การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยในการผลิตไบโอดีเซล

Solar Energy Assisted in Biodiesel Production

Name: วัฒนา บัวภูมิ

Name: Wattana Buapoom

keyword: ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบ

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงความเป็นไปได้ของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ช่วยในการผลิตไบโอ ดีเซล เพื่อลดต้นทุนด้านพลังงาน โดยทำการหาขนาดของระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ที่เหมาะสม กับกระบวนการผลิตไบโอดีเซล ผลจากการทดสอบตัวเก็บรังสีอาทิตย์ชนิดแผ่นเรียบขนาด 2 m2 มาตรฐาน ASHRAE 93-77 พบว่าค่า FR(??)e และค่า FrUL เป็น 0.693 และ 7.093 W/m2 C ตามลำดับ และค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียความร้อนรวมของถังเก็บน้ำร้อนขนาด 100 ลิตร คือ 3.78 W/C จากนั้นทำการทดสอบระบบแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้น้ำเป็นสารตัวกลางรับความร้อน จากตัวเก็บรังสีแบบแผ่นเรียบ แล้วถ่ายเทความร้อนให้กับวัตถุดิบในการผลิตไบโอดีเซลผ่าน อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุดิบจาก 30 C ให้อยู่ในช่วง 55 C ถึง 65 C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมในการเกิดปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอร์ฟิเคชันของกระบวนการผลิตไบโอ ดีเซล จากการทดลองสรุปได้ว่า แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของชุดทดลองสามารถทำนายอุณหภูมิของ น้ำมันที่ทางออกของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน และสามารถทำนายอุณหภูมิของน้ำที่ทางออก ของตัวเก็บรังสีอาทิตย์ได้ใกล้เคียงกับผลจากการทดลอง จึงได้นำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์มาใช้ ศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพ และความสามารถในการให้ความร้อนกับวัตถุดิบที่ใช้ผลิตไบโอ ดีเซลเพื่อหาขนาดของระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมกับกระบวนการผลิตไบโอดีเซล โดย ใช้ข้อมูลรังสีอาทิตย์รายชั่วโมง และข้อมูลอุณหภูมิของอากาศแวดล้อมรายชั่วโมง ของ กรุงเทพมหานคร พ.ศ. 2549 เป็นข้อมูลพื้นฐานในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ จากการศึกษาพบว่า ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ที่ต่ออนุกรม หรือขนานกัน จะให้ค่า FR(??)e และ FrUL ใกล้เคียงกันเมื่ออัตรา การไหลของน้ำผ่านตัวเก็บรังสีต่อพื้นที่มีค่าเท่ากัน ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสม กับกระบวนการผลิตไบโอดีเซลนี้คือใช้ ตับเก็บรังสีอาทิตย์ขนาด 2 m2 จำนวน 2 แผง (4 m2) กับถัง เก็บน้ำร้อนขนาด 100 ลิตร และเลือกใช้อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทาง โดยมีอัตรา การไหลเชิงมวลของวัตถุดิบเป็น 0.05 kg/s เนื่องจากเป็นระบบที่ให้ปริมาณความร้อนที่เพียงพอต่อ กระบวนการผลิตไบโอดีเซล และเป็นการประหยัดค่าใช้จ่าย จากนั้นนำมาทำการวิเคราะห์ถึง ความสามารถในการผลิตไบโอดีเซลของแต่ละเดือนใน 1 ปี พบว่าระบบสามารถให้ความร้อนกับ น้ำมันปาล์มในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอร์ฟิเคชัน โดยมีอุณหภูมิมากกว่า 55 C ได้เมื่อค่า ความเข้มแสงอาทิตย์รายชั่วโมงมีค่าไม่น้อยกว่า 550 W/m2 ซึ่งพบว่าในช่วงเดือนพฤศจิกายนถึง เดือนมิถุนายน จะสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาช่วยในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลได้ ประมาณ 5-6 ชั่วโมง/วัน คิดเป็นกำลังการผลิตต่อวันคือ 1,000 - 1,200 ลิตร/วัน ส่วนในช่วงเดือน กรกฎาคมถึงเดือนตุลาคมสามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาช่วยในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลได้ ประมาณ 3 - 4 ชั่วโมง/วัน คิดเป็นกำลังการผลิตต่อวันคือ 600-800ลิตร/วัน จากการศึกษาความเป็นได้ของการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้สำหรับให้ความร้อนในกระบวนการ ผลิตไบโอดีเซล สรุปได้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่กรุงเทพมหานคร มีศักยภาพเพียงพอสำหรับช่วย ในการผลิตไบโอดีเซลตลอดทั้งปี ซึ่งไบโอดีเซลที่ผลิตได้ยังมีคุณภาพตามมาตรฐานอีกด้วย

Abstract: The objective of this research is to study the production of biodiescl with solar energy from palm oil to reduce energy cost. Solar energy is used as the heat energy source to substitute the Liquefied Petroleum Gas (LPG). In this research, flat plate solar collector is used to heat up water, which functions as a medium. Heat is then transferred to palm oil through a heat exchanger in order to increase its temperature from 30?C to 55-60?C which is the suitable range for transesterrification to be occurred. Therefore, this research studies how the solar radiation has an effect on increasing temperature of solar hot water. The temperature of palm oil at the outlet of the heat exchanger is also studied. A 2 m" flat plate collector is tested according to the procedures provided by ASHRAE Standards 93-77. The F,/(raL and FIIU J of the collector arc 0.693 and 7.093W/m-, respectively. A 100 liter storage tank is also tested for its overall heat transfer coefficient, which was found as 3.78 Wrc. The experimental results are in a good agreement with a mathematical model, in this work, in predicting the palm oil temperature at the exit of the heat exchanger and the solar collector. Therefore, the mathematical model is used to predict the efficiency and the ability to transfer heat in biodiesel production, and to explore the sizing method for appropriate water heating system biodiesel production by using basic data such as radiation and ambient temperature in Bangkok. From the developed model, it has been that FII('ra). and FIIU1. of multiple collectors with two different configurations, i.e. parallel and series, are similar at the same water mass flow rate per collector area. Appropriate solar system consists of collector area of 4 m", storage size of 100 liter and counterflow heat exchanger with palm oil mass flow rate of 0.05 kg/s where this system gives sufficient heat to biodiesel production. The mathematical model is also capable of producing biodiesel, in one year, it has been found that solar radiation at more than 550 W/m2 is capable of increasing the temperature of palm oil at outlet of heat exchanger more than 55 0 C by using the system as aforementioned. In this model, it shows that, during November and June, solar energy can be assisted to produce biodiesel 5-6 hours/day (l ,000-1 ,200 liter/day), during July and October, solar energy can be assisted to produce biodiesel 3-4 hours/day (600-800 liter/day). It can be concluded that solar energy can be assisted to produce biodiesel with standard quality.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: ศิริชัย เทพา

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2550

Modified: 2554-03-26

Issued: 2552-12-29

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: ET749

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีพลังงาน

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ET750.pdf	4.25 MB	399	2025-05-28 16:18:21
2	ET750ab.pdf	64.25 KB	161	2024-07-13 22:54:06

ใช้เวลา

0.032552 วินาที