ซึ่งการค้นพบนี้อาจนำไปสู่วิธีการกำจัดคราบน้ำมันที่รั่วไหลลงทะเลได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือแม้แต่การพัฒนาการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานลม
โดยเจ้าไฟวงแหวนสีฟ้านี้ถูกสร้างขึ้นในชุดทดลองสร้างไฟทอร์นาโดเพื่อศึกษาพฤติกรรมของไฟและลมหมุน แต่สิ่งที่พบกลับเหนือความคาดหมาย
การค้นพบเปลวไฟสีน้ำเงินหมุนวนเป็นลูกข่างนี้มีรายงานตั้งแต่ปี 2016 โดยทีมวิจัยที่จัดทำชุดการทดลองเผาเชื้อเพลิงสร้างไฟทอร์นาโด
ทั้งนี้วงไฟสีน้ำเงินนี้มีนัยะสำคัญตรงนี้ไฟสีน้ำเงินนั้นหมายถึงกระบวนการเผาไหม้ที่สัดส่วนเชื้อเพลิงกับออกซิเจนพอดีกันจนทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ซึ่งจะทำเปลวไฟไร้เขม่า โดยการเผาไหม้แบบนี้จะสร้างมลพิษต่ำเพราะผลที่ได้จากการเผาไหม้มีเพียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เช่นเดียวกับรถยนต์ในปัจจุบันที่ไม่ค่อยมีควันดำแล้วด้วยเทคโนโลยีควบคุมการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูง
มาวันนี้ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ในอเมริกาสามารถอธิบายถึงโครงสร้างและกระบวนการที่ก่อให้เกิดวงแหวนไฟวนสีน้ำเงินนี้ได้แล้ว
---------------------------------------------------------------------------------------------
** Combustion Tech **
ก่อนไปต่อขออธิบายรูปแบบของเปลวไฟ 2 รูปแบบคือ
- Premixed Flame เป็นเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงคลุกเคล้ารอเผา เช่น ละอองน้ำมันผสมอากาศที่ถูกส่งเข้าห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์
- Diffusion Flame เป็นเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ที่เชื้อเพลิงและอากาศที่ยังแยกกันอยู่และค่อย ๆ ผสมกันในกระบวนการเผาไหม้เองไปตามเวลา ตัวอย่างเช่นเปลวเทียน
ภาพของลักษณะของเปลวทั้งสองรูปแบบ
โดยทั่วไปเปลวไฟสีน้ำเงินจะเป็นเปลวแบบ Premixed ซึ่งจะมีอุณหภูมิสูงกว่าเปลวสีส้มหรือสีเหลืองเพราะอัตราการเผาไหม้สูงกว่า
ยิ่ง Premixed ดีก็จะยิ่งได้เปลวเป็นสีน้ำเงิน
-----------------------------------------------------------------------------------------
สำหรับการเกิดไฟวงแหวนสีน้ำเงินในการทดลองนี้เกิดจากการให้อากาศไหลเข้าไปในชุดทดลองสร้างไฟทอร์นาโดซึ่งเป็นกล่องสี่เหลี่ยมจากทั้ง 4 มุมของห้องเผาไหม้ โดยให้กระแสลมวิ่งไปตามแนวผนังแต่ละด้านเพื่อให้เกิดกระแสอากาศหมุนวนในห้องเผาไหม้
ส่วนด้านล่างเป็นเชื้อเพลิง Heptean เหลวซึ่งจะเกิดไอเชื้อเพลิงลอยผสมกับอากาศอยู่ที่บริเวณผิวม้วนตัวเป็นแหล่งพลังงานให้กับเปลวไฟ
ภาพบนเป็นแบบจำลองการเผาไหม้ที่วิเคราะห์โดยคอมพิวเตอร์
เมื่อจุดไฟในช่วงแรกจะยังได้เปลวสีส้มแบบ Diffusion Flame หวุนวนแบบไฟทอร์นาโดอยู่พักหนึ่งก่อนที่เปลวไฟส้มจะค่อย ๆ หายไป
และสุดท้ายจะได้เป็นไฟวงแหวนสีน้ำเงินอันเกิดจากส่วนผสมที่ลงตัวของไอเชื้อเพลิงและอากาศโดยจุดที่เกิดการเผาไหม้ดีที่สุดคือบริเวณวงแหวนสีฟ้านั่นเอง
โดยนักวิจัยสามารถวิเคราะห์และแยกส่วนโครงสร้างของไฟวงแหวนนี้ได้ดังนี้
- ส่วนฐานของไฟวงแหวนเป็นบริเวณที่เรียกว่า Premixed Rich Flame บริเวณนี้สัดส่วนของไอเชื้อเพลิงจะมากกว่าที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้
- ส่วนบริเวณด้านข้างส่วนบนของวงแหวนไฟสีฟ้า จะเป็นส่วนที่เรียกว่า Premixed Lean Flame บริเวณนี้สัดส่วนของไอเชื้อเพลิงจะน้อยกว่าที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้
- ส่วนที่เป็นโดมเหนือวงแหวนคือบริเวณที่เป็นเปลวแบบ Diffusion Flame
- ส่วนบริเวณวงแหวนไฟสีฟ้าคือบริเวณที่สำคัญที่เรียกว่า Triple Flame ส่วนที่อยู่ระหว่างเปลวทั้ง 3 รูปแบบ เป็นบริเวณที่เกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ที่สุด
จากภาพบริเวณวงแหวนเป็นส่วนที่มีอุณหภูมิของเปลวสูงสุด
จะเห็นได้ว่าเปลวที่สมบูรณ์แบบนี้เกิดจากส่วนประกอบของเปลว 3 ประเภทนั่นเอง ซึ่งเรียกว่า Stoichiometric flames เป็นบริเวณที่อัตราส่วนเชื้อเพลิงพอดีกับอากาศที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้นั่นเอง ทำให้เกิดอัตราการเผาไหม้ต่อเนื่องสูงสุด
ถ้าหากสามารถพัฒนาวิธีการขยายขนาดของเปลวไฟและวิธีการจุดให้เกิดไฟวงแหวนโดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนของไฟทอร์นาโด ก็อาจใช้ในการกำจัดน้ำมันที่รั่วไหลลงทะเลซึ่งปัจจุบันแก้ปัญหาได้ยากยิ่ง หรือแม้แต่ใช้ในการสร้างกระแสอากาศหมุนวนเพื่อเป็นแหล่งต้นกำลังให้กับกังหะนลมในการผลิตไฟฟ้าได้ 😉
Source:
https://interestingengineering.com/ghostly-blue-whirl-spinning-light-forged-from-three-different-flames
https://advances.sciencemag.org/content/6/33/eaba0827 
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวิธีการสร้างไฟวงแหวนสีน้ำเงินโดยบังเอิญ จากการทดลองเพื่อศึกษาไฟทอร์นาโด
โดยเจ้าไฟวงแหวนสีฟ้านี้ถูกสร้างขึ้นในชุดทดลองสร้างไฟทอร์นาโดเพื่อศึกษาพฤติกรรมของไฟและลมหมุน แต่สิ่งที่พบกลับเหนือความคาดหมาย
การค้นพบเปลวไฟสีน้ำเงินหมุนวนเป็นลูกข่างนี้มีรายงานตั้งแต่ปี 2016 โดยทีมวิจัยที่จัดทำชุดการทดลองเผาเชื้อเพลิงสร้างไฟทอร์นาโด
ทั้งนี้วงไฟสีน้ำเงินนี้มีนัยะสำคัญตรงนี้ไฟสีน้ำเงินนั้นหมายถึงกระบวนการเผาไหม้ที่สัดส่วนเชื้อเพลิงกับออกซิเจนพอดีกันจนทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ซึ่งจะทำเปลวไฟไร้เขม่า โดยการเผาไหม้แบบนี้จะสร้างมลพิษต่ำเพราะผลที่ได้จากการเผาไหม้มีเพียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เช่นเดียวกับรถยนต์ในปัจจุบันที่ไม่ค่อยมีควันดำแล้วด้วยเทคโนโลยีควบคุมการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูง
มาวันนี้ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมรี่แลนด์ในอเมริกาสามารถอธิบายถึงโครงสร้างและกระบวนการที่ก่อให้เกิดวงแหวนไฟวนสีน้ำเงินนี้ได้แล้ว
---------------------------------------------------------------------------------------------
** Combustion Tech **
ก่อนไปต่อขออธิบายรูปแบบของเปลวไฟ 2 รูปแบบคือ
- Premixed Flame เป็นเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงคลุกเคล้ารอเผา เช่น ละอองน้ำมันผสมอากาศที่ถูกส่งเข้าห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์
- Diffusion Flame เป็นเปลวไฟที่เกิดจากการเผาไหม้ที่เชื้อเพลิงและอากาศที่ยังแยกกันอยู่และค่อย ๆ ผสมกันในกระบวนการเผาไหม้เองไปตามเวลา ตัวอย่างเช่นเปลวเทียน
ภาพของลักษณะของเปลวทั้งสองรูปแบบ
โดยทั่วไปเปลวไฟสีน้ำเงินจะเป็นเปลวแบบ Premixed ซึ่งจะมีอุณหภูมิสูงกว่าเปลวสีส้มหรือสีเหลืองเพราะอัตราการเผาไหม้สูงกว่า
ยิ่ง Premixed ดีก็จะยิ่งได้เปลวเป็นสีน้ำเงิน
-----------------------------------------------------------------------------------------
สำหรับการเกิดไฟวงแหวนสีน้ำเงินในการทดลองนี้เกิดจากการให้อากาศไหลเข้าไปในชุดทดลองสร้างไฟทอร์นาโดซึ่งเป็นกล่องสี่เหลี่ยมจากทั้ง 4 มุมของห้องเผาไหม้ โดยให้กระแสลมวิ่งไปตามแนวผนังแต่ละด้านเพื่อให้เกิดกระแสอากาศหมุนวนในห้องเผาไหม้
ส่วนด้านล่างเป็นเชื้อเพลิง Heptean เหลวซึ่งจะเกิดไอเชื้อเพลิงลอยผสมกับอากาศอยู่ที่บริเวณผิวม้วนตัวเป็นแหล่งพลังงานให้กับเปลวไฟ
ภาพบนเป็นแบบจำลองการเผาไหม้ที่วิเคราะห์โดยคอมพิวเตอร์
เมื่อจุดไฟในช่วงแรกจะยังได้เปลวสีส้มแบบ Diffusion Flame หวุนวนแบบไฟทอร์นาโดอยู่พักหนึ่งก่อนที่เปลวไฟส้มจะค่อย ๆ หายไป
และสุดท้ายจะได้เป็นไฟวงแหวนสีน้ำเงินอันเกิดจากส่วนผสมที่ลงตัวของไอเชื้อเพลิงและอากาศโดยจุดที่เกิดการเผาไหม้ดีที่สุดคือบริเวณวงแหวนสีฟ้านั่นเอง
โดยนักวิจัยสามารถวิเคราะห์และแยกส่วนโครงสร้างของไฟวงแหวนนี้ได้ดังนี้
- ส่วนฐานของไฟวงแหวนเป็นบริเวณที่เรียกว่า Premixed Rich Flame บริเวณนี้สัดส่วนของไอเชื้อเพลิงจะมากกว่าที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้
- ส่วนบริเวณด้านข้างส่วนบนของวงแหวนไฟสีฟ้า จะเป็นส่วนที่เรียกว่า Premixed Lean Flame บริเวณนี้สัดส่วนของไอเชื้อเพลิงจะน้อยกว่าที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้
- ส่วนที่เป็นโดมเหนือวงแหวนคือบริเวณที่เป็นเปลวแบบ Diffusion Flame
- ส่วนบริเวณวงแหวนไฟสีฟ้าคือบริเวณที่สำคัญที่เรียกว่า Triple Flame ส่วนที่อยู่ระหว่างเปลวทั้ง 3 รูปแบบ เป็นบริเวณที่เกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ที่สุด
จากภาพบริเวณวงแหวนเป็นส่วนที่มีอุณหภูมิของเปลวสูงสุด
จะเห็นได้ว่าเปลวที่สมบูรณ์แบบนี้เกิดจากส่วนประกอบของเปลว 3 ประเภทนั่นเอง ซึ่งเรียกว่า Stoichiometric flames เป็นบริเวณที่อัตราส่วนเชื้อเพลิงพอดีกับอากาศที่ต้องการใช้ในการเผาไหม้นั่นเอง ทำให้เกิดอัตราการเผาไหม้ต่อเนื่องสูงสุด
ถ้าหากสามารถพัฒนาวิธีการขยายขนาดของเปลวไฟและวิธีการจุดให้เกิดไฟวงแหวนโดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนของไฟทอร์นาโด ก็อาจใช้ในการกำจัดน้ำมันที่รั่วไหลลงทะเลซึ่งปัจจุบันแก้ปัญหาได้ยากยิ่ง หรือแม้แต่ใช้ในการสร้างกระแสอากาศหมุนวนเพื่อเป็นแหล่งต้นกำลังให้กับกังหะนลมในการผลิตไฟฟ้าได้ 😉
Source:
https://interestingengineering.com/ghostly-blue-whirl-spinning-light-forged-from-three-different-flames
https://advances.sciencemag.org/content/6/33/eaba0827