalence ratio เป็นต้น ซึ่งส่งผลต่อโครงสร้างความร้อนภายในของวัสดุพรุนและค่า net radiative heat flux ที่กระทำต่อผิวท่อน้ำ จากการศึกษาพบว่า โดยการควบคุมเวลาที่ใช้ในการสลับวาล์วหรือทิศทางการไหลของไอดีอย่างเหมาะสมนั้นทำให้ระบบสามารถเผาไหม้ไอดีที่มีอัตราการไหลเข้าสู่ระบบสูงๆ ได้โดยไม่ Blow off และสูงกว่าระบบการเผาไหม้แบบไหลทางเดียวมาก ได้สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่สูงกว่ากรณีการเผาไหม้ที่ไม่มีวัสดุพรุน(มีแต่การพาความร้อนอย่างเดียว) 3 ถึง 5 เท่า ที่เงื่อนไขการทดลองเดียวกัน