AEC-16 1-3 กรกฎาคม 2558 จังหวัดนครราชสีมาtsme.org/home/phocadownload/MENETT29/aec16_finalfullpaper.pdf ·...

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