ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน
นักวิจัย : จารุวัตร เจริญสุข
คำค้น : coal combustion , desulferisation , dry-adsorption , Finite Volume Method
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2548
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=PDF4180043 , http://research.trf.or.th/node/583
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

วัตถุประสงค์ : 1. เพื่อพัฒนาโปรแกรมจำลองการเกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และนำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการ ดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ด้วยผงแคลเซียมออกไซด์ มาประกอบเข้ากับโปรแกรมจำลองการเผา ไหม้การไหล การกระจายตัวของก๊าซในห้องเผาไหม้ถ่านหินผง ที่มีอยู่เดิม 2. เพื่อนำแบบจำลองทั้งหมดที่พัฒนานั้นมาเป็นครื่องมือ ศึกษาหาแนวทางการลดการปลดปล่อยก๊าซ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จากการเผาไหม้ถ่านหินผงโดยวิธี Dry Adsorption ระเบียบวิธีวิจัย : 1. ศึกษาจลศาสตร์ของปฏิกิริยาการเกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ กลไกการก่อตัวเมื่อทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน เสนอแนวคิดในการคำนวณการเกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จากการเผาไหม้ถ่านหินผง เขียนโปรแกรมเพื่อจำลองการเกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ รวมเข้ากับโปรแกรมหลัก 2. ทำการทดสอบความแม่นยำ ของแบบจำลองของการเผาไหม้โดยเปรียบเทียบกับผลการทดลอง และ ทดสอบความแม่นยำ ของการปลดปล่อยสารซัลเฟอร์โดยการคำนวณสมดุลมวล 3. เขียนโปรแกรมคำนวณการเกิดขบวนการ Calcinution จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พบในงาน วิจัยที่ตีพิมพ์แล้วในอดีต รวมทั้งเขียนโปรแกรมคำนวณการเกิด Sulfation ของผง CaO 4. ทำการทดสอบความแม่นยำโดยเปรียบเทียบกับผลการทดลองในงานวิจัยในอดีต 5. นำโปรแกรม Calcinution และ Sulfation มารวมกับโปรแกรมหลัก โดยทำการเขียนโปรแกรมคำนวณ การแลกเปลี่ยนความร้อน มวล โมเมนตัม ระหว่างอนุภาคกับก๊าซ และคำนวณทางเดินอนุภาคใน การไหลแบบปั่นป่วน โดยใช้วิธีที่ใช้กับอนุภาคถ่านหิน 6. ทำการทดสอบความถูกต้องของสมดุลมวล โมเมนตัม และพลังงาน ด้วยการคำนวณกรณีพื้นฐาน ต่างๆ 7. นำโปรแกรมคำนวณที่ได้มาทดสอบผลการดูดซับซัลเฟอร์โดยแบ่งเป็นกรณีศึกษาต่างๆ ดังแสดงไว้ ในปริญญานิพนธ์ของนักศึกษาของกลุ่มวิจัย (ภาคผนวก) ผลการวิจัย : พบว่าปัจจัยสำคัญ ที่จำกัดประสิทธิภาพในการดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ของห้องเผาไหม้ที่ใช้ใน กรณีนี้คือ อุณหภูมิที่ต่ำและเวลาในการทำปฏิกิริยาที่สั้น การใช้แบบจำลองทำให้ทราบแนวโน้มทางเดิน ของผงแคลเซียมออกไซด์และปริมาณการดูดซับสะะสมของอนุภาคที่เวลาต่างๆ ตั้งแต่เริ่มต้นปล่อย อนุภาคจนกระทั่งอนุภาคออกจากห้องเผาไหม้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถสังเกตและวัดได้จากการทดลอง เราสามารถวิเคราะห์และปรับแก้เงื่อนไขต่างๆ เพื่อให้อนุภาคมีเวลามากพอและอยู่ในช่วงที่มีอุณหภูมิสูง พอที่จะดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ได้สูงสุด จึงเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการออกแบบเผาไหม้ โดยลดจำนวนครั้ง ในการทดลองที่มีค่าใช้จ่ายลง สรุป วิเคราะห์ผล และความเกี่ยวข้องกับงานวิจัยในอดีต : งานวิจัยนี้สามารถพัฒนาโปรแกรมจำลอง การก่อตัวและการดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ ได้เป็นผลสำเร็จ ทำการทดสอบวิธีการคำนวณกับทฤษฎีพื้นฐาน จากนั้นทำการจำลองการเผาไหม้ของถ่านหิน โดยเปรียบเทียบกับผลการทดสอบที่มีมาในอดีตของนัก วิจัยท่านอื่น ความเชื่อถือได้ของการจำลองยังจำกัดอยู่ในช่วงที่อธิบายด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เท่านั้น ทักษะความรู้ที่ใช้ในงานนี้คือพื้นฐานเกี่ยวกับงานที่เคยทำมาก่อนคืองานวิจัยทางด้าน Computational Fluid Dynamic เน้นการประยุกต์ด้านการเผาไหม้ถ่านหินในงานอุตสาหกรรม ข้อเสนอแนะและการนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ความรู้และเครื่องมือที่พัฒนาได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ในขบวนการออกแบบห้องเผาไหม้ หรือห้องทำปฏิกิริยาใหม่ โดยให้อนุภาคหินปูนอยู่นานและมีอุณหภูมิสูงพอ เมื่อเพิ่มประสิทธิภาพได้แล้ว ก็น่าจะเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่จะนำไปใช้ในการลดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการเผาถ่านหินเพื่อผลิต กระแสไฟฟ้า เนื่องจากเป็นวิธีที่มีราคาถูก Objective : 1. To develop a program for simulating the formation of sulfur dioxide and incorporate a mathematical model of CaO adsorption with the existing program for simulating flow, combustion and species distributions in industrial pulverized combustion 2. To use the program as a tool in an assessment of dry-adsorption technique for desulfurizationn of pulverized coal combustion Methodology : 1. Carry out a study on chemical kinetic of sulfur dioxide formation and reaction mechanism with oxygen. Propose a concept of calculating the formation rate in pulverized coal combustion condition. Implement the idea in the computer program. 2. Perform calculation trials to test the degree of accuracy of the new program against mass balance and validate the combustion results with published data. 3. Write the computer program to calculate the calcination and sulfation rates using the mathematical models from existing literatures 4. Perform calculation trials to test the degree of accuracy of the new program with the existing bench-top experimental data 5. Incorporate the module into the main program. Calculate mass, heat and momentum balances foor the particle. Add a special routine for calculating the particle tracks in turbulent flow. 6. Perform calculation trials to test mass, momentum and heat balances. Check the data transfer between routines 7. Apply the developed model for various case studies as appeared in the appendix Result : It is found that the combustion condition of the selected furnace is not favorable for adsorption process. This is mainly due to insufficiency in temperature level and residence time. The mathematical solution help us informed with the likely course and location of CaO particle in the combustion chamber. It also provides the calcination period and the accumulative amount of sulfation load versus time from the starting point where the particle is introduced into the chamber and throughout the calculation domain, which is not possible to monitor form an experiment. Analyzing and adjusting the operating condition that yield sufficient time and temperature level could maximize the adsorption efficiency. This help reduce number of experimental trials thus the cost involved. Conclusion discussion and the relation with previous work : The mathematical model for sulfur dioxide formation CaCO3 calcinatoin and CaO sulfation has been developed and validated against some essential basic theories. Comparison against the published combustion results were carried out and found satisfactory. The degree of accuracy of the calcination and sulfation models is, however, limited within the range of validity used in establishing the mathematical models. This research work has been performed in conjunction with the research skills and knowledge gained from the previous work in the area of computational fluid dynamics, specifically applied for industrial coal combustion. Suggestion/Further implication/implementation : A new combustion chamber or reactor design will benefit from findings and the tool developed from this research. As the particle undergoes sufficient time and temperature level, adsorption efficiency will be improved. A low-cost dry adsorption technique may then be considered as an alternative mean of desulfurization for coal combustion system.

บรรณานุกรม :
จารุวัตร เจริญสุข . (2548). แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จารุวัตร เจริญสุข . 2548. "แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จารุวัตร เจริญสุข . "แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2548. Print.
จารุวัตร เจริญสุข . แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการก่อตัวของก๊าซกำมะถัน. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2548.