รศ. ดร.จารวุตัร เจริญสุข...

ภายใต ้โครงการพฒันาชุดทดสอบสมรรถนะ และการปรบัปรงุประสทิธภิาพชุดใบจกัร ส าหรบัเครือ่งสบูน ้าพญานาค

1

เทคโนโลยีการจ าลองด้วยคอมพิวเตอร ์กรณีศึกษา : การเพ่ิมผลผลิตเคร่ืองสบูน ้าพญานาค

รศ. ดร.จารวุตัร เจริญสขุหวัหน้าโครงการฯ

สถาบนัเทคโนโลยพีระจอมเกลา้เจา้คุณทหารลาดกระบงั

2

รศ. ดร.จารวุตัร เจริญสขุหวัหน้าโครงการ

ดร.ก าธร เสพยธ์รรมนักวิจยั

รศ. ดร.วนัชยั อศัวภษิูตกลุนักวิจยั

นายวิทวฒัน์ แสงหิรญัผูช่้วยนักวิจยั

หวัหน้าโครงการ นักวิจยั และผูช่้วยนักวิจยัของโครงการฯ

นายกิตติภาส วศินารมณ์ ผูช่้วยนักวิจยั

การส ารวจ โรงงานผูผ้ลิตเครื่องสบูน ้าพญานาค

1 2 3 4 5

โรงงานพฒันาการกลจ. ปทุมธานี

โรงงานวชิยัการกล จ.สพุรรณบุร ี

โรงงานเปาพฒันาเพิม่ทรพัย ์จ.สพุรรณบุรี

โรงงานโฮติง่การชา่ง จ.นนทบุรี

โรงงานนิยมการคา้มารนีจ.เพชรบุร ี

3

ปัญหาและสาเหต ุ

A B

C

1. โรงงานผู้ผลิตปัม๊พญานาคในประเทศไทย ยงัมีข้อจ ากดัในการพฒันาใบจักรเน่ืองจากอปุกรณ์มีราคาสงู

3. ผูผ้ลิต ยงัไม่สามารถเข้าถึงข้อมลูทางเทคนิค ท่ีเป็นประโยชน์ในการใช้ใบจกัรให้เหมาะสมกบัต้นก าลงั และตรงตามเง่ือนไขการใช้งาน

2. ผูผ้ลิต ยงัขาดชุดทดสอบสมรรถนะของเครื่องสบูน ้า ท่ีออกแบได้มาตรฐาน และเป็นท่ีได้รบัการยอมรบั

4

วตัถุประสงค์ของโครงการ 01

02

03

04

เพ่ือให้เกิดการประหยัดพลังงานของต้นก าลังที่ใช้ในการขับใบพัดเคร่ืองสูบน ้าพญานาคและประหยดัต้นทุนเกษตรกร

เพ่ือสร้างมาตรฐานวิธีการใช้โปรแกรมทางด้านพลศาสตร์ของไหล CFD เพ่ือให้ได้ความแม่นย าสูงส าหรับกระบวนการพฒันาป๊ัมน า้อย่างยัง่ยืนในอนาคต

เพ่ือสร้างมาตรฐานวิธีการกระบวนการวิเคราะห์และพฒันาป๊ัมน ้าประสิทธิภาพสูงในทางวิศวกรรรม (Engineering approach)ทั้งจากการทดสอบ และจากการใช้โปรแกรมทางด้านพลศาสตร์ของไหล CFD

เพ่ือให้ได้ฐานข้อมูลย่านปฏิบัติการและตระหนักถึงประสิทธิภาพในการใช้เคร่ืองสูบน า้พญานาคของประเทศไทย

เพ่ือถ่ายทอดกระบวนการทางวิศวกรรมให้กับภาคเอกชน ซ่ึงจะสามารถเสริมสร้างความสามารถในการแข่งขนัให้กบัประเทศ

05

5

วิธีด าเนินงานโครงการฯ

5. วิเคราะหแ์ละสรปุผลของโครงการ

1. ส ารวจ หาข้อมูล ใบจกัรจากแต่ละบริษทั

2. สร้างชุดทดสอบ และทดสอบเพ่ือหาสมรรถนะของเครื่องสบูน ้า

3. การออกแบบและปรบัปรงุใบจกัรใหม่ ด้วยวิธีทาง CFD

4. ผลิตใบจกัรท่ีออกแบบใหม่ และทดสอบ เพ่ือยืนยนัผล

6

ผลผลิตท่ีคาดว่าจะได้รบัจากโครงการวิจยัฯ เป็นจ านวนนับ

ต้นแบบผลิตภณัฑ์ระดบัอตุสาหกรรม1.ใบพดัขนาด 8 น้ิวประสิทธิภาพเพ่ิมขึน้ 10%

2.กลีบใบเรียงกระแสน ้า

วารสารวิชาการระดบันานาชาติจ านวน 1 ฉบบั

การผลิตบคุลากร

ระดบัปริญญาเอก 1 คน

การพฒันาความสามารถบคุลากรร่วมวิจยั 1 คน

7

➢ โดยสรปุแนวทางการด าเนนิโครงการวจิยัเพือ่เพิม่ประสทิธภิาพปั๊มพญานาค ดงันี ้

✓ จดัฝึกอบรมการใช ้Computational Fluid Dynamics (CFD) เบือ้งตน้

✓ วนัที ่5 12 19 26 มนีาคม 2561 และ วนัที ่2 เมษายน 2561 โดยม ีรศ.ดร. วนัชยั อศัวภษูติกลุ จาก

มจธ. เป็นวทิยากรบรรยาย

✓ เพือ่ถา่ยทอดองคค์วามรูแ้ละสาธติการประยกุตใ์ช ้CFD ใหก้บัผูป้ระกอบการท ัง้ 5 โรงงาน โดย

สามารถน าไปประยกุตใ์ชใ้นการออกแบบใบพดัและจ าลองอตัราการไหลของน า้เพือ่เป็นแนวทางใน

การพฒันาประสทิธภิาพปั๊มพญานาคตอ่ไป

จากการประชมุการพฒันาข้อเสนอโครงการเพ่ือปรบัปรงุประสิทธิภาพปัม๊พญานาค

และการเย่ียมชมโรงงานผลิตปัม๊พญานาค ภายใต้โปรแกรมประสิทธิภาพทรพัยากรและพลงังาน

8

อบรมการใช้ Computational Fluid Dynamics (CFD)

9

จากการประชมุการพฒันาข้อเสนอโครงการเพ่ือปรบัปรงุประสิทธิภาพปัม๊พญานาคและการเย่ียมชมโรงงานผลิตปัม๊พญานาค

ภายใต้โปรแกรมประสิทธิภาพทรพัยากรและพลงังาน

➢ วนัท่ี 9 มกราคม พ.ศ. 2561 โปรแกรมประสิทธิภาพทรพัยากรและพลงังาน ได้จดัประชุมหารือ “แนวทางการ

ด าเนินโครงการการเพ่ิมประสิทธิภาพปัม๊พญานาค” โดยมีนักวิจยัจากสถาบนัการศึกษาจาก สจล. มจธ. นักวิจยั

จาก ศว. และผูป้ระกอบการโรงงานผลิตปัม๊พญานาคจ านวน 5 โรงงาน

➢ หารือถึงปัญหาและโจทยก์ารวิจยัร่วมกบักลุ่มผู้ประกอบการ เพ่ือหาแนวทางการเพ่ิมประสิทธิภาพปัม๊พญานาค

และลดปริมาณการใช้พลงังาน ตลอดจนได้เดินทางเพ่ือเย่ียมชมทัง้ 5 โรงงาน

10

ข้อมลูทัว่ไปเก่ียวกบัปัม๊พญานาค

• การผลติทอ่สบูน ้าพญานาคเฉลีย่ 30,000 ตวัต่อปี• เครือ่งสบูน ้าพญานาค ทอ่ขนาด 8 น้ิว เป็นทีนิ่ยมกบัเกษตรกร• ระดบัความสงูของการสบูน ้าประมาณ 3 – 5 เมตร• อตัราการไหลของน ้า 3,500 ลติรต่อนาที• ความเรว็รอบ 900-1,000 รอบต่อนาที• ประสทิธภิาพของเครือ่งสบูน ้าพญานาคอยูป่ระมาณ 40-50%

ใบพดั หรือ ใบจกัร

กลีบใบเรียงกระแสน ้า

11

สถานท่ีท าการวิจยั• มหาวิทยาลยัพระจอมเกล้าธนบรีุ (มจธ.)

• สถาบนัเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคณุทหารลาดกระบงั (สจล.)

12

13

4

Performance characteristics of pump

𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝 =𝜌𝑔𝑄𝐻𝑝

𝜏 ⋅ 𝜔=𝜙𝜓

lj𝑃

𝑁𝑠 =𝑛 𝑄

൫𝑔𝐻𝑝)3/4

𝐻𝑝 =𝑃𝑑𝜌𝑔

+𝑉2

2𝑔+𝐾

𝑉2

2𝑔𝐵𝐸𝑃

𝑄

𝑄𝐵𝐸𝑃

เส้นแสดงสมรรถนะของเครื่องสบูน ้า (Pump performance curve)

4

Globe valve

Electromagnetic flow meter

Pressure transducer

Load cell and speed sensor

Water tank

Pump performance test rig

Power of motor

การออกแบบ และสร้างชดุทดสอบ

14

ชุดทดสอบสมรรถนะของเครื่องสบูน ้าพญานาค

15

ชุดทดสอบสมรรถนะของเครื่องสบูน ้าพญานาค

16

ชุดทดสอบสมรรถนะของเครื่องสบูน ้าพญานาค

17

ใบจกัรท่ีน ามาทดสอบแต่ละบริษทั

18

แบบจ าลองด้วยคอมพิวเตอร ์: CFD

19

แบบจ าลองด้วยคอมพิวเตอร ์: CFD

20

การไหลความเร็วสูง

การไหลแบบหมุนวน

• พบโครงสร้างการไหลที่มีแรงเฉือนสูงระหว่างแนวการไหลความเร็วสูงและการไหลความเร็วต ่า• แรงเฉือนระหว่างชัน้การไหลท าให้เกิดการสูญเสียความดันรวมโดยเฉพาะบริเวณครีบเรียงกระแส

แบบจ าลองด้วยคอมพิวเตอร ์: CFD

21

แนวทางการปรบัปรงุประสิทธิภาพ

ตัวจัดเรียงกระแส

• ลดการหมุน่วนของกระแสน ้าโดยการเพิม่ตวัจดัเรยีงกระแสดงัแสดงในรปู

ตารางแสดงความก้าวหน้าของผลงานวิจยั

23

ขอบคณุครบั