Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12581
Title: การศึกษาการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สชีวภาพด้วยฟองแก๊สระดับไมครอน
Other Titles: Study of carbon dioxide removal from biogas with microbubble
Authors: ชยุต นันทดุสิต
ทรงพล ศึกขะชาติ
Faculty of Engineering Mechanical Engineering
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
Keywords: การไหลของอากาศ;คาร์บอนไดออกไซด์ การวิเคราะห์
Issue Date: 2019
Publisher: มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
Abstract: The objective of this research is to apply microbubble generator for biogas purification with water scrubber technique. The microbubble generator was generated the bubble by swirl flow and shear biogas with water to generate small bubble that float to the top of column. CO2 will be dissolved in the water and purified gas can get thought to the top. This study simulated biogas by mixing CO2 and air. The experimental conditions are 0.1 litre/min of gas flow rate, 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 litre/min of gas flow rate. The experiment can be divided 4 parts. First part is study about water flow in the column. Second part is study about the size of gas bubble. Third part is study about dissolving of CO2 in the water. The last one is study about dissolving of biogas in the water. Flow characteristics was simulated with ANSYS Ver.15.0 (Fluent). The bubble size measurement was captured with microscope camera and the diameter of bubble was measured with image processing. The dissolved of CO2 concentration before cleaning was varied at 30%, 40% and 50% for all water flow rate. Gas was measured with biogas check with infuriate sensor for methane (CH4 0-100%) and carbon dioxide (CO2 0-100%). The value will be calculated for CO2 removal and CH4 enrichment. The biogas upgrading with microbubble generator. Gas for the experiment was collected form the biogas factory to find the CO2 removal, CH4 enrichment and energy consumption. For the result, the simulation shows swirl flow in the nuzzle from high water-flow rate at the inlet to nuzzle outlet with the highest velocity. The water flow pattern at the outlet is stream jet which separate to the side of column. The swirl flow area will increase from water flow rate. The high-water flow rate effect to the diameter of bubble size. The 35 liter/min water flow rate can generate the smallest bubble size with 50.44 μm. For the CO2 dissolving, the high-water flow rate and CO2 concentration before cleaning effect to high CO2 removal that 35 litre/min water flow rate can generate 89.2% for CO2 removal at 50% CO2 concentration and 15 min after experiment. The biogas upgrading, the high-water flow rate effect to biogas purification case from smaller bubble size which the 35 litre/min water flow rate is the best value for methane purifying. The CO2 removal is not significant to water flow rate. The 20 litre/min water flow rate is the best for the application because of lowest energy consumption and good efficiency.
Abstract(Thai): งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สชีวภาพด้วย การนําหัวฉีดสร้างฟองขนาดเล็กมาประยุกต์ใช้กับวิธีการล้างแบบดูดซึมด้วยน้ํา ซึ่งหัวฉีดสร้างฟอง ขนาดไมครอนจะใช้หลักการหมุนวนและตัดเฉือนแก๊สชีวภาพของน้ําเพื่อทําให้เกิดฟองขนาดเล็กลอย ผ่านน้ําในคอลัมน์เพื่อให้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ําและแก๊สชีวภาพบริสุทธิ์ลอยขึ้น ใน การศีกษาใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไปผสมอากาศจําลองเป็นแก๊สชีวภาพและกําหนดให้อัตราการ ไหลของแก๊ส 0.1 ลิตร/นาที และ อัตราการไหลของน้ําที่ 5, 10, 15, 20, 25, 30 และ 35 ลิตร/นาที ในงานวิจัยนี้แบ่งการศึกษาออกเป็น 4 ส่วน คือ ส่วนที่ 1 ศึกษาพฤติกรรมการไหลใน คอลัมน์ ส่วนที่ 2 ศึกษาขนาดฟองแก๊ส ส่วนที่ 3 ศึกษาการละลายของคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ํา ส่วน ที่ 4 ทดสอบล้างแก๊สชีวภาพโดยในการศึกษาพฤติกรรมการไหลของน้ําในคอลัมน์ โดยใช้โปรแกรม การคํานวณทางพลศาสตร์ของไหล ANSYS Ver.15.0 (Fluent) และศึกษาขนาดฟองจากหัวฉีดสร้าง ฟองขนาดเล็ก โดยการถ่ายภาพฟองด้วยกล้องจุลทรรศน์ และหาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยด้วย เทคนิคการวิเคราะห์ภาพ ศึกษาการทําละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ําโดยใช้หัวฉีดสร้างฟองขนาด เล็ก เป็นการกําหนดค่าความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการล้างที่ 30%, 40% และ 50% ใน กรณีอัตราการไหลของน้ําต่าง ๆ แก๊สที่ลอยออกจะถูกวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และนําค่าที่ได้มา วิเคราะห์หาประสิทธิภาพในการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนสุดท้ายเป็นทดสอบล้างแก๊สชีวภาพ ด้วยนาโดยใช้หัวฉีดสร้างฟองขนาดเล็ก ด้วยการนําแก๊สชีวภาพจริงจากโรงงานมาล้าง เพื่อหา ประสิทธิภาพในการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์และการทําบริสุทธิ์แก๊สมีเทน และหาพลังงานที่ใช้ต่อ ปริมาณแก๊สที่ล้างได้ จากผลการศึกษาพบว่า ผลการจําลองการไหลของน้ําในชุดทดลองเมื่อน้ําผ่านท่อ ทางเข้ามาในหัวฉีดสร้างฟองขนาดเล็ก จะเกิดการหมุนควงภายในหัวฉีดด้วยความเร็วสูงแล้วออกไปสู่ คอลัมน์น้ําตรงปากทางออกด้วยความเร็วสูงสุดในลักษณะการพุ่งออกในแนวดิ่งและกระจายตัวออก ด้านข้าง แล้วเกิดการหมุนวนบริเวณส่วนล่างของคอลัมน์น้ํา โดยเมื่อเพิ่มความเร็วทางเข้าจะทําให้ พื้นที่หมุนวนในบริเวณดังกล่าวเพิ่มมากขึ้น อัตราการไหลของน้ําที่สูงขึ้นมีอิทธิพลต่อการสร้างฟองให้มีขนาดเล็กลง โดยที่อัตราการไหลน้ํา 35 ลิตร/นาที มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยฟองที่เล็กที่สุด 50 um ในการทําละลายคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ํา อัตราการไหลของน้ําและความเข้มข้น คาร์บอนไดออกไซด์ทางเข้าที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์ดีขึ้น ซึ่ง ในอัตราการไหลของน้ํา 35 ลิตร/นาที มีประสิทธิภาพการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด 89.2% ที่ ความเข้มข้นคาร์บอนไดออกไซด์ 50% การศึกษาการล้างแก๊สชีวภาพด้วยน้ําโดยใช้หัวฉีดสร้างฟอง ขนาดเล็ก อัตราการไหลของน้ําที่สูงขึ้นมีผลให้ความสามารถในการทําบริสุทธิ์แก๊สมีเทนสูงขึ้น เนื่องจากขนาดฟองที่เล็กลง โดยที่อัตราการไหลน้ํา 35 ลิตร/นาที มีประสิทธิภาพสูงที่สุด และ ความสามารถในการกําจัดคาร์บอนไดออกไซด์มีความแตกต่างอย่างไม่มีนัยสําคัญ ที่อัตราการไหลน้ํา 20 ลิตร/นาที เหมาะสํากับการใช้งานมากที่สุด เนื่องจากใช้พลังงานน้อยและมีประสิทธิภาพการล้าง แก๊สไม่ต่างกับอัตราการไหลอื่นมาก
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม. (วิศวกรรมเครื่องกล))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12581
Appears in Collections:215 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
435549.pdf4.99 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.