การศึกษาระบบเก็บรักษาความร้อนโดยอาศัยความร้อนแฝงที่อุณหภูมิปานกลาง

A Study of Medium Temperature Phase Change Thermal Storage System

Name: สุวิทย์ แซ่เตีย

keyword: ระบบเก็บรักษาความร้อน

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้เป็นการศึกษาระบบเก็บรักษาความร้อนโดยอาศัยความร้อนแฝงที่อุณหภูมิ ปานกลาง (200-300 c) ในส่วนแรกเป็นการศึกษาและทดสอบ เพื่อหาสารตัว กลางที่เหมาะสมสำหรับเก็บรักษาความร้อน ผลการทดลองพบว่าเกลือยูเทคติกของ NaNO3- KNO3 (54 : 46 % โมล, ราคา 16 บาท/กก.ม จุดหลอมเหลว 220 c) มีความเหมาะ สมทั้งในด้านราคาและคุณสมบัติทางความร้อน หลังจากนั้นได้มีการออกแบบ และสร้างระบบเก็บ รักษาความร้อนต้นแบบขนาด 3 กิโลวัตต์-ชม. โดยใช้สารนี้เป็นสารตัวกลาง ระบบที่สร้างขึ้น มีลักษณะเป็นเครื่องถ่ายเทความร้อนซึ่งสารตัวกลางบรรจุอยู่ในท่อเหล็กไร้สนิม และวางเป็นชั้น ๆ ขวางกับทิศทางการไหลของของไหลแล้ว ทำการศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อน, การสูญ เสียความร้อนและประสิทธิภาพในการเก็บความร้อนของระบบ จากการทดลองที่ได้พบว่าในการ ให้หรือดึงความร้อนจากระบบนั้น อัตราการไหลของของไหลถ่ายเทความร้อนและคุณสมบัติ ทางความร้อนของสารตัวกลางมีความสำคัญพอ ๆ กัน ส่วนการสูญเสียความร้อนของระบบยังมี ค่าสูงเกินไป ควรเพิ่มความหนาของฉนวนอีก เมื่อคำนวณประสิทธิภาพในการเก็บความร้อน ของระบบ พบว่ามีค่าประมาณ 90% และมีความสามารถในการเก็บความร้อนประมาณ 2 เท่า ของแบบอาศัยความร้อนสัมผัส ซึ่งมีน้ำมัน Caltex texatherm เป็นตัวกลางที่ปริมาตร เท่ากัน นอกจากนี้ยังได้ใช้โมเดลทางคณิตศาสตร์คำนวณหาสมรรถนะของระบบ ผลที่ได้ใกล้ เคียงกับการทดลองพอควร แต่ยังมีบางส่วนที่ต้องปรับปรุงแก้ไข เช่น ในการคำนวณช่วงดึง ความร้อน ควรแบ่งชั้นของถังเก็บรักษาความร้อนให้ละเอียดขึ้น รวมทั้งเพิ่มผลของการพาความ ร้อนโดยธรรมชาติในสารตัวกลาง, การสูญเสียความร้อน และคุณสมบัติทางความร้อนของสาร ตัวกลางที่ขึ้นกับอุณหภูมิเข้าไปในโมเดล การวิเคราะห์ต้นทุนของระบบในรูปราคาต่อหน่วยพลังงาน (1.3 บาท/กิโลจูล) พบว่าใกล้เคียงกับแบบความร้อนสัมผัสที่ใช้น้ำมันเป็นตัวกลาง แต่มีข้อดีที่ว่าคือสามารถเก็บความ ร้อนได้มากกว่าเมื่อปริมาตรเท่ากัน และนำความร้อนไปใช้งานได้ที่อุณหภูมิเกือบคงที่หรือในช่วง แคบๆ ได้

Abstract: A study of medium temperature (200 - 300 C) phase change thermal storage system has been carried out in two steps. In the first step, several phase change materials were chosen and tested for ther- mal stabilities by using a differential thermal analyzer. Test results indicated that the eutectic salt of NaN03-KN03(54 : 46% mole, cost 16 ฿/kg, m.p.220 C) was suitable in view of good thermal properties and low cost. After this analysis the 3-KW-hr pilot scale thermal storage system was designed and constructed. The NaN03-KN03 mixture was used as storage material. The unit was designed similar to a cross flow heat exchanger: a numer of scaled stainless steel tubes containing the above storage material were placed perpendicularly to the flow direction of working fluid. Data from the tested run were analyzed for the heat transfer characteristics,the rate of heat loss, and the storage efficiency. The results indicated that the heat transfer rate was dependent on flow rates of the working fluid as well as on thermal properties of the storage material. From the actual system heat loss, the insulator thickness was found to be less than that specified by the standard practice. The storage efficiency of the system was 90% ; the storage capacity of the system per unit volume was about two times it would be if the heat was kept in the form of sensible heat by the heat transfer fluid. (Caltex Texatherm) A mathermatical model, assuming constant material proper- ties and, no natural convection was developed and found to agree well with the system performance especially during charging period. For the extraction period, the system was divided into 4 units, each had uniform temperatures of the storage material and the working heat transfer fluid ; the model gave a satisfactory prediction. A better prediction was expected if more units were assumed. The modification of the model could be performed by including the effect of natural heat convection and heat loss. The initial cost per unit energy stored (1.3 ฿/Kj) in this system was also estimated and then compared with the sensible heat storage system using Caltex Texatherm. It was found that both systems had the same order of cost.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

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

Name: ศักรินทร์ ภูมิรัตน

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2526

Modified: 2560-07-19

Issued: 2554-04-16

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: ET25

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีพลังงาน

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ET25.pdf	4.14 MB	41	2025-12-11 11:10:03
2	ET25ab.pdf	91.91 KB	17	2018-05-11 01:21:53

ใช้เวลา

0.030962 วินาที