การปรับปรุงการเผาไหม้ก๊าซปิโตรเลียมเหลวโดยใช้ก๊าซโอโซนช่วยในการเผาไหม้The Combustion Enhancement of Liquefied Petroleum Gas by Ozone Addition

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการเติมโอโซนในปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่มีผลต่ออุณหภูมิการเผาไหม้และความเร็วการเผาไหม้ ในการทดลองการเผาไหม้นี้ชุดทดสอบประกอบด้วยถังบรรจุก๊าซปิโตรเลียมเหลว ปั๊มลม เครื่องกำเนิดโอโซนและหัวเผาไหม้ โดยก๊าซปิโตรเลียมเหลวจะถูกลดความดันแล้วผสมเข้ากับอากาศ และก๊าซโอโซนก่อนที่จะเข้าสู่หัวเผาไหม้ซึ่งออกแบบเป็นชนิดสล็อตสี่เหลี่ยมที่มีขนาด 3x25 ตารางมิลลิเมตร โดยการทดลองในส่วนแรกเป็นการทดลองเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่อัตราส่วนสมมูล (Φ) 6.31 ในระบบที่มีโอโซนและไม่มีโอโซน ในช่วงความเข้มข้นโอโซนที่ 0 ถึง 1,000 มิลลิกรัมต่อชั่วโมง ผลการทดลองพบว่า หากไม่มีการป้อนโอโซน อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดที่วัดได้เท่ากับ 705.5 องศาเซลเซียส และมีความเร็วการเผาไหม้เท่ากับ 0.043 เซนติเมตรต่อวินาที ส่วนที่ความเข้มข้นโอโซน 1,000 มิลลิกรัมต่อชั่วโมงให้ค่าอุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดที่ 885.5 องศาเซลเซียส และความเร็วการเผาไหม้ 0.082 เซนติเมตรต่อวินาที การทดลองในส่วนที่สองเป็นการเผาไหม้โดยลด Φ จาก 6.31 เป็น 3.31 โดยทดสอบการเผาไหม้ที่ไม่มีโอโซนและที่มีการป้อนโอโซนจนถึงความเข้มข้น 1,000 มิลลิกรัมต่อชั่วโมง พบว่า เมื่อไม่มีโอโซนจะให้อุณหภูมิสูงสุดที่ 705.5 และ 790.8 องศาเซลเซียส ตามลำดับ แต่เมื่อมีการเติมโอโซนที่ 1,000 มิลลิกรัมต่อชั่วโมง อุณหภูมิสูงสุดมีค่าประมาณ 890 องศาเซลเซียส ทั้งที่ Φ 6.31 และ 3.31 และความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วการเผาไหม้กับความเข้มข้นของโอโซนแสดงเป็นแบบเชิงเส้น โดยเมื่อ Φ มีค่าลดลงความเร็วการเผาไหม้มีค่าเพิ่มขึ้นในช่วงความเข้มข้นตั้งแต่ 0 ถึง 1,000 มิลลิกรัมต่อชั่วโมง

The purpose of this research was to study the effects of ozone addition on combustion mechanism concerning burning temperature and velocity of flame. The combustion system was consisted of a Liquefied Petroleum Gas (LPG) container, an air pump, an ozone generator and a nozzle. The LPG was regulated using a pressure regulator and it was mixed with air and ozone gas before passing through the nozzle designed as a slot burner, having the slot dimension of 3 mm x 25 mm. In the first part, the experiment was intended to compare the combustion efficiency with and without ozone gas in the concentration range of 0–1,000 mg/hr at the equivalence ratio of 6.31. Without the ozone gas, the maximum burning temperature and maximum flame burning velocity were 705.5°C and 0.043 cm/s, respectively. Alternatively, the combustion with ozone concentration of 1,000 mg/hr showed the highest temperature of 885.5°C and the burning velocity of 0.082 cm/s. Two equivalence ratios (Φ), namely 6.31 and 3.31, were performed under specific condition with and without ozone addition up to 1,000 mg/hr in the second part. The reduction of the Φ from 6.31 to 3.31 provided the greatest temperature increase from 705.5 to 790.8°C without ozone addition, respectively, and the highest temperature was nearly the same around 890°C with ozone concentration of 1,000 mg/hr. The burning velocity showed a linear equation with ozone concentration and the reduction of the Φ gave an increase in burning velocity for the ozone concentration range of 0–1,000 mg/hr.