การพัฒนาโปรแกรมสำหรับวิเคราะห์วัฏจักรออแกนนิคแรงคิน

A development of program for organic Rankine cycle analysis

Name: วีรวุฒิ แซ่ฮ้อ

keyword: วัฏจักรออแกนนิคแรงคิน

ThaSH: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ThaSH: การวิเคราะห์คุณค่า (การควบคุมต้นทุน)

ThaSH: สารทำความเย็น R-245fa.

ThaSH: อุตสาหกรรม -- การอนุรักษ์พลังงาน

Abstract: วัฏจักรออแกนนิคแรงคิน (ORC) เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ตอบโจทย์การอนุรักษ์พลังงานในภาค อุตสาหกรรม เนื่องจากเป็นวัฏจักรแรงคินที่ใช้สารทำงานที่มีจุดเดือดต่ำ สามารถนำไปใช้กับความร้อนเหลือทิ้งในภาคอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิต่ำได้ อย่างไรก็ตามการออกแบบวัฏจักรมีความซับซ้อนเนื่องจากมีตัวแปรหลายตัวที่ส่งผลกระทบต่องานของเทอร์ไบน์ ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของระบบ และการตัดสินใจลงทุนโครงการในเชิงเศรษฐศาสตร์ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อช่วยวิเคราะห์ค่าคุณสมบัติสารทำงาน R-245fa และพัฒนาโปรแกรมสำหรับวิเคราะห์วัฏจักรออแกนนิคแรงคินทั้งในด้านการออกแบบวัฏจักรและด้านเศรษฐศาสตร์ในการลงทุนพลังงานบนพื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์ของวัฏจักรออแกนนิคแรงคินรวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยของค่าอุณหภูมิและความดันของสารทำงานก่อนเข้าเทอร์ไบน์ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพรวมของวัฏจักรและวิเคราะห์ปัจจัยทางเศรษฐศาสตร์ที่ส่งผลต่ออัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) ต้นทุนการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อหน่วย (LEC) และระยะเวลาคืนทุนโครงการ ผลการวิจัยพบว่า แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของคุณสมบัติสารทำงานมีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) อยู่ระหว่าง 0.98-1 โดยผู้วิจัยได้นำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์นี้มาใช้ในการพัฒนาโปรแกรมวิเคราะห์วัฏจักรออแกนนิคแรงคิน พบว่า ค่าความคลาดเคลื่อนของโปรแกรมจากการเปรียบเทียบกับข้อมูลผลการทดลองในงานวิจัยของ Seok Hun Kang และ Byung Sik Park มีค่าความคลาดเคลื่อนโดยรวมอยู่ที่ระหว่าง -5.41 ถึง 0.64 % และทำการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิความร้อนเหลือทิ้ง ความดันสารทำงานก่อนเข้าเทอร์ไบน์กับปริมาณงานที่ได้ความร้อนที่ต้องการ และประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของวัฏจักร โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) อยู่ระหว่าง 0.98-1 ขณะที่การวิเคราะห์ปัจจัยทางเศรษฐศาสตร์ของวัฏจักรพบว่า การเพิ่มขนาดกำลังการผลิตกระแสไฟฟ้าของวัฏจักรออแกนนิคแรงคิน หรือการเพิ่มปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อปีจะส่งผลให้ต้นทุนการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อหน่วยลดลงทำให้อัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) เพิ่มขึ้นและระยะเวลาในการคืนทุนโครงการสั้นลงและในทางกลับกันการเพิ่มขึ้นของอัตราดอกเบี้ย ต้นทุนการลงทุน (Investment Cost) และต้นทุนการดำเนินงานและซ่อมบำรุงรายปี (Annual Cost) ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ต้นทุนการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อหน่วยเพิ่มขึ้นส่งผลให้อัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) ลดลงและระยะเวลาคืนทุนโครงการนานขึ้น

Abstract: Organic Rankine Cycle (ORC) is one alternative to answer the question of energy conservation in industrial section, since it uses working fluid with low boiling point, and it can be used with waste heat in industrial section with low temperature. However, the cycle design is complicated, due to many variables affecting the turbine work, the thermal efficiency of the system and the decision-making to invest in the project economically. This thesis had the objectives to develop the mathematical model to assist in analyzing the properties of the working fluid R-245fa and to develop program for analyzing the Organic Rankine Cycle, both in the cycle design and the economics of the energy investment on the thermodynamic basis of the cycle. It also included the factor analysis of the temperature values and the pressure of the working fluid before entering the turbine, which affects the total efficiency of the cycle, and the economic analysis which affects the internal rate return (IRR), Levelized Electricity Cost (LEC) and the time duration of the project break-even point. The thesis result found that the developed mathematical model to analyze the relationship of the working fluid with the Coefficient of determination (R2) between 0.98-1 The researcher used this model in the development of the program for Organic Rankine Cycle analysis and found that the errors of this program from the comparison of the data of the experimental result of the researches of Seok Hun Kang and of Byung Sik Park were in total between -5.41-0.64%. Then there was the study of the relationship between the temperature of the waste heat, the pressure of the working fluid before entering the turbine with the amount of the work output, the heat absorbed and the thermal efficiency of the cycle, with the Coefficient of determination (R2) was between 0.98-1. While analyzing the economical factor of the cycle, it was found that the increase of the electricity generation size of the Organic Rankine Cycle or the increase of electricity generation hour annually would affect the capital cost of Levelized Electricity Cost (LEC) to decrease, making the internal rate return (IRR) increase and the time duration of the break-even point shorter. On the contrary, the increase of the interest, the investment cost and the annual management and maintenance would make the capital cost Levelized Electricity Cost (LEC) increase, affecting the IRR to decrease and the program break-even point longer.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: ชัยยศ ดำรงกิจโกศล

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : chaiyotd@kmutnb.ac.th

Name: อัมพร กุญชรรัตน์

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Created: 2558

Modified: 2024-10-17

Issued: 2562-05-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีวิศวกรรมพลังงาน

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B16199327.pdf	7.25 MB	12	2025-10-21 17:12:58

ใช้เวลา

0.029347 วินาที