การออกแบบกังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีสสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก : กรณีศึกษาโรงไฟฟ้าขนาดเล็กน้ำหมัน

บทคัดย่อ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นกระบวนการผลิตไฟฟ้าที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ถือได้ว่าเป็นแหล่งพลังงานสะอาดและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ ในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนั้น หลังจากที่ผลิตกระแสไฟฟ้าแล้วจะมีการปล่อยน้ำลงสู่ลำธารธรรมชาติ ซึ่งปริมาณน้ำที่ถูกปล่อยลงสู่ลำธารจะมีปริมาณเท่ากับน้ำที่ใช้ผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า ซึ่งน้ำเหล่านั้นยังคงมีพลังงานศักย์และพลังงานจลน์เหลืออยู่ที่สามารถนำกลับมาใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงศึกษาเพื่อออกแบบกังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีสที่บริเวณทางปล่อยน้ำของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ เพื่อใช้ประโยชน์จากน้ำเหล่านั้นมาผลิตกระแสไฟฟ้า ในงานวิจัยนี้จะใช้ข้อมูลจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กน้ำหมัน ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ตั้งอยู่ที่จังหวัดเลย โดยจะคำนวณออกแบบกังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีสเพื่อให้สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้สูงที่สุด พร้อมทั้งวิเคราะห์หาค่ากำลังการผลิตและประสิทธิภาพของกังหันจากการจำลองด้วยเทคนิคพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (computational fluid dynamics, CFD) โดยใช้โปรแกรม ANSYS CFX ซึ่งผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการออกแบบเครื่องกังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีส ชนิด 3 ใบพัด (b) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของใบกังหัน (D) 3 เมตร วางทำมุมเอียงกับแนวระนาบ (a) ที่ 25 องศา จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้สูงสุด 60.36 กิโลวัตต์ และมีประสิทธิภาพของกังหันน้ำที่ 42.38 % (พิจารณาการดำเนินงานในช่วงเดือนพฤษภาคม พ.ศ.2559 ถึงเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2560) โดยค่ากำลังไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้จากการคำนวณทางทฤษฎีกับค่ากำลังผลิตไฟฟ้าที่ได้จากการจำลองด้วยเทคนิคพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) จะมีค่าใกล้เคียงกัน ดังนั้นจึงมีความเหมาะสมที่จะนำกังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีสมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กน้ำหมัน 

คำสำคัญ : การจำลองด้วยเทคนิคพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ; การผลิตไฟฟ้า; กังหันน้ำแบบสกรูอาคีเมดีส; โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กน้ำหมัน