พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ 2 มิติในเตาผลิตแก๊สแบบเบดคู่

Abstract

ปัจจุบันความต้องการใช้พลังงานมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้ทรัพยากรหรือเชื้อเพลิงที่น ามาผลิตเป็นพลังงานไม่เพียงพอต่อความต้องการ การตระหนักถึงความขาดแคลนที่จะเกิดขึ้นในอนาคตท าให้เกิดความสนใจน าชีวมวลซึ่งเป็นแหล่งทรัพยากรที่สามารถสร้างทดแทนขึ้นใหม่ได้มาใช้เป็นพลังงานทางเลือกเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามชีวมวลส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเชื้อเพลิงแข็ง การน าไปใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงจะให้ประสิทธิภาพต ่าจึงจ าเป็นต้องมีการแปรรูปชีวมวลก่อน หนึ่งในกระบวนแปรรูปคือ แกซิฟิเคชัน (Gasification) เป็นกระบวนการแปรรูปเชื้อเพลิงแข็งให้อยู่ในรูปแก๊สเชื้อเพลิง ที่ให้ร้อยละการเปลี่ยนรวมทั้งประสิทธิภาพเชิงพลังงานโดยรวมของระบบสูง เตาผลิตแก๊สทั่วไปในปัจจุบัน ปฎิกิริยาการเผาไหม้และแกซิฟิเคชันจะเกิดร่วมกันภายในเตาเดียว ท าให้ค่าความร้อนของผลิตภัณฑ์แก๊สลดลงเนื่องมาจากสัดส่วนของแก๊สไนโตรเจนในอากาศที่ใช้ในกระบวนการเผาไหม้มีมาก ดังนั้นจึงมีการพัฒนาระบบผลิตแก๊สแบบใหม่ที่มีห้องเผาไหม้แยกออกจากส่วนผลิตแก๊สชัดเจน โดยเรียกเตาผลิตแก๊สแบบใหม่นี้ว่า เตาผลิตแก๊สแบบเบดคู่ ในการที่จะพัฒนาและปรับปรุงกระบวนการท างานของเตาผลิตแก๊สแบบเบดคู่นั้น ความเข้าใจในกระบวนการพลวัตและตัวแปรต่างๆที่อธิบายถึงอุทกพลศาสตร์และการถ่ายโอนความร้อนเป็นสิ่งจ าเป็น ในงานวิจัยนี้ ได้ท าการพัฒนาแบบจ าลองทางคณิตศาสตร์โดยใช้เทคนิคการค านวณของไหลเชิงพลวัตร่วมกับทฤษฎีจลน์การไหลของของแข็งและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น โปรแกรมส าเร็จรูปที่ใช้คือโปรแกรม ANSYS FLUENT V.12.1ซึ่งเป็นโปรแกรมที่มีความเหมาะสมในการจ าลองภาวะของระบบการไหลต่างๆ โดยท าการจ าลองเตาผลิตแก๊สแบบเบดคู่ จากนั้นจึงท าการศึกษาผลของตัวแปรที่อธิบายถึงอุทกพลศาสตร์การไหลของของไหลและปฏิกิริยาเคมีในเตาผลิตแก๊สแบบเบดคู