การจำลองการเกิดคาวิเทชั่นจากแผ่นขอบคมเพื่อช่วยออกแบบถังปฏิกรณ์ ผลิตไบโอดีเซล

Abstract

This research aims to study cavitation characteristics of fluid flow through orifice plates. This is to apply to the design of hydrodynamics cavitation reactor for biodiesel production. In this study, the Computational Fluid Dynamics (CFD) technique was applied to analyze the cavitation behaviors. The orifice plate is modeled as 2 dimensional, while the flow is steady flow and the turbulent model is k-epsilon (k - ). The simulated fluid is water coupled with full cavitation model. The orifice plates are 1 and 2-holes which have equal flow areas. The upstream pressures (PU) are 5, 10, and 15 bars, while the downstream pressure is fixed at 0.98 bars. From CFD results, number of orifice hole and upstream pressure significantly affect to cavitation phenomena. The cavitation length of 2-holes orifice plate is shorter than that of 1-hole orifice plate. The increase of PU shortens the cavitation length and also lowers the cavitation number. Therefore, the multiple holes orifice reactor is more suitable to use in a hydrodynamic cavitation reactor for biodiesel production.Keywords: Cavitation, Hydrodynamics cavitation reactor, Computational fluid dynamics (CFD), Biodieselบทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลักษณะการเกิดคาวิเทชั่น ของของไหลที่ไหลผ่านแผ่นขอบคม เพื่อประยุกต์ใช้ในการออกแบบถังปฏิกรณ์แบบไฮโดรไดนามิกส์คาวิเทชั่น สำหรับผลิตไบโอดีเซล ในการศึกษานี้ใช้วิธีการคำนวณของไหลเชิงพลศาสตร์ในการวิเคราะห์พฤติกรรมการเกิดคาวิเทชั่น การจำลองการไหลกำหนดให้แผ่นขอบคมมีรูปร่างเป็น 2 มิติ การไหลเป็นแบบคงตัว แบบจำลองความปั่นป่วนเป็นแบบ k - model และใช้แบบจำลองการเกิดคาวิเทชั่นเต็มรูปโดยใช้น้ำเป็นสารทำงาน แผ่นขอบคมเป็นแบบ 1 รู และ 2 รู ที่มีพื้นที่การไหลเท่ากัน ความดันด้านต้นน้ำ (Pu) เท่ากับ 5 bar 10 bar และ 15 bar โดยค่าความดันท้ายน้ำคงที่เท่ากับ 0.98 bar จากผลการจำลองพบว่าจำนวนรูของแผ่นขอบคม และความดันด้านต้นน้ำมีอิทธิพลต่อการเกิดคาวิเทชั่น โดยแผ่นขอบคม 2 รูจะมีระยะการเกิดคาวิเทชั่นสั้นกว่าการเกิดคาวิเทชั่นในแผ่นขอบคม 1 รู และเมื่อทำงานที่ความดัน Pu มากขึ้นความยาวของการเกิดคาวิเทชั่นของแผ่นขอบคมทั้ง 2 แบบมีแนวโน้มที่สั้นลง และมีเลขคาวิเทชั่นลดลง ดังนั้นถังปฏิกรณ์แบบหลายรูจึงมีความเหมาะสมต่อการนำไปใช้เป็นถังปฏิกรณ์ในการผลิตไบโอดีเซล คำสำคัญ คาวิเทชั่น, ถังปฏิกรณ์แบบไฮโดรไดนามิกส์คาวิเทชั่น, การจำลองการไหลเชิงตัวเลข, ไบโอดีเซล