การศึกษาและจำลองแบบหาสมรรถนะ ของสระแสงอาทิตย์ชนิดคงเสถียรภาพด้วยเกลือ

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาและจำลองแบบหาสมรรถนะของการคงเสถียรภาพด้วยเกลือในสระแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ทดลองประกอบด้วยสระแสงอาทิตย์ซึ่งทำด้วยคอนกรีตขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.95 เมตร ลึก 1.20 เมตร ผนังสระด้านนอกและด้านล่างมีฉนวนใยแก้วหุ้ม หนา 50 มิลลิเมตร ระบบความร้อนหลักได้จากแสงอาทิตย์เทียม สระแสงอาทิตย์นี้สร้างเพื่อทำการทดสอบที่ภาควิชาวิศวกรรมเครืองกล จุฬาฯ แบ่งชั้นของน้ำเกลือออกเป็น 3 ส่วน ส่วนแรกเป็นชั้นเก็บสะสมความร้อนวัดจากใต้สระสูงขึ้นมา 0.60 เมตร โดยผสมเกลือ (NaCl) 20% ส่วนที่สองเป็นชั้นที่ไม่มีการพาความร้อนชั้นนี้วัดจากผิวบนของระดับน้ำเกลือในชั้นเก็บสะสมความร้อนขึ้นมา 0.40 เมตร ในระยะความสูง 0.40 เมตรนี้ แบ่งออกเป็น 4 ชั้น ชั้นละ 0.10 เมตร โดยผสมเกลือ (NaCl) 16%, 12%, 8%, และ 4% ตามลำดับ ส่วนที่สามชั้นบนสุดสูง 0.20 เมตร เป็นน้ำบริสุทธิ์ ผลจากการทดสอบและเปรียบเทียบการคำนวณด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์พบว่าอุณหภูมิที่เกิดขึ้นในชั้นเก็บสะสมความร้อนจากการคำนวณด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์สูงกว่าที่ได้จากการทดสอบ และเมื่ออุณหภูมิในชั้นเก็บสะสมความร้อนสูงขึ้นเท่ากับ 60°ซ. พบว่ามีการสูญเสียพลังงานความร้อนออกจากชั้นเก็บสะสมความร้อนโดยเฉลี่ยเท่ากับ 19.33 วัตต์ต่อตารางเมตรต่อชั่วโมง การคงเสถียรภาพของน้ำเกลือในสระ ทำได้โดยนำน้ำเกลือออกจากชั้นเก็บสะสม 8% โดยปริมาตรซึ่งคิดเป็นปริมาตรน้ำเกลือเท่ากับ 0.034 ลูกบาศก์เมตร (ปริมาตรน้ำเกลือ ในชั้นเก็บสะสมเท่ากับ 0.425 ลูกบาศก์เมตร) เทน้ำเกลือออกให้เหลือเท่ากับ 0.0305 ลูกบาศก์เมตร แล้วผสมเกลือเพิ่มขึ้นจนได้ปริมาตรเท่ากับ 0.034 ลูกบาศก์เมตร คิดเป็นปริมาณเกลือที่ใส่เพิ่มขึ้นเท่ากับ 7.49 กิโลกรัม จากนั้นเติมน้ำเกลือนี้กลับเข้าไปในชั้นเก็บสะสมเช่นเดิม ในขณะเดียวกันต้องใช้น้ำจืดล้างผิวหน้าน้ำเค็มตอนบนของสระออกด้วย เนื่องจากมีการแพร่กระจายของน้ำเกลือขึ้นสู่ผิวน้ำตอนบน ปริมาณน้ำจืดที่ใช้เท่ากับ 20 กิโลกรัม ซึ่งพบว่าทำให้น้ำเกลือในสระคงเสถียรภาพได้นาน 36 วัน และจากการทดสอบพบว่าสระแสงอาทิตย์ให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเท่ากับ 18.7% ที่อุณหภูมิของชั้นเก็บสะสมความร้อนเท่ากับ 60°ซ. และความเข้มของแสงอาทิตย์ตกบนสระแสงอาทิตย์เท่ากับ 348.55 วัตต์/ม².