การศึกษาคุณลักษณะการไหลของแก๊สในดิฟฟิวเซอร์ของไมโครแก๊สเทอร์ไบน์โดยใช้การวิเคราะห์การไหลของของไหลด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลข (A STUDY OF GAS FLOW CHARACTERISTIC ON MICRO GAS TURBINE DIFFUSER USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD))

Abstract

งานวิจัยเป็นการศึกษาเชิงวิเคราะห์เปรียบเทียบดิฟฟิวเซอร์ 2 แบบประกอบร่วมกับใบพัดคอมเพรสเซอร์วีลแบบการไหลผ่านของอากาศตามแนวรัศมีโดยใช้การวิเคราะห์การไหลของของไหลด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขในการวิเคราะห์ดิฟฟิวเซอร์ได้นำใบพัดคอมเพรสเซอร์วีล ชนิดเซ็นดริฟูกอลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 142 มิลลิเมตร มาออกแบบประกอบว่าร่วมกับโครงการครอบดิฟฟิวเซอร์แบบแผ่นครีบตรงและแบบแผ่นสามเหลี่ยม โดยใช้โปรแกรม Fluent วิเคราะห์ถึงลักษณะของการเคลื่อนที่ ความเร็ว ความดัน และความปั่นป่วนของกระแสอากาศที่ไหลอยู่ภายในช่องทางของใบครีบ โดยใช้อากาศไหลเข้าโครงครอบผ่านใบพัดคอมเพรสเซอร์วีล ดิฟฟิวเซอร์ และไหลออกจากโครงครอบ โดยมีข้อกำหนดดิฟฟิวเซอร์ทั้ง 2 แบบมีมุมองศาลู่ออกที่ 21 องศา กำหนดความเร็วลมทางเข้าโครงครอบ 29 m/s, 45 m/s และ 51 m/s ตามลำดับ ผลการวิจัยพบว่า ค่าที่อ่านได้จากกราฟของดิฟฟิวเซอร์แบบแผ่นครีบตรง ลดความเร็วอากาศและเพิ่มความดันอากาศ มีประสิทธิภาพสูงกว่าแบบแผ่นสามเหลี่ยม โดยแบบแผ่นครีบตรงให้ค่าความดันสถิตทางเข้า -5.473 kN/m2 ความเร็วทางเข้า 198.324 m/s และความดันสถิตทางออก 3.382 kN/m2 ความเร็วทางออก 128.71 m/s แบบแผ่นสามเหลี่ยมให้ค่าความดันสถิตทางเข้า -8.080 kN/m2 ความเร็วทางเข้า 202.437 m/s และความดันสถิตทางออก 1.924 kN/m2 ความเร็วทางออก 146.542 m/s ที่ความเร็วอากาศทางเข้าโครงครอบ 51 m/s เท่ากัน ใบครีบแบบแผ่นครีบตรง สังเกตเห็นได้ว่ามีปรากฏการณ์ทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค มีทิศทางการกระจายตัวของขนาดความเร็วที่ทำให้เกิดการแยกชั้นการไหล (Separation) และเกิดความดันย้อนกลับคืน (Pressure Recovery Coefficeint) ซึ่งส่งผลกระทบทำให้ประสิทธิภาพทำงานและค่าความดันสถิตย์ขณะเคลื่อนที่ไหลผ่านช่องใบครีบดิฟฟิวเซอร์มีค่าลดลงคำสำคัญ: มุมองศา ดิฟฟิวเซอร์แบบแผ่นครีบตรง ดิฟฟิวเซอร์แบบแผ่นสามเหลี่ยม ใบพัดคอมเพรสเซอร์วีล การวิเคราะห์การไหลของของไหลด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขThis research is the study of analytical comparison of diffuser type for a radial flow compressor wheel using Computational Fluid Dynamics. A 142 millimeters diameter centrifugal compressor wheel was used as a starting approach in design and creating of a diffuser. A plate fin diffuser and a triangular plate by using Fluent and analyst the velocity static pressure and turbulence of air flow in the fin plate. The air will flowin the frame through compressor wheel, diffuser and flow out of the frame cover with the requirement of both diffuser in 21 degree 51 m/s and the air in wind speed of 29 m/s, 45 m/s and 51 m/s respectively. The research found that the graph of a straight fin diffuser reduce the speed of air flow and increase the static pressure with has higher effect the triangular plate. The straight fin diffuser has static pressure at -5.473 kN/m2, veolocity inlet 198.324 m/s and outlet pressure of static pressure 3.382 kN/m2 velocity outlet at 128.71 m/s. The triangular plate gives pressure of static pressure at -8.080 kN/m2 velocity inlet 202.437 m/s and outlet pressure of static pressure 1.924 kN/m2 velocity outlet 146.542 m/s at the speed of air flow in the frame cover is 51 m/s which in both plates. The particle of a plate fin with air flow is have separation and pressure recovery coefficient of the flow layer so the static pressure and efficiency will drop.Keywords: Divergence Angle, A Plate fin diffuser, A Triangular plate, Compressor wheel, Computation Fluid Dynamic (CFD)