การจำลองซีเอฟดีของเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงในการเผาไหม้แบบเคมิคอลลูปิง

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเครื่องปฏิกรณ์วงปฏิกิริยาเคมีฝั่งเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงขึ้น โดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเป็นเครื่องมือด้วยโปรแกรม ANSYS Fluent เพื่อจำลองภาวะการไหลแบบไม่เกิดปฏิกิริยาเคมี (Cold flow) พบว่าพฤติกรรมอุทกพลศาสตร์จากแบบจำลองมีความสอดคล้องกับผลการทดลอง ผลการทดลองพบว่าตัวแปรดำเนินการที่ส่งผลต่อค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของสัดส่วนโดยปริมาตรของของแข็งในแนวแกนคือ ความเร็วแก๊สป้อนเข้า สมบัติทางกายภาพของของแข็ง ขนาดอนุภาค ความหนาแน่นของอนุภาค ความสูงเบดเริ่มต้น อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความสูงเบดเริ่มต้น อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความหนาแน่นของแข็ง อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความเร็วแก๊สป้อนเข้า และอันตรกิริยาระหว่างความสูงเบดเริ่มต้นและความเร็วแก๊สป้อนเข้า และตัวแปรที่ส่งผลต่อค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของสัดส่วนโดยปริมาตรของของแข็งในแนวรัศมีคือ ขนาดอนุภาค ความหนาแน่นของอนุภาค ความสูงเบดเริ่มต้น อันตรกิริยาระหว่างขนาดอนุภาคและความหนาแน่นของแข็ง และอันตรกิริยาระหว่างความเร็วแก๊สป้อนเข้าและความสูงเบดเริ่มต้น จากนั้นเพิ่มแบบจำลองปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะนิกเกิลออกไซด์และแก๊สเชื้อเพลิงโดยใช้แบบจำลองแบบแกนกลางหดตัว ( Shrinking core model) เพื่อศึกษาการเดินระบบเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมี จากการศึกษาผลของตัวแปรดำเนินการเมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีพบว่า ความเร็วแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า ส่งผลต่อค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สเชื้อเพลิง โดยภาวะที่เหมาะสมที่ส่งผลต่อค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สเชื้อเพลิงมากที่สุดคือ ขนาดอนุภาค 150 ไมครอน อัตราส่วนความสูงเบดเริ่มต้นต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเครื่องปฏิกรณ์ 0.75 เท่า อุณหภูมิแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า 873 K และความเร็วแก๊สเชื้อเพลิงป้อนเข้า 1.5 เท่าของความเร็วต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟลูอิไดเซชัน