การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2566
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19426 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-19426 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
แก๊สซิฟิเคชั่น ถ่านหิน |
| spellingShingle |
แก๊สซิฟิเคชั่น ถ่านหิน วัชรภัทร์ วัฒนาศรีโรจน์ การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| description |
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2566 |
| author2 |
มักตาร์ เเวหะยี |
| author_facet |
มักตาร์ เเวหะยี วัชรภัทร์ วัฒนาศรีโรจน์ |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
วัชรภัทร์ วัฒนาศรีโรจน์ |
| author_sort |
วัชรภัทร์ วัฒนาศรีโรจน์ |
| title |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| title_short |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| title_full |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| title_fullStr |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| title_full_unstemmed |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| title_sort |
การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน |
| publisher |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19426 |
| _version_ |
1802995668864729088 |
| spelling |
th-psu.2016-194262024-06-04T04:07:48Z การศึกษาผลของอัตราส่วนสมมูลที่มีต่อปฏิกิริยาเผาไหม้ของแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน Effect of Equivalent Ratio on Combustion Characteristics of Underground Coal Gasification วัชรภัทร์ วัฒนาศรีโรจน์ มักตาร์ เเวหะยี Faculty of Engineering Mechanical Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล แก๊สซิฟิเคชั่น ถ่านหิน วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (วิศวกรรมเครื่องกล), 2566 Coal is the most common fuel found on the Earth's surface. The deposition of plant matter forms coal through biochemical decomposition under appropriate pressure and heat conditions. The utilization of coal can be classified according to its status, namely the utilization of coal in the form of solid fuel. The use of coal in the form of liquid fuel. The use of coal in the form of gas fuel. This research aims to study the equivalent ratio's effect on converting solid fuel coal into gaseous fuel. Also known as the gasification process. The thermal decomposition behavior of coal was studied using thermogravimetric analytical methods to track the change in the weight or mass of coal. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed using a TA Instruments model TGA 8000, Perkin Elmer, USA, under atmospheric pressure. by using nitrogen gas at a flow rate of 40 mL/min. and heating at a constant heating rate of 20 C/min in the temperature range of 50 – 1000 degrees Celsius. The objective of studying the thermal decomposition behavior of coal is to determine the appropriate temperature range. for the design of the experimental conditions From the results of the study, it was found that The maximum decomposition of coal is between 300 and 900 °C. Study of gasification reaction of coal by testing method The conditions of the study were to test the gasification reaction at the equivalence ratio of 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, and 0.7, respectively. The experimental set was built of refractory concrete with a 210 mm length and a width of 85. millimeters. The model is 55 millimeters tall and is heated by a burner (Torch) that uses LPG fuel. A gas analyzer will read the gas product obtained from the process. the gas constituents are reduced. When the equivalence ratio is increased, it is found that at 0.1 the equivalence ratio gives the highest gas component. This study uses a mathematical calculation method using a 3D hemisphere reactor model using ANSYS Fluent Ver.2019 R3 software. The size of the model is 90 mm wide, 680 mm long, and 132 mm high. The size of the element sizing was set to 1.2 mm. The turbulent flow k-ε model was used. For the Finite – Rate / Eddy – Dissipation chemical correlation was analyzed together with the chemical sequestration (Ultimate Analysis) and the estimated composition (Proximate Analysis) of coal fuel by using the Coal Calculator model. of the two-step reaction mechanism. The semi-implicit method for the pressure-linked second-order upwind scheme was chosen to calculate the difference in the resultant momentum equation. (Momentum equation) and continuity equation (The continuity equation) including energy equation (Energy equation) to be less than 1x10-4. From the study results, it was found that the temperature inside the model would increase with increasing equivalence ratio While the composition of the product gas is The carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) gas components tend to decrease with increasing equivalence ratios. In the comparison of the results of the experimental product gas composition and the results obtained from mathematical calculations using ANSYS Fluent software, it was found that the trends of carbon dioxide (CO2) and carbon monoxide (CO) gas composition were there is the similar trend by the composition of carbon monoxide gas It increases in the range of the equivalence ratio between 0.2 - 0.3 and decreases as the equivalence ratio increases. while the composition of carbon dioxide increases in the range of the equivalence ratio between 0.3 - 0.5 and decreases as the equivalence ratio increases as well. ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงที่ถูกพบมากที่สุดบนพื้นผิวโลกโดยถ่านหินก่อกำเนิดมาจากการทับถมกันของซากพืชด้วยกระบวนการย่อยสลายทางชีวเคมีภายใต้สภาวะความดันและความร้อนที่เหมาะสม การนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์สามารถจำแนกออกตามสถานะ ได้แก่ การนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ในรูปของเชื้อเพลิงแข็ง การนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ในรูปของเชื้อเพลิงเหลว การนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ในรูปของเชื้อเพลิงแก๊ส โดยในงานวิจัยครั้งนี้ ผู้วิจัยมีจุดมุ่งหมายในการศึกษาอิทธิพลของอัตราส่วนสมมูล (Equivalent Ratio) ที่ส่งผลต่อกระบวนการแปรรูปถ่านหินที่มีสถานะเป็นเชื้อเพลิงแข็งให้กลายเป็นเชื้อเพลิงแก๊ส หรือที่เรียกว่ากระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินใต้ดิน (Underground Coal Gasification). การศึกษาพฤติกรรมการสลายตัวของถ่านหินด้วยความร้อนใช้วิธีการติดตามการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักหรือมวลของถ่านหินด้วยวิธีการวิเคราะห์ทางเทอร์โมกราวิเมตริก (Thermogravimetric analysis : TGA) โดยใช้เครื่อง TA Instruments รุ่น TGA 8000, Perkin Elmer, USA ภายใต้สภาวะความดันบรรยากาศ โดยอาศัยแก๊สไนโตรเจน ที่อัตราการไหล 40 มิลลิลิตรต่อนาที และให้ความร้อนแบบอัตราความร้อนคงที่ (Constant heating rate) 20 C/min ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 50 – 1000 องศาเซลเซียส โดยวัตถุประสงค์ของการศึกษาพฤติกรรมการสลายตัวของถ่านหินด้วยความร้อน คือ เพื่อให้ทราบช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมแก่การออกแบบเงื่อนไขการทดลอง จากผลการศึกษาพบว่า ถ่านหินนั้นจะเกิดการสลายตัวสูงสุดในช่วงอุณหภูมิประมาณ 300 ถึง 600 องศาเซลเซียส. การศึกษาการเกิดปฏิกิริยาแก๊สซิฟิเคชั่นของถ่านหินด้วยวิธีการทดสอบ เงื่อนไขของการศึกษาคือทำการทดสอบการเกิดปฏิกิริยาแก๊สซิฟิเคชั่นที่ค่าอัตราส่วนสมมูลเท่ากับ 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7 ตามลำดับ โดยชุดทดลองจะสร้างด้วยคอนกรีตทนไฟขนาดความยาว 210 มิลลิเมตร มีความกว้าง 85 มิลลิเมตร โดยโมเดลสูงขนาด 55 มิลลิเมตร และมีการให้ความร้อนด้วยหัวเผา (Torch) ที่ใช้เชื้อเพลิง LPG ผลิตภัณฑ์แก๊สที่ได้จากกระบวนการจะถูกอ่านค่าด้วยเครื่องวิเคราะแก๊ส (Gas Analyzer) จากผลการทดสอบพบว่าค่าขององค์ประกอบแก๊สจะลดลง เมื่ออัตราส่วนสมมูลเพิ่มขึ้นโดยพบว่าที่อัตราส่วนสมมูลเท่ากับ 0.1 จะให้องค์ประกอบแก๊สสูงที่สุด. การศึกษานี้จะใช้วิธีการคำนวณทางคณิตศาตร์โดยใช้โมเดลเตาปฏิกรณ์รูปทรงครึ่งหยดน้ำ 3 มิติโดยใช้ซอฟแวร์ ANSYS Fluent Ver.2019 R3 ขนาดของแบบจำลอง กว้าง 90 มิลลิเมตร ยาว 680 มิลลิเมตร และสูง 132 มิลลิเมตร โดยกำหนดขนาดของ Element sizing ให้มีขนาด 1.2 mm แบบจำลองการไหลแบบปั่นป่วน k- ε model ได้ถูกนำมาใช้ สำหรับความสัมพันธ์ทางเคมีแบบ Finite – Rate / Eddy – Dissipation ได้ถูกนำมาวิเคราะร่วมกับองค์ประกอบแบบแยกธาตุทางเคมี (Ultimate Analysis) และองค์ประกอบแบบประมาณ (Proximate Analysis) ของเชื้อเพลิงถ่านหินโดยเลือกใช้ Coal Calculator รูปแบบของกลไกลการการเกิดแบบ Two – Step Reaction สำหรับรูปแบบในการคำนวณเลือกใช้วิธีแบบ Semi – Implicit Method for Pressure – Linked ที่ระดับ Second order upwind scheme โดยเลือกให้ค่าความแตกต่างของผลลัพธ์ที่ได้ของสมการโมเมนตัม (Momentum equation) และสมการความต่อเนื่อง (Continuity equation) รวมทั้งสมการพลังงาน (Energy equation) ให้มีค่าน้อยกว่า 1x10-4 จากผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิภายในโมเดลจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออัตราส่วนสมมูลเพิ่มขึ้นในขณะที่องค์ประกอบของแก๊สผลิตภัณฑ์ได้แก่ องค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และองค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) กลับมีแนวโน้มที่ลดลงเมื่ออัตราส่วนสมมูลเพิ่มขึ้น. การเปรียบเทียบผลขององค์ประกอบแก๊สผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการทดลองและผลที่ได้จากการคำนวณทางคณิตศาสตร์โดยใช้ซอฟแวร์ ANSYS Fluent พบว่า แนวโน้มขององค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และองค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) มีแนวโน้มที่คล้ายคลึงกัน โดยองค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนมอนออกไซด์ มีการเพิ่มขึ้นในช่วงอัตราส่วนสมมูลระหว่าง 0.2 - 0.3 และจะลดลงเมื่ออัตราส่วนสมมูลมีค่าเพิ่มขึ้น ในขณะที่องค์ประกอบของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ มีการเพิ่มขึ้นในช่วงอัตราส่วนสมมูลระหว่าง 0.3 - 0.5 และลดลงเมื่ออัตราส่วนสมมูลมีค่าเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน. 2024-06-04T04:07:48Z 2024-06-04T04:07:48Z 2023 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19426 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |