การเพิ่มสมรรถนะการทำงานของระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ ของไหลนาโนเป็นสารทำงานโดยการแก้ปัญหาการตกตะกอน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการเพิ่มสมรรถนะการทางานของระบบทาน้าร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ของไหลนาโนเป็นสารทางานโดยการแก้ปัญหาการตกตะกอน ในการศึกษาจะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้ ส่วนที่หนึ่ง เป็นการศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อความเสถียรและหาสภาวะที่เหมาะสมต่อความเสถียรของของไหลนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์และของไหลนาโนเงินที่ใช้น้าเป็นตัวกลาง โดยปัจจัยที่ศึกษาสาหรับของไหลนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ ได้แก่ เวลาในการผสม 30 และ 60 นาที ความเข้มข้นของอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ 0.0050 0.0100 และ 0.0150%wt ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดโซเดียมโดเดซิลซัลเฟต (เอสดีเอส) 0.16 0.21 และ 0.26%wt และอุณหภูมิ 40 50 60 และ 70 องศาเซลเซียส ปัจจัยที่ศึกษาสาหรับของไหลนาโนเงิน ได้แก่ เวลาในการผสม 30 60 และ 90 นาที ความเข้มข้นของอนุภาคนาโนเงิน 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 และ 1.0%wt ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดเอสดีเอส 0.12 0.24 และ 0.48%wt ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดโพแทสเซียมโอเลเอต (โอเอเค) 0.015 0.030 และ 0.060%wt และอุณหภูมิ 40 50 60 และ 70 องศาเซลเซียส ตรวจสอบความเสถียรด้วยเทคนิคภาพการตกตะกอนและยูวี-วิสิเบิลสเปกโทรโฟโตเมทรี จากการศึกษาพบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อความเสถียรของของไหลนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ ได้แก่ เวลาในการผสม 60 นาที ความเข้มข้นของอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ 0.015%wt ความเข้มข้นของเอสดีเอส 0.26%wt และอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส สาหรับสภาวะที่เหมาะสมต่อความเสถียรของของไหลนาโนเงิน ได้แก่ เวลาในการผสม 90 นาที ความเข้มข้นของอนุภาคนาโนเงิน 0.5%wt ความเข้มข้นของโอเอเค 0.060%wt และอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสในส่วนที่สองเป็นการศึกษาสมรรถนะทางความร้อนของระบบทาน้าร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ในพื้นที่จังหวัดเชียงใหม่ โดยใช้อนุภาคนาโน Al2O3 และ TiO2 ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50-100 nm และ CuO ขนาด 100-300 nm ผสมกับน้าปราศจากไอออนที่ความเข้มข้น 0.1 %wt ทดสอบสมรรถนะตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบขนาดพื้นที่รับแสง 0.15 x 1.00 m2 จานวน 3 ชุด ตามมาตรฐานการทดสอบ ASHRAE Standard 93-2003 เพื่อเปรียบเทียบสมรรถนะของตัวเก็บรังสีอาทิตย์กรณีที่ใช้ของไหลนาโนเป็นสารทางานร่วมกับชุดอัลตร้าโซนิคและกรณีที่ใช้น้าเป็นสารทางาน จากการศึกษา พบว่า ของไหลนาโนทั้ง 3 ชนิดที่ทางานร่วมกับชุดอัลตร้าโซนิคสามารถช่วยแก้ปัญหาการตกตะกอนของของไหลนาโนได้ ทาให้สมรรถนะของตัวเก็บรังสีอาทิตย์มีค่าสูงกว่ากรณีที่ไม่มีการใช้ชุดอัลตร้าโซนิคกระตุ้น และกรณีที่ใช้น้าเป็นสารทางาน ซึ่งกรณีที่ใช้ของไหลนาโน TiO2/DI-water จะมีสมรรถนะของตัวเก็บรังสีอาทิตย์สูงสุดโดยมีค่า FR(??)e = 0.7312 และ ค่า FRUL = 7.559 W/m2•K ตามด้วยของไหลนาโน Al2O3/DI-water ที่มีค่า FR(??)e = 0.7135 และ ค่า FRUL = 7.4242 W/m2•K ตามด้วยของไหล CuO /DI-water ที่มีค่า FR(??)e = 0.7190 และ ค่า FRUL = 7.3149 W/m2•K และน้าเป็นสารทางานที่มีค่า FR(??)e = 0.7010 และ ค่า FRUL = 8.7266 W/m2•K ตามลาดับ สาหรับการทดสอบกับระบบทาน้าร้อนพลังงานแสงอาทิตย์กรณีใช้ของไหลนาโน TiO2/DI-water ร่วมกับการใช้ชุดอัลตร้าโซนิคสามารถผลิตน้าร้อนได้สูงสุดที่อุณหภูมิ 57.02 ?C ตามด้วยของไหลนาโน Al2O3/DI-water ร่วมกับการใช้ชุดอัลตร้าโซนิคและการใช้น้าเป็นสารทางาน โดยสามารถผลิตน้าร้อนได้อุณหภูมิ 54.39 ?C และ 52.76 ?C ตามลำดับ

คำสำคัญ