แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการเผาไหม้ที่สภาวะสมดุลเคมีเพื่อทำนายก๊าซไอเสีย 10 ชนิด

บทคัดย่อ

บทความนี้พิจารณาการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์การเผาไหม้ที่สภาวะสมดุลเคมีเพื่อทำนายก๊าซไอเสียจำนวน10 ชนิด ได้แก่ ก๊าชคาร์บอนไดออกไซค์ (CO₂) น้ำ (H₂O) ก๊าชไนโตรเจน (N₂) ก๊าชออกซิเจน (O₂) ก๊าชคาร์บอนมอนอกไซค์ (CO) ก๊าชไฮโดรเจน (H₂) ก๊าชไฮโดรเจน (H) ก๊าชออกซิเจน (O) ก๊าชไฮดรอกซี่ (OH) และก๊าชไนตริกออกไซค์ (NO) โดยการประยุกต์แบบจำลองคณิตศาสตร์จาก Ferguson model และอาศัยวิธีสมดุลเคมีของ Olikala-Borman โดยการป้อน ความดัน อุณหภูมิ และองค์ประกอบของเชื้อเพลิงเข้าสู่โปรแกรมเพื่อคำนวณสัดส่วนโมลก๊าซไอเสียจากการเผาไหม้ ผลการศึกษาโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ Practical Chemical Equilibrium (PCE) ที่สภาวะความดัน 1 bar ถูกเปรียบเทียบกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ HPFLAME Software (adi-turn) พบว่าปริมาณไอเสียทั้ง 10 ชนิด มีแนวโน้มเป็นไปในทิศทางเดียวกัน ค่าความความผิดผลาดโดยเฉลี่ยตลอดช่วงการจำลองเท่ากับ 3.65% ผลการศึกษาก๊าซไอเสียที่เป็นสาเหตุของมลพิษทางอากาศซึ่งได้แก่ ก๊าชคาร์บอนไดออกไซค์ (CO₂) ก๊าชคาร์บอนมอนอกไซค์ (CO) และก๊าชไนตริกออกไซค์ (NO) สภาวะการเผาไหม้ที่ ความดัน 1 บรรยากาศ อัตราส่วนสมมูล () เท่ากับ 1 พบว่าปริมาณองค์ประกอบของก๊าซไอเสียจะขึ้นกับอุณหภูมิมากกว่าความดัน โดยที่เชื้อเพลิง LPG จะมีค่ามากกว่าปริมาณก๊าซไอเสียจากเชื้อเพลิง Methane เนื่องจากว่าที่ 1 โมลของเชื้อเพลิงสำหรับ LPG จะต้องใช้ปริมาณอากาศมากกว่า Methane เพื่อให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ภายใต้สภาวะสตอยคิโอเมตริก