การจำลองซีเอฟดีของฟลูอิไดซ์เบดแก๊ส-ของแข็งสำหรับอนุภาคผสม

Abstract

ฟลูอิไดซ์เบดแบบแก๊ส-ของแข็งเป็นรูปแบบหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งถูกนำมาใช้งานอย่างหลากหลายในอุตสาหกรรม เนื่องจากข้อดีของการมีพื้นที่ผิวสัมผัสกันระหว่างแก๊ส-ของแข็งที่สูง ส่งผลให้เกิดการถ่ายเทมวลสารและความร้อนได้ดี ในงานวิจัยนี้ศึกษาระบบฟลูอิไดซ์เบดสำหรับของผสมอนุภาคของแข็ง (Mixed particles) ในระบบสองมิติ และหาแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณที่เหมาะสมสำหรับระบบดังกล่าว รวมทั้งวิเคราะห์ผลของตัวแปรดำเนินการที่ส่งผลต่อการถ่ายโอนความร้อนของระบบด้วยเทคนิคการวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) นอกจากนี้ ทำการเปรียบเทียบตัวแปรตอบสนองที่บอกถึงการผสม ประกอบด้วย สัมประสิทธิ์การกระจายตัวในแนวรัศมี สัมประสิทธิ์การกระจายตัวในแนวแกน อุณหภูมิแกรนูลล่าร์ และดัชนีการผสม จากผลการศึกษา พบว่า แบบจำลอง EMMS นั้นให้ผลที่สอดคล้องและใกล้เคียงกับผลการทดลองจริงมากที่สุด สำหรับผลของตัวแปรดำเนินการต่อระบบอนุภาคผสมระหว่างถ่านหินและทราย พบว่า ความเร็วแก๊สป้อนเข้า ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถ่านหิน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางทราย และปริมาณทรายเริ่มต้น เป็นตัวแปรที่ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังทำการศึกษาถึง อุทกพลศาสตร์ที่เปลี่ยนไปเมื่อทำการเติมฝุ่นถ่านหินเข้าสู่ระบบ พบว่า การเติมฝุ่นถ่านหินจะทำให้ระบบเกิดฟลูอิไดเซชันมากขึ้น และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกับปริมาณฝุ่นถ่านหินนั้นจะส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการถ่ายโอนความร้อนของระบบ สำหรับการเปรียบเทียบตัวแปรตอบสนองต่อการผสม เป็นการเปรียบเทียบบนสมมติฐานที่ว่า การผสมที่ดีย่อมส่งผลทำให้เกิดการถ่ายโอนความร้อนที่ดี จากผลการเปรียบเทียบ พบว่า อุณหภูมิแกรนูลล่าร์ ให้แนวโน้มที่ใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนมากที่สุด หรืออาจกล่าวได้ว่า ค่าอุณหภูมิแกรนูลล่าร์ นั้นมีความเหมาะสมที่สุดจากการเปรียบเทียบ อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์ของค่าอุณหภูมิแกรนูลล่าร์กับค่าสัมประสิทธ์การถ่ายโอนความร้อนนั้นมีความสัมพันธ์อย่างง่ายเท่านั้น กล่าวคือ ถ้ารู้แนวโน้มของอุณหภูมิแกรนูลล่าร์ จะสามารถทำนายค่าสัมประสิทธ์การถ่ายโอนความร้อนได้ในเบื้องต้น