การเผาไหม้ที่สมบุรณ์ของเตาอบอ่อนเหล็กแผ่นแบบไม่ต่อเนื่อง

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 25 ม.ค. 2554 (16:32)

เนื่องจากคุณให้ข้อมูลจำกัด ขอตอบในทางทฤษฎีเท่านั้นนะครับ

ปฏิกิริยาในการเผาผลาญมีเทน (CH₄) แบ่งเป็น 3 ขั้นตอน

CH₄ + O₂ → CO + H₂ + H₂O

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

2 CO + O₂ → 2 CO₂

ซึ่งหากนำมาสรุปรวมเป็นปฏิกิริยาเดียวจะได้เป็น

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O (l)

จะเห็นว่าต้องออกซิเจน 2 โมเลกุลในการสันดาป มีเทน 1 โมเลกุล ให้สมบูรณ์ หมายถึงหากต้องการเผาไหม้เชื้อเพลืงมีเทน 1 โมล หรือ 16 กรัม ต้องใช้ออกซิเจน อย่างน้อย 2 โมล หรือ 32 กรัม เนื่องจากในอากาศมีออกซิเจนอยู่ประมาณ 20% หากต้องการให้ได้อ๊อกซิเจนอย่างน้อย 32 กรัม ต้องใช้อากาศอย่างน้อย 160 กรัมครับ
เทียบเป็นสัดส่วนโดยน้ำหนักของ มีเทน : อากาศ 1 : 10

แต่อย่าลืมว่าในทางปฏิบัติเราไม่ได้ชั่งน้ำหนักองคประกอบต่างๆ เอาไปใส่รวมกันแล้วเผาไหม้ แต่จะค่อยๆ ให้องค์ประกอบต่างๆ ไหลเข้าสูบริเวณเผาไหม้ ซึ่งนิยมวัดเป็นอัตราการไหล เป็นปริมาตรต่อเวลา ซึ่งสะดวกในการปรับค่ามากกว่า

ผมไม่ค่อยรู้เรื่องกลไกการทำงานของเตาอบมากนักเลยตอบได้แค่ในทางเคมีครับ

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 26 ม.ค. 2554 (09:14)

ถ้าเชื้อเพลิงผมเป็น มีเทน สัดส่วนอัตราการไหลอากาศต่อเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ควรเป็นเท่าไหร่
หน่วยเป็น Nm3/hr  และเป็นเตาอบเหล็กแผ่นไม่ต่อเนื่องอุณหภูมิอยุ่ที่ 600-1000 องศาเซลเซียส
ปัจจุบันมีการปรับอัตราการไหลเชื้อเพลิงอยู่ที่ 50 Nm3/hr  อากาศไม่เกิน 1900 Nm3/hr

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 3 ก.พ. 2554 (16:29)
มีเทนสามารถจุดติดไฟได้ในสัดส่วน ๑ ต่อ ๑๐ โดยทฤษฎี แต่ที่จริงจุดได้ตั้งแต่ ๑ ต่อ ๕-๑๕
ที่มีเทน ๑ ส่วน อากาศ ๑๐ ส่วน(ปริมาตร) จะได้อุณหภูมิแถวๆ ๑,๘๐๐ องศา C
เมื่อเพิ่มอากาศเข้าไป อุณหภูมิจะลดลง เพราะถูกแบ่งความร้อนไปให้อากาศส่วนเกิน ในทางกลับกัน
เมื่อลดอากาศ อุณหภูมิก็ลดลง เพราะการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เกิดคาร์บอนมอนอ๊อกไซด ซึ๋งเป็นปฏิกริยาดูดความร้อน จะเกิด CO มากเมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือประมาณ ๓-๔๐๐ องศา

ในกรณีที่ถามมา ถ้าต้องการประสิทธิภาพสูงสุด ควรลดอากาศให้อยู่แถวๆ ๑,๕๐๐ ลบ.ม./ชม. แต่บนความเป็ยจริงเรามักจะทำแบบนั้นไม่ได้ เพราะ
ข้อแรก เพื่อให้การเผาไหม้สมบูรณ์ตลอดเวลา เราต้องให้มีอากาศเพื่อการเผาไหม้เหลือ อย่างน้อย ๒%
ข้อ ๒ หัวเผาที่ใช้อยู่ออกแบบกลศาสตร์ของไหล ได้ดีแคไหน
ข้อ ๓ ผนังเตารับอุณหภูมิสูงสุดได้เท่าไหร ไม่ใช่ประหยัดแก๊สแต่เตาพังนะ
ข้อ ๔ การอุ่นอากาศก่อนเข้าเตาก็เป็นวิธีที่ช่วยลดการใช้พลังงานได้ ซึ่งไอเสียของเตาก็สูงกว่า ๗๐๐ องศาอยู่แล้ว ควรนำไปใช้ให้เป็นประโยชน์ก่อน ตามสโลแกนที่ว่าประหยัดพลังงานได้มากกว่าประหยัดเงิน เพราะเป็นการลดการใช้ทรัพยากรของโลก

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 7 มี.ค. 2554 (16:58)
ความเห็นที 3 มีข้อผิดพลาดครับ จะลบให้หรือคงไว้ก็ได้
มีเทนสามารถจุดติดไฟได้ในสัดส่วน ๑ ต่อ ๑๐ โดยทฤษฎี แต่ที่จริงจุดได้ตั้งแต่ มีเทนเป็น ๕-๑๕% ของอากาศ
ที่มีเทน ๑ ส่วน อากาศ ๑๐ ส่วน(ปริมาตร) จะได้อุณหภูมิแถวๆ ๑,๘๐๐ องศา C
เมื่อเพิ่มอากาศเข้าไป อุณหภูมิจะลดลง เพราะถูกแบ่งความร้อนไปให้อากาศส่วนเกิน ในทางกลับกัน
เมื่อลดอากาศ อุณหภูมิก็ลดลง เพราะการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เกิดคาร์บอนมอนอ๊อกไซด ซึ่งเป็นปฏิกริยาดูดความร้อน และจะเกิด CO มากสุดๆ เมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือประมาณ ๓-๔๐๐ องศา

ในกรณีที่ถามมา ถ้าใช้เชื้อเพลิง 50 ลบ.ม./ชม. ต้องการอุณหภูมิ ๑,๐๐๐ องศา น่าจะใช้อากาศแค่ ๑,๕๐๐ ลบ.ม./ชม.
แต่บนความเป็นจริงเรามักจะทำแบบนั้นไม่ได้ เพราะ
ข้อแรก เพื่อให้การเผาไหม้สมบูรณ์ตลอดเวลา เราต้องให้มีอากาศเพื่อการเผาไหม้เหลือ อย่างน้อย ๒%
ข้อ ๒ หัวเผาที่ใช้อยู่ออกแบบกลศาสตร์ของไหล ได้ดีแคไหน
ข้อ ๓ ผนังเตารับอุณหภูมิสูงสุดได้เท่าไหร ไม่ใช่ประหยัดแก๊สแต่เตาพังนะ
ข้อ ๔ การอุ่นอากาศก่อนเข้าเตาก็เป็นวิธีที่ช่วยลดการใช้พลังงานได้ ซึ่งไอเสียของเตาก็สูงกว่า ๗๐๐ องศาอยู่แล้ว ควรนำไปใช้ให้เป็นประโยชน์ก่อน ตามสโลแกนที่ว่าประหยัดพลังงานได้มากกว่าประหยัดเงิน เพราะเป็นการลดการใช้ทรัพยากรของโลก

จำไว้ตลอด