การตรวจสอบสมรรถนะของอีเจ็คเตอร์อากาศอัดที่ใช้หัวฉีด แบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอด

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ

บทความนี้นำเสนอการศึกษาการไหลในอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดในระบบอากาศอัด โดยวิธีการทดลองและวิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (Computational Fluid Dynamics,CFD) ช่วยวิเคราะห์ลักษณะของสารผสม และอธิบายพฤติกรรมการไหล รวมทั้งคุณลักษณะของไหลในอีเจ็คเตอร์ ซึ่งรูปร่างของอีเจ็คเตอร์ที่ใช้สร้างแบบจำลอง 2 มิตินั้น เป็นแบบสมมาตรรอบแกน (Axisymmetric) และใช้แบบจำลองความปั่นป่วนของการไหลแบบ Realizablek-ε โดยในงานวิจัยนี้ใช้อากาศอัดเป็นสารทำงานและจะใช้การเปลี่ยนตำแหน่งของลิ่มผ่านหัวฉีดเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดของหัวฉีด ซึ่งเปรียบเสมือนการเปลี่ยนเส้นผ่าศูนย์กลางที่คอคอดของหัวฉีด ทำให้อีเจ็คเตอร์ทำงานได้หลากหลายขึ้นโดยกำหนดตำแหนง่ต่างๆ ของลิ่มเป็นตำแหน่ง NTP (Needle Tip Position) และผลที่ได้จากวิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD)นั้น เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผลที่ได้จากชุดอุปกรณ์ทดลองของอีเจ็คเตอร์ที่ใช้หัวฉีดแบบเปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอดพบว่าหากกำหนดให้อีเจ็ํคเตอร์ทำงานภายใต้เงื่อนไขซึ่งมีความดันทางเข้าปฐมภูมิ (Pp) เท่ากับ 5 bar ความดันทางเข้าทุติยภูมิ (Ps) เท่ากับ 0.8 barเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งของลิ่ม (NTP) ที่ระยะ 0, 5 และ10 มิลลิเมตร วิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) จะมีค่าความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วนการเหนี่ยวนำ (Rm) เท่ากับ 2.5, 8.3 และ 7.7 เปอร์เซ็นต์ และความคลาดเคลื่อนของค่าความดันวิกฤต (CBP) เท่ากับ 33.331.3 และ 15.4 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เมื่อเทียบกับชุดอุปกรณ์ทดลอง

คำสำคัญ: เปลี่ยนแปลงพื้นที่หน้าตัดที่คอคอด CFD อีเจ็คเตอร์ อากาศอัด

Abstract

This paper presents a flow in an air ejector equippedwith variable throat area of the primary nozzle.Using experimental measurement and CFD technique,flow phenomena, mixing structure and performanceof the ejectors were analyzed and explained. In thisstudy, 2D-axisymetric model was used. Realizablek- ε model was applied for a turbulence model. Ejector isoperated by using compressed air. Instead of changingthe size of the throat diameter, variation of throat areaof the primary nozzle was achieved by changing awedge’s position. The wedge’s position or the needletip position (NTP) is defined as a distance between a plane of needle’s tip and a plane of the primarynozzle’s throat. It can be seen that altering the needletip position (NTP) affects the ejector’s performance.It was found that changing the NTP from 0 to 5 and10 mm, under the primary inlet pressure of 5 barand the secondary inlet pressure of 0.8 bar givesrun to average relative errors between the CFD andexperimental results up to 2.5%, 8.3% and 7.7% forthe entrainment ratio and 33.3%, 31.3% and 15.4%for the critical back pressure.

Keywords: Variable Throat Area, CFD, Ejector,Compressed Air