การออกแบบกังหันน้ำแรงเสียดทานต่ำรูปแบบผสม สำหรับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำ กรณีศึกษา: บ้านห้วยมง อำเภอเมืองปาน จังหวัดลำปาง

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้มีจุดประสงค์ เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพกังหันน้ำแรงเสียดทานต่ำรูปแบบผสมที่เหมาะสมการใช้งานกับแหล่งน้ำธรรมชาติ พัฒนาระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานน้ำร่วมกับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ให้เพียงพอกับการใช้งาน และถ่ายทอดเทคโนโลยี ใช้เป็นแหล่งเรียนรู้ทางด้านพลังงานทดแทนให้กับชุมชนบ้านห้วยมง อำเภอเมืองปาน จังหวัดลำปาง และผู้สนใจทั่วไป ซึ่งโครงการวิจัยได้พัฒนารูปแบบของกังหันน้ำแรงเสีอดทานต่ำ ให้มีประสิทธิภาพในการขับเคลื่อนตัวกำเนิดไฟฟ้า ในรูปแบบของกังหันน้ำแบบเพลตัน ซึ่งมีการออกแบบใบพัดให้มีความเหมาะสมในการรับน้ำ และการกระจายตัวของน้ำในเครื่องผลิตไฟฟ้า ซึ่งใช้วิธีการจำลองรูปแบบที่เหมาะสมด้วยเทคนิคไฟไนท์อีลีเม้นท์ (Finite Element) และควบคุมค่าพารามิเตอร์ เงื่อนไขต่าง ๆ ให้มีความเหมาะสมใกล้เคียงกับพื้นที่เป้าหมาย โดยการทำแรงดันขาเข้าและหัวฉีดเปิดภายใต้ความดันบรรยากาศ ในรูปแบบผสม (Mixed flow Condition) มีการใช้สมการนาเวียร์-สโตกส์ (Navier–Stokes equations) รjวมกับทฤษฎีค่าเรย์โนล (Reynolds number) เฉลี่ยเพื่อที่จะแก้สมการ ซึ่งพิจารณาน้ำเป็นของไหลที่อัดตัวไม่ได้ที่สภาวะเสถียร โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าความเร็วของน้ำที่ไหลเข้ากระทบกังหัน โดยการปรับระดับการเปิดของหัวฉีดเป็น 4/4, 3/4, 2/4 และ 1/4 พบว่า การปรับระดับการเปิดของหัวฉีดน้ำ (Nozzle) ให้บังคับอัตราการไหลของน้ำให้สามารถขับกังหันที่ทำการวิเคราะห์ขึ้น จะสามารถทำให้ประสิทธิภาพที่กังหันมีค่าสูงเท่ากับร้อยละ 66.11และเมื่ออัตราการไหลของน้ำให้ลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกังหันทางด้านขาออกลดลงตาม ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับค่าประสิทธิภาพของกังหันสูงสุดที่ได้จากการทดสอบมีค่าเท่ากับร้อยละ 57.56