Efficiency improvement of a solid fuel combustor using porous medium

โดย ชิตมงคล พงษ์สิงห์

ปี 2557

บทคัดย่อ

วิทยานิพนธ์นี้ ได้เสนอวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของเตาเผาเชื้อเพลิงแข็ง ที่ใช้ในการผลิตน้ำร้อนโดยใช้วัสดุพรุนมาช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านทางความร้อนระหว่างปฏิกิริยาการเผาไหม้และกลุ่มท่อน้ำร้อน นอกจากนี้อากาศที่จะไหลเข้าสู่ห้องเผาไหม้จะถูกอุ่นให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นอีกด้วย ซึ่งส่งผลทำให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงมากขึ้นกว่าเตาเผาแบบดั้งเดิม วัสดุพรุนที่ใช้ในการศึกษานี้ คือ นอตตัวเมียที่มีขนาดต่างๆกัน คือ 8, 10, และ12 mm โดยใช้ถ่านไม้เป็นเชื้อเพลิง การทดลองครั้งนี้ ได้ทำการเปรียบเทียบระหว่างเตาเผาแบบดั้งเดิม กับ แบบบรรจุวัสดุพรุน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อน โดยใช้สภาวะการทำงานของเตาเผาแบบดั้งเดิมที่ให้ค่าสมรรถนะที่สูงที่สุดมาเป็นกรณีเบื้องต้นและได้ทำการบรรจุวัสดุพรุนเข้าไปภายในกลุ่มท่อน้ำ เพื่อทดลองด้วยสมมุติฐานที่ว่าวัสดุพรุนช่วยส่งเสริมประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้ จากนั้นได้ทำการเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุพรุน เพื่อหาค่าของวัสดุพรุนที่ดีที่สุด ที่ทำให้ได้ค่าประสิทธิภาพทางความร้อนของน้ำร้อนที่สูงที่สุด ผลการทดลองพบว่า การใช้วัสดุพรุนสามารถส่งเสริมประสิทธิภาพทางความร้อนของน้ำร้อน ได้จริงและขนาดของวัสดุพรุนที่นำมาใช้มีผลต่อการส่งเสริมประสิทธิภาพทางความร้อนโดยการศึกษาวัสดุพรุนทั้ง 3 ขนาด คือ 8, 10 และ12 mm พบว่าวัสดุพรุนขนาด 10 mm สามารถทำให้ค่าประสิทธิภาพทางความร้อนของน้ำสูงที่สุด โดยมีค่าอุณหภูมิเฉลี่ยของห้องเผาไหม้สูงถึง1,020 ◦C มีค่าประสิทธิภาพทางความร้อนอยู่ที่ 60% และความร้อนที่ได้อยู่ที่ 45 kw

This thesis presents a method for improving the efficiency of a solid fuel-fired water heater. In the proposed system, the porous materials was used to improve the heat transfer coefficient between the combustion zone and water tube bank. In addition, the combustion air waspre-heated to reach higher temperature. For this reason, the combustion efficiency of this combustor outperforms the conventional one. The porous medium used in this study are nuts with three different sizes: 8, 10 and 12 mm. The solid fuel used in this study is wood charcoal. In this experimental study, the performance of combustor with and without (conventional combustor) were compared. The best performance of the conventional combustor was used as the base case of study, then, the porous medium was installed to test the hypothesis that porous materials can improve the thermal efficiency. To figure out the best property of porous medium which suit well with this combustor, the pore sizes of porous materials were varied to determine the most appropriate size for maximizing the efficiency of the water heating system. The results indicate that using of porous material can improve the efficiency of the proposed system. The results also demonstrate that, among 3 sizes of porous medium: 8, 10 and 12 mm, using 10 mm nut size yields the highest thermal efficiency. An average combustion temperature of 1,020 ˚c, thermal efficiency about 60% and the maximum heating power about 45 kw were obtained using 10 mm nut size of porous medium

Download : Efficiency improvement of a solid fuel combustor using porous medium