Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การออกแบบและการจำลองของปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Design and simulation of solar heat pump

Year (A.D.)

1998

Document Type

Thesis

First Advisor

พรพจน์ เปี่ยมสมบูรณ์

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.1998.608

Abstract

เป็นที่ทราบกันดีว่าผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเป็นทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด การหาพลังงานอื่นมาทดแทนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่มีปริมาณมากมายและสามารถนำกลับมาใช้ได้ จึงมีผู้ให้ความสนใจในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้น รูปแบบของการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ส่วนใหญ่เป็นการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์มาอยู่ในรูปพลังงานความร้อนเนื่องจากสร้างอุปกรณ์ได้ง่าย ราคาถูก เมื่อเปรียบเทียบกับการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานรูปแบบอื่น ๆ การผลิตน้ำร้อนจากระบบปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการในโรงงานอุตสาหกรรมเป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์รูปแบบหนึ่งเพื่อให้เกิดประโยชน์ในด้านการลดการใช้พลังงานไฟฟ้า และน้ำมันปิโตรเลียม งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อออกแบบและจำลองภาวการณ์ระบบปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบการอัด-ไอ ด้วยโปรแกรม HYSYS เพื่อการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยทำการสร้างแผงรับแสงอาทิตย์แบบแผ่น (Solar flat-plate collectors) 3 ชุด ที่ต่อกันแบบอนุกรม พร้อมทั้งติดตั้งระบบรวบรวมข้อมูลอันประกอบด้วยอุปกรณ์วัดอุณหภูมิและอัตราการไหลของน้ำต่อสัญญาณเข้าแผงรับข้อมูล Data acquisition board เพื่อทำการเก็บข้อมูลทุก ๆ 15 นาที ในช่วงเวลา 8.00 - 16.00 น. ระหว่างเดือนเมษายนถึงเดือนธันวาคม 2541 น้ำร้อนที่ได้มีอุณหภูมิประมาณ 40-60 องศาเซลเซียส อัตราการไหล 50-100 ลิตรต่อชั่วโมง ข้อมูลที่ได้ถูกนำมาประมวลผลและเสนอในรูปกราฟิกบนระบบการติดตามผลแบบ on-line จากผลการคำนวณพบว่าประสิทธิภาพของแผงรับแสงอาทิตย์ประมาณ 7-15% ส่วนที่ 2 นำข้อมูลที่ได้จากแผงรับแสงอาทิตย์ทำการจำลองระบบปั๊มความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยโปรแกรม HYSYS เพื่อกำหนดของไหลทำงานที่เหมาะสม จากผลการจำลองพบว่า R22 เป็นของไหลทำงานที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากให้ค่าสัมประสิทธิ์การทำงานของปั๊มความร้อนสูงที่สุดเท่ากับ 5.03 ส่วนสุดท้ายใช้ข้อมูลข้างต้นในกำหนดระบบปั๊มความร้อนซึ่งให้การเกิดเอนโทรปีที่เหมาะสมจากผลการจำลองพบว่าระบบปั๊มความร้อนต้องกำหนดให้ความดันขาออกจากเครื่องอัดเท่ากับ 1.4 เท่าของความดันต่ำที่สุดที่สามารถดำเนินการได้ จึงจะใช้ค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด ค่าสัมประสิทธิ์ของการทำงานระบบปั๊มความร้อนเท่ากับ 4.77

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Petroleum products are limiting resources. Searching for energy is unavoidable. However solar energy is abundant and renewable energy. Therefore, it is receiving greater attention. Solar energy is widely used in form of thermal energy because the equipment can easily build, the cost is low when compared to solar energy used in other form of energy. Hot water production by using heat pump is an application of solar energy for industry, which helps reduce the consumption of electricity, oil, and natural gas. This research aims to design and simulate a solar vapor-compression heat pump system with HYSYS package for the most efficient way of solar energy use. First, three solar flat-plate collectors were constructed. Thermocouples and flow sensor were installed and the signal wires were connected with to the data acquisition board. Data was collected in the interval of 15 minutes since 8 AM.- 4 PM. (April – December 1998). The outlet temperature of hot water was 40-60 ℃ and the flow rate of 50-100 1/hr. All data were sent to interface software for processing and displaying the result in graphical mode on the on-line monitoring system. The efficiency of solar collectors are 7-15%. Secondly, use the data from solar collectors to determine the suitable working fluid by simulating condition with HYSYS. The result showed that R22 is the suitable working fluid since it gave the highest COP, which is 5.03. Finally, use all the information above to determine the suitable system that has optimal entropy generation. The simulation found that the heat pump compressor had to operate at 1.4 Pmin in order to be viable economically. The COP of the system was 4.77.

ISBN

9743312137

Link to Full Text

Share

COinS