การศึกษาวัฏจักรการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสม ในรีเจเนอเรเตอร์แบบโครงอิฐทนไฟ

Abstract

ศึกษาวัฏจักรการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสมใน Regenerator แบบโครงอิฐทนไฟ โดยสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อทำนายการกระจายอุณหภูมิอากาศและก๊าซเสีย ตลอดจนโครงอิฐทนไฟใน Regenerator ที่ตำแหน่งและเวลาใดๆ และทดสอบแบบจำลองฯ ด้วยการเปรียบเทียบกับผลการทดลอง ซึ่งปรากฏว่า แนวโน้มค่าต่างๆ เป็นไปในทิศทางเดียวกัน โดยค่าอุณหภูมิอากาศและอุณหภูมิก๊าซเสียที่ไหลออกจาก Regenerator จากค่าในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้มีความเบี่ยงเบนค่อนข้างสูง จากค่าที่ตรวจวัดเนื่องจากความร้อนสะสมในอุปกรณ์วัด ตำแหน่งในการวัด การประมาณค่าอุณหภูมิโดยใช้การเฉลี่ย และปัจจัยภายนอกที่ไม่สามารถควบคุมได้ นอกจากนี้ยังพบว่า วัฏจักรที่ตรวจวัดซึ่งใช้เวลาในวัฏจักร 30 นาที ยังไม่เข้าสู่ Cyclic Equilibrium และ Thermal Ratio ใน Heating Period มีค่ามากกว่าใน Cooling Period จากนั้นได้เปรียบเทียบเพื่อหาแนวโน้มเวลาที่เหมาะสม ซึ่งแต่ละวัฏจักรต้องใช้ในการสะสมหรือถ่ายเทความร้อนของ Regenerator ในเตาถลุงดีบุก อันจะทำให้ได้ปริมาณความร้อนนำกลับมาใช้สูงสุด โดยเทียบผลที่ได้จากแบบจำลองที่ใช้เวลาในวัฏจักรต่างๆ กัน เมื่อวัฏจักรเข้าสู่ Cyclic Equilibrium พบว่า ถ้าใช้เวลาน้อยลงกว่าปัจจุบัน (30 นาที) จะทำให้ได้พลังงานความร้อนนำกลับมาใช้มากขึ้น แต่ถ้าใช้เวลาน้อยเกินไป (4 นาทีลงไป) พลังงานความร้อนนำกลับมาใช้จะมีค่าลดลง โดยวัฏจักรที่ทำให้ได้พลังงานความร้อนนำกลับมาใช้สูงสุดคือ วัฏจักรที่ใช้เวลาในการกลับทิศการไหลของอากาศและก๊าซเสียทุกๆ 529 วินาที หรือประมาณ 8.82 นาที ซึ่งสามารถนำพลังงานความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ได้มากกว่าวัฏจักรที่ดำเนินการในปัจจุบัน (30 นาที) เป็น 478,415,436 J/hr หรือเทียบเท่ากับเชื้อเพลิงน้ำมันเตา Type C ที่ประหยัดได้จำนวน 105,378.9 Litre/yr และค่า Thermal Ratio ของ Cooling Period มีค่ามากกว่าของ Heating Period ในทุกวัฏจักร เนื่องจากอัตราการไหลโดยมวลและความจุความร้อนจำเพาะ ที่ความดันคงที่ของอากาศน้อยกว่าก๊าซเสีย แต่พลังงานความร้อนที่สะสมจากการที่ก๊าซเสียถ่ายเทให้โครงอิฐทนไฟ ในช่วง Heating Period มีค่าเท่ากับความร้อนที่โครงอิฐทนไฟถ่ายเทกลับให้อากาศ