ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้
นักวิจัย : อติพงศ์ นันทพันธุ์
คำค้น : Heat exchanger testing , Particulate Fouling , Thermal resistance , การทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน , การสะสมตัวของอนุภาค , ความต้านทานการถ่ายเทความร้อน
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2550
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=TRG4780010 , http://research.trf.or.th/node/1762
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาสมรรถนะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวาง ที่ทำงานภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้ โดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวนี้ ประกอบด้วยกลุ่มท่อติดครีบแบบเกลียว งานวิจัยนี้แบ่งออกเป็นสองส่วนดังต่อไปนี้ งานวิจัยส่วนแรก ได้ทำการทดสอบสมรรถนะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะที่มีฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้ โดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวจะถ่ายเทความร้อนระหว่างแก็สไอเสียที่ได้จากการเผาไหม้ของน้ำมันดีเซลกับน้ำเย็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางประกอบด้วยท่อติดครีบแบบเกลียว จำนวน 3 แถว แถวละ 8 ท่อ จัดเรียงแบบเหลื่อมกัน และในงานวิจัยนี้ได้ทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 2 แบบ คือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ท่อติดครีบแบบเกลียวซึ่งมีระยะห่างระหว่างครีบเท่ากับ 2.85 และ 6.10 mm ในการทดสอบ แก็สไอเสียร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 200?C อัตราการไหลเชิงมวลเท่ากับ 0.35 kg/s จะไหลผ่านพื้นผิวภายนอกของกลุ่มท่อ และถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำอุณหภูมิประมาณ 25?C อัตราการไหล 0.15 kg/s ซึ่งไหลผ่านด้านในท่อ โดยในการทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละแบบจะใช้เวลา 750 hr และระหว่างการทดสอบจะเกิดการควบแน่นของแก็สไอเสียบางส่วนบนพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน จากการทดสอบพบว่า อัตราการถ่ายเทความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั้งสองชุดมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และมีแนวโน้มลดลงเมื่อเวลาเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน พบว่าความดันตกคร่อมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาที่ทดสอบด้วย ทั้งนี้เนื่องจากการสะสมตัวของคราบเขม่าบนพื้นผิวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั่นเอง นอกจากนี้ยังพบว่าระยะห่างของครีบมีผลต่อการสะสมตัวของเขม่า โดยครีบที่มีระยะห่าง 2.85 mm จะมีค่าความต้านทานการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากสิ่งสกปรกที่เกาะอยู่บนพื้นผิวสูงกว่าครีบที่มีระยะห่าง 6.10 mm งานวิจัยส่วนแรกนี้ยังได้พัฒนาโมเดลเพื่อคำนวณค่าความต้านทานการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากสิ่งสกปรก โดยเป็นฟังก์ชันของเวลา ซึ่งโมเดลดังกล่าวพัฒนามาจากโมเดลของ Kern and Seaton งานวิจัยส่วนที่สอง ได้ศึกษาผลของการสะสมตัวของเถ้าลอยลิกไนต์บนพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางที่ประกอบด้วยท่อติดครีบแบบเกลียว โดยงานในส่วนนี้จะใช้อากาศผสมฝุ่นเถ้าลอยแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำเย็นที่ไหลอยู่ภายในท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน งานวิจัยในส่วนนี้ อุณหภูมิพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้างในอากาศ ดังนั้นกระบวนการควบแน่นของไอน้ำในอากาศบนพื้นผิวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ระยะห่างระหว่างครีบ อัตราการไหลของอากาศ สัดส่วนโดยมวลของเถ้าลอยในอากาศ อุณหภูมิอากาศด้านเข้า โดยอุณหภูมิของน้ำเย็นจะเท่ากับ 5 ?C ที่อัตราการไหล 10 l/min จากการทดสอบพบว่า ค่าความต้านทานการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการสะสมตัวของเถ้าลอยเพิ่มขึ้นตามเวลา และขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างครีบ อัตราส่วนของเถ้าลอยในอากาศ และปริมาณคอนเดนเสทที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว งานวิจัยในส่วนนี้ยังได้พัฒนาโมเดลที่ใช้คำนวณค่าความต้านทานการถ่ายเทความร้อนของเถ้าลอยบนพื้นผิว ซึ่งโมเดลที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้ทำนายผลการทดลองได้เป็นอย่างดี Performance testing of a cross flow heat exchanger operating under the atmosphere of flue gas particulate from combustion is carried out in this work. The heat exchanger composes of spiral finned tube bank and exchanges heat between hot air and cold water. This research work can be divided into two parts as follows. For the first part, the heat exchanger exchanges heat between flue gas from the diesel oil combustion and cold water. The heat exchanger composes of spiral finned tube bank having 3 rows and 8 tubes per row with staggered arrangement. The fin spacing considered are 2.85 and 6.10 mm. In this experiment, the 200°C flue gas from combustion having 0.35 kg/s mass flow rate flows along outside surface of the heat exchanger and transfers heat to the 25°C cooling water having 0.15 kg/s mass flow rate flowing in the tube side. Each experiment uses 750 hr for testing. During the testing, part of flue gas condenses on the heat transfer surface. From the experiment, it is found that the heat transfer rate of both heat exchangers trend to decrease with time while the airside pressere drop increases. These results come from the fouling on the heat transfer surface. Moreover, it is found that, that the heat exchanger having 2.85 mm fin spacing higher fouling resistance than that of 6.10 mm fin spacing. In this part, the model for calculating the fouling resistance is also developed to be the function of time. The model is developed from model of Kern and Seaton and the results agree quite well with the experimental data. The second part of this research investigated the effect of fly ash deposit on thermal performance of a cross flow heat exchanger having a set of spiral finned-tubes as heat transfer surface. A stream of warm air having high content of fly ash is exchanging heat with a cool water stream in the tubes. In this study, the temperature of the heat exchanger surface is lower than the dew point temperature of air, thus there is condensation of moisture in the air stream on heat exchanger surface. The affecting parameters such as the fin spacing, the air mass flow rate, the fly ash mass flow rate and the inlet temperature of warm air are varied while the volume flow rate and the inlet temperature of the cold water stream are kept constant at 10 l/min and 5°C, respectively. From the experiment, it is found that the thermal resistance due to the fouling increases with time. Moreover, the deposit of fly-ash on the heat transfer surface is strongly depending on the fin spacing, the air-ash ratio and the amount of condensate on the heat exchanger surface. The empirical model for evaluating the thermal resistance is also developed in this work and the simulated results agree well with those of the measured data.

บรรณานุกรม :
อติพงศ์ นันทพันธุ์ . (2550). การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อติพงศ์ นันทพันธุ์ . 2550. "การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อติพงศ์ นันทพันธุ์ . "การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2550. Print.
อติพงศ์ นันทพันธุ์ . การศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลตามขวางภายใต้สภาวะฝุ่นเขม่าจากการเผาไหม้. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2550.