การเพิ่มประสิทธิภาพอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยน้าหล่อเย็นแบบหมุนวนส้าหรับเครื่องผลิตน้ามันเชื อเพลิงจากขยะพลาสติกขนาดเล็ก
Optimizing a circulating water-cooled heat exchanger for fuel production machine from small plastic waste
Keywords:
กระบวนการไพโรไลซิส, ขยะพลาสติก, น้ำมันเชื้อเพลิงAbstract
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของอัตราการไหลและอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นขาเข้า ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขาออกของน้ำหล่อเย็นและอุณหภูมิขาออกของไอแก๊สไพโรไลซิส เปรียบเทียบอุณหภูมิขาออกไอแก๊สไพโรไลซิสและปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงที่ควบแน่นได้ ระหว่างอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบเดิมกับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยน้ำหล่อเย็นแบบหมุนวนที่พัฒนาขึ้น โดยใช้แนวทางการออกแบบและวิเคราะห์ด้วยการจำลองทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณก่อนนำไปทดสอบ 2 รูปแบบ คือ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบไม่มีน้ำไหลวน และอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้วยน้ำหล่อเย็นแบบหมุนวนเพื่อเพิ่มความปั่นป่วนของของไหลและอัตราการถ่ายเทความร้อนในกระบวนการควบแน่น วิเคราะห์การกระจายตัวของความเร็วของของไหล อุณหภูมิ และลักษณะการไหลของน้ำหล่อเย็นภายในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ภายใต้เงื่อนไขอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นขาเข้า 0.025, 0.1, 1, 2 และ 4 L/min ใช้โปรไฟล์อุณหภูมิของไอจากกระบวนการผลิตน้ำมันที่ได้จาการทดลอง พบว่าอัตราการไหล 4 L/min มีอุณหภูมิเฉลี่ยทางออกของ pyro-gas และมีอุณหภูมิเฉลี่ยทางออกของ pyro-gas ต่ำที่สุดเมื่อเปรียบกับอัตราการไหลอื่น โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุดทางออกของ pyro-gas อยู่ที่ 254.16 °C อุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุดทางออกของน้ำหล่อเย็นอยู่ที่ 80.56 °C ที่อัตราการไหล 0.025 L/min มีอุณหภูมิเฉลี่ยทางออกของ pyro-gas และมีอุณหภูมิเฉลี่ยทางออกของน้ำหล่อเย็นสูงที่สุดเมื่อเปรียบกับอัตราการไหลอื่น โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุดทางออกของ pyro-gas และน้ำหล่อเย็นที่มากกว่าอัตราการไหลอื่น อยู่ที่ 324.84 °C และ 316.89 °C ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการควบแน่นของระบบ ผลการทดลองพบว่าการใช้น้ำหล่อเย็นแบบหมุนวนผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อติดแผ่นกั้นของไหลช่วยเพิ่มความปั่นป่วนของการไหล ส่งผลให้อัตราการถ่ายเทความร้อนและประสิทธิภาพ ของระบบควบแน่นเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบไหลตรง ปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงที่ควบแน่นได้เพิ่มขึ้น โดยมีปริมาตรน้ำมันที่ได้ 5,800 มิลลิลิตร ต่อน้ำหนักวัตถุดิบ 5,000 กรัม ระยะเวลาที่ใช้ 90 นาที
