Research & Academic Services
หมวดหมู่
โครงการศึกษาและทดสอบการใช้แอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรีผสมกับน้ำมันเตาในหัวเผาอุตสาหกรรม
รายละเอียด :

การศึกษา และทดสอบคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี

การทดสอบคุณคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี จะดำเนินการตามมอก. 640 (เอทานอลใช้ในทางอุตสาหกรรม) แสดงในรูปที่ 1 และทำการทดสอบคุณสมบัติอื่น ๆ เพิ่มเติมเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ผลกระทบต่อการเผาไหม้ เช่น จุดวาบไฟ ความหนาแน่น จุดวาบไฟ จุดติดไฟด้วยตนเอง ความหนืด ความตึงผิว ความดันไอ ค่าความร้อน และองค์ประกอบธาตุของแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี

 

รูปที่ 1 แสดงคุณคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี ที่ดำเนินการทดสอบตามมอก. 640
(เอทานอลใช้ในทางอุตสาหกรรม)

 

ผลการทดสอบคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี

ผลการทดสอบคุณคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี ที่ดำเนินการตามมอก. 640 (เอทานอลใช้ในทางอุตสาหกรรม) จุดวาบไฟ ความหนาแน่น จุดวาบไฟ ความหนืด ความดันไอ ค่าความร้อน และองค์ประกอบธาตุของแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี แสดงในตารางที่ 1 และผลการทดลองจุดติดไฟด้วยตนเอง และความตึงผิว แสดงในตารางที่ 2

ตารางที่ 1 แสดงผลการทดสอบคุณคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี ที่ดำเนินการตามมอก. 640 (เอทานอลใช้ในทางอุตสาหกรรม) และคุณสมบัติอื่น ๆ เพิ่มเติมเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ผลกระทบต่อการเผาไหม้

 ตารางที่ 2 แสดงผลจุดติดไฟด้วยตนเอง และความตึงผิว

 

วิเคราะห์คุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี เพื่อทำการพิจารณาถึงความเหมะสมกับการใช้งานในหัวเผาอุตสาหกรรม

จากผลการทดสอบคุณคุณสมบัติแอลกอฮอล์หัวหาง 90 ดีกรี พบว่า

  1. แอลกอฮอล์หัวหางมีดีกรีที่ 7
  2. แอลกอฮอล์หัวหางมีน้ำเจือปนที่สูง และมีฤทธิ์ในการกัดกร่อนวัสดุโลหะสูง ซึ่งจะส่งผลทำให้อุปกรณ์หัวเผาสึกหรอจากการกัดกร่อนก่อนอายุ โดยพิจารณาจากค่าความเป็นกรดที่มีค่าสูงถึง 4,022 mg/l และค่า pH ที่ระดับ 1
  3. แอลกอฮอล์หัวหางมีค่าความหนืดต่ำ ค่าความตึงผิวต่ำ และค่าความดันไอต่ำ ซึ่งจะส่งผลให้อุปกรณ์หัวเผาสึกหรอจาการขัดสีของผิวโลหะกับโลหะ และเกิดการขัดสีของฟองไอแอลกอฮอล์ที่เป็นผลจาก Cavitation
  4. มีความเสี่ยงในด้านความปลอดภัยในการใช้งานเนื่องจากจุดวาบไฟและจุดติดไฟด้วยตัวเองที่ต่ำ

 

หลักการและทฤษฏีการออกแบบอุปกรณ์ผสมน้ำมันเตากับแอลกอฮอล์

        Jet pump หรือ ejector เป็นอุปกรณ์ที่ถ่ายโอนพลังงานและโมเม้นตั้ม จากของเหลวหลัก (Primary) ที่มีความเร็วสูงไปยังของเหลวทุติยภูมิ (Secondary) ข้อดีคือ Jet pump มีข้อได้เปรียบมากกว่าปั๊มกลแบบอื่นคือ ไม่มีส่วนที่เคลื่อนไหว สึกหรอน้อย ต้นทุนในการผลิตต่ำ ทำให้เข้ากับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลหรือเป็นอันตรายได้ง่าย  
        หัวฉีด (Nozzle) เป็นส่วนประกอบหลักที่สําคัญมากชิ้นหนึ่งของ Jet pump เพราะเป็นส่วนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานจากของไหล Primary จากพลังงานในรูปของความดัน (Pressure energy) ไปเป็นพลังงานจลน์ (Kinetic energy) เป็นผลทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของไหล Secondary มาผสมกัน

 

หลักกการ

การทำงานของ Jet pump ได้ใช้ปรากฏการการไหลผ่านของของไหลผ่าน เวนจูรี (Venturi effect) และเจ็ต (Jet) ซึ่งเกิดจากการไหลของของไหลปฐมภูมิ (Primary fluid) หรือเรียกว่าของไหลขับ (Motive fluid) ที่มีความดันสูง (High pressure) ไหลผ่านหัวฉีด ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานในรูปของความดัน (Pressure energy) เป็นพลังงานจนล์ (Kinetic energy) ทำให้เกิดความดันต่ำ (Low pressure) ที่บริเวณปากของหัวฉีด เป็นผลให้ของไหลทุติยภูมิ (Secondary fluid) หรือที่เรียกว่าของไหลด้านดูด (Suction fluid) ที่มีความดันสูงกว่าไหลเข้ามายังห้องดูด (Suction chamber) และผสมกับของไหล Primary fluid ที่คอคอด (Throat mixing)  หลังจากนั้นของผสมจะผ่าน Diffuser เพื่อเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์เป็นพลังงานในรูปของความดันเหมือนเดิม

Jet pump มีส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน คือ หัวฉีดปฐมภูมิ (Primary nozzle) ห้องดูด (Suction chamber) ห้องผสม (Mixing chamber) คอคอด (Throat) และดิฟฟิวเซอร์ (Diffuser) ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 Schemetic diagram ejector

 

การคำนวณและออกแบบ

ทฤษฎีการคํานวณจะใช้ตาม Cunningham โดยจะมี สมการซึ่งประกอบด้วย Energy Equation, Momentum Equation และ Mass Conservation โดยความสูญเสียจะ อธิบายในรูปของ Friction Loss Coefficient, K 

สมมุติฐานที่ใช้ในการคำนวณมีดังต่อไปนี้   

  1. ไม่มีการถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิของไหลคงที่
  2. ของไหลอัดตัวไม่ได้ incompressible fluid
  3. การไหลเข้า Mixing Throat เป็นแบบ Uniform Flow
  4. Mixed Flow ที่ออกจาก Throat และ Diffuser เป็นแบบ Uniform Flow
  5. การไหลใน Liquid Jet Pump เป็นแบบ Steady Flow

 

สรุปผลการจำลองการไหล (Simulation, CFX Analysis)

จากผลข้างต้นพบว่าเมื่อป้อนความดันของแอลกอฮอล์เข้ามาผสมกับน้ำมันเตาด้วยด้วยความดัน 18 bar ดังรูปที่ 2 จะทำให้เกิด Back pressure เนื่องจากความดันฝั่งน้ำมันเตาสูงกว่าและดันย้อนกลับไปทางท่อของแอลกอฮอล์ สังเกตจาก stream line ในวงกลมสีเหลืองมีความไม่ Uniform ในขณะที่การป้อนแอลกอฮอล์ที่ความดัน 19 - 20 bar ไม่มีผลกระทบต่อการไหลภายใน Mixer อีกทั้งยังสามารถผสมกันและไหลออกที่ปลายหัวฉีดได้เป็นอย่างดี