การประเมินสมรรถนะของตัวเก็บรังสีแบบแผ่นเรียบ ด้วยการวิเคราะห์พลังงานและเอกเซอร์จีPerformance Assessment of Flat Plate Solar Collector Based on Energy and Exergy Analyses Method

บทคัดย่อการนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ประโยชน์มีบทบาทกับการดำเนินชีวิตประจำวันมากขึ้น เนื่องจากพลังงานชนิดนี้เป็นพลังงานสะอาดปราศจากมลพิษและใช้ได้ไม่มีวันหมดสิ้น สามารถช่วยลดปริมาณการใช้พลังงานประเภทฟอสซิลที่ราคามีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ยังช่วยลดปัญหาการเพิ่มการสะสมของก๊าซเรือนกระจกที่มีผลต่ออุณหภูมิโลก สำหรับประเทศไทยพลังงานรังสีอาทิตย์เป็นพลังงานหมุนเวียนประเภทหนึ่งที่มีศักยภาพในการเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน โดยมีการใช้ตัวเก็บรังสีอาทิตย์เป็นอุปกรณ์หลักที่สำคัญในการแปลงรูปพลังงานรังสีที่ตกกระทบให้เป็นความร้อน ความสามารถในการเปลี่ยนรูปพลังงานของตัวเก็บรังสีอาทิตย์นั้นจัดได้ว่าเป็นสิ่งสำคัญที่จำเป็นในการออกแบบระบบผลิตพลังงานความร้อน ในบทความนี้จึงได้รวบรวมข้อมูลวิธีการวิเคราะห์ความสามารถของตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบที่มีความนิยมใช้กันอย่างกว้างขวางโดยใช้หลักการวิเคราะห์ตามกฎข้อที่หนึ่งและการวิเคราะห์เอกเซอร์จีที่อยู่บนพื้นฐานของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบของประเทศไทยให้มีคุณภาพที่ดียิ่งขึ้น สามารถเพิ่มความคุ้มค่าในเชิงพาณิชย์สำหรับทดแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเป็นไปตามแผนพัฒนาพลังงานทดแทนและพลังงานทางเลือกที่กำหนดโดยกระทรวงพลังงานAbstractRenewable energy utilization has a greater role in daily life because this energy is clean without pollution and never run out. Renewable energy can help reduce fossil energy consumption that the price of fossil fuels is likely to rise all the time. Moreover, it also reduces the problem of increasing the accumulation greenhouse gases, thus affecting global temperatures. InThailand, solar energy is one type of renewable energy that has the potential to transform into thermal energy. The main device used to convert an incident radiation into heat is solar collector. The ability to change the energy of a solar collector is important in designing a thermal power system. This paper gathers the information on the analysis methods of the capabilities of the solar collector using the first law of thermodynamics and exergy analysis based on the second law of thermodynamics. This information will serve a guideline to improve the quality of flat plate solar collector, which helps reduce the use of fossil fuels in the most cost-effective approach, following The Alternative Energy Development Plan set up by the Ministry of Energy

การวิเคราะห์เชิงความร้อนของเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์แบบผสมสำหรับการอบแห้งสับปะรดThermal Analysis of a Mixed-Mode Solar Dryer for Drying of Pineapple

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการอบแห้งสับปะรดด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์แบบผสมโดยการพาความร้อนด้วยการบังคับ ซึ่งประกอบด้วยตัวเก็บรังสีอาทิตย์และห้องอบแห้ง เครื่องอบแห้งนี้มีการพัฒนาด้วยการติดตั้งโดมทรงกลมภายในตัวเก็บรังสีอาทิตย์เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการถ่ายเทความร้อน จากนั้นทำการวิเคราะห์สมรรถนะของเครื่องอบแห้งตามหลักการทรงพลังงาน เอกเซอร์จีที่อยู่บนพื้นฐานของกฎข้อที่สองทางอุณหพลศาสตร์ และคำนวณหาค่าความสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะที่ใช้ในการอบแห้ง โดยพบว่าอุณหภูมิที่ออกจากตัวเก็บรังสีมีค่าสูงสุดที่ 68.91°C และอุณหภูมิสูงสุดภายในห้องอบแห้งมีค่า 62.59°C การทดลองนี้สามารถลดปริมาณความชื้นของสัปปะรดจาก 84.97% w.b. ถึง 29.37% w.b. พบว่ามีค่าความสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะ 1.9634 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อกิโลกรัม สำหรับการวิเคราะห์พลังงานและเอกเซอร์จีของการอบแห้งพบว่า มีค่าประสิทธิภาพสูงสุดที่ 50.39% และ 16.05% ผลที่ได้จากการวิจัยนี้สามารถใช้เป็นข้อมูลในการพัฒนาศักยภาพของการใช้พลังงานหมุนเวียนในระบบอบแห้งให้เกิดประโยชน์สูงสุดThis research presents the drying of pineapple using a mixed-mode forced convection solar dryer, which consists of a flat plate solar collector and a dryer chamber. This dryer is developed with the geodesic domes installation within the solar collector to increase the surface area of heat transfer. The dryer performances according to the conservation of energy principle, exergy base on the second law of thermodynamics and the specific energy consumption in the drying are analyzed. It was found that the maximum drying air temperature at the outlet collector and the dryer chamber were 68.91°C and 62.59°C. This experimental was able to decrease the moisture content of pineapple from 84.47% w.b. to 29.37% w.b., found that the specific energy consumption 1.9634 kWh/kg. For energy and exergy analysis of this pineapple drying, found the maximum efficiencies achieved were 50.39% and 16.05%. The results of this research can be used as data to develop and maximize the potential of renewable energy usage in the drying

จลนพลศาสตร์การอบแห้งมะม่วงด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์ชนิดอุโมงค์ลมDrying Kinetics of Mango using Solar Tunnel Dryer

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอจลนพลศาสตร์การอบแห้งแบบชั้นบางของมะม่วงด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์ชนิดอุโมงค์ลม การอบแห้งดำเนินการในช่วงเวลาตั้งแต่ 08.00 น.–18.00 น. ตัวอย่างในการทดลองเป็นมะม่วงพันธุ์มหาชนกสุกหั่นเป็นแผ่นบางมีความหนาประมาณ 5 มม. มีความชื้นเริ่มต้น 81.5% w.b. ทำการอบแห้งจนกระทั่งมวลของมะม่วงไม่มีการเปลี่ยนแปลง จากการทดลองพบว่าอัตราการอบแห้งมะม่วงเป็นแบบลดลงเพียงอย่างเดียว การอบแห้งมะม่วงด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์ชนิดอุโมงค์ลมใช้ระยะเวลาอบแห้งน้อยกว่าการตากแดดธรรมชาติ นอกจากนี้ยังได้มีการทำนายอัตราส่วนความชื้นของการอบแห้งมะม่วงสุกด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการอบแห้งชั้นบาง 8 แบบจำลอง โดยทำการวิเคราะห์ด้วยวิธีถดถอยแบบไม่เป็นเชิงเส้นตรง (Non-linear Regression) พบว่าแบบจำลองการอบแห้งชั้นบางของ Two-term สามารถทำนายผลการอบแห้งชั้นบางของมะม่วงด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์ชนิดอุโมงค์ลมได้ดีที่สุด สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ยังผลของความชื้นของมะม่วงสุกที่อบแห้งด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานรังสีอาทิตย์ชนิดอุโมงค์ลมมีค่าสูงกว่าการตากแดดธรรมชาติซึ่งคำนวณได้จากสมการการแพร่ของฟิค (Fick’s Diffusion) ด้วยวิธี Minimizing the Sum of SquaresThis research presents the thin-layer drying kinetics of mango using a solar tunnel dryer. The drying experiment was carried out at 08.00 a.m.–18.00 p.m. The samples in the experiment were ripe mango slices with a thickness about of 5 mm. The moisture content of the mango from an initial value of 81.5% w.b. until the moisture content did not change with time. According to the drying experiment results, it was found that the drying was in the type of falling rate period. Mango drying in the solar tunnel dryer takes less drying time than open sun drying. Besides, the experimental data were fitted to eight thin layer mathematical models and their constants evaluated by nonlinear regression analysis. The agreement between the predicted and experimental data for mango in the Two-term model was excellent for considering the drying behavior of mango, and this model was used to optimize the dryer. The effective moisture diffusivity of mango drying with a solar tunnel dryer more than open sun drying, which was determined from Fick’s diffusion by minimizing the sum of squares

จลนพลศาสตร์การอบแห้งขมิ้นชันแบบชั้นบางด้วยเครื่องอบแห้งแบบลมร้อน Thin Layer Drying Kinetics of Turmeric using Hot Air Dryer

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์การอบแห้งขมิ้นชันด้วยเครื่องอบแห้งแบบลมร้อนเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ยังผลของความชื้น อุณหภูมิที่ใช้ในการอบแห้ง 40 50 60 และ 70 oC ความเร็วลมประมาณ 1 m/s จากผลการทดลองพบว่าค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ยังผลของความชื้นของขมิ้นชัน มีค่าอยู่ระหว่าง 3.28 × 10-11 ถึง 1.67 × 10-10 m2/s พารามิเตอร์สี L* (ความสว่าง) a* (ค่าความเป็นสีแดง/สีเขียว) และ b* (ค่าสีเหลือง/ สีน้ำเงิน) ถูกนำมาใช้เพื่อประมาณการเปลี่ยนแปลงของสีในระหว่างการอบแห้ง ค่า L*, a* และ b* ของขมิ้นชันอบแห้งมีค่าลดลง เมื่ออุณหภูมิในการอบแห้งสูงขึ้น นอกจากนี้ยังมีการวิเคราะห์ปริมาณสารเคอร์คูมินของขมิ้นสดและขมิ้นแห้งซึ่งถูกทำให้แห้งในอุณหภูมิต่าง ๆ พบว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิมีผลต่อการลดปริมาณ เคอร์คูมิน ในการทดลองนี้ปริมาณเคอร์คูมินของขมิ้นชันแห้งยังอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานของยาสมุนไพรThis research aims to study the drying kinetics of turmeric using a hot air dryer to investigate the effective moisture diffusivity. The drying temperatures of turmeric are 40, 50, 60 and 70 oC. The air velocity is approximately 1 m/s. The results showed that the effective moisture diffusivity of turmeric was between 3.28 ×10-11 to 1.67 × 10-10 m2/s. Color parameters L* (lightness), a* (redness/greenness) and b* (yellowness/blueness) were used to estimate color changes during drying.  L*, a* and b* values of dried turmeric decreased as the drying temperature increased. In addition, the curcumin content of fresh turmeric and dried turmeric, which were dried at various temperatures, were analyzed. It was found that affected the reduction of the curcumin content. In this experiment, the curcumin content of dried turmeric is still within the standard of herbal medicine.Keywordsขมิ้นชัน; จลนพลศาสตร์การอบแห้ง; ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ยังผลของความชื้น; เครื่องอบแห้งแบบลมร้อนTurmeric; Drying kinetics; Effective moisture diffusivity; Hot air drye