โครงงานวิศวกรรมชลประทาน · 2013-03-31 ·...

โครงงานวศวกรรมชลประทาน

(02207499)

ท 5 / 2552

เรอง

การศกษาและพฒนาเครองสบน าพลงงานคลน

(Study and Development of Wave Pump)

โดย

นางสาวขนษฐา ศรจรรยา

นางสาวสชาดา เกตโชต

เสนอ

ภาควชาวศวกรรมชลประทาน คณะวศวกรรมศาสตร ก าแพงแสน

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน นครปฐม 73140

เพอความสมบรณแหงปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต (วศวกรรมโยธา-ชลประทาน)

พทธศกราช 2552

ใบรบรองโครงงานวศวกรรมชลประทาน

ภาควชาวศวกรรมชลประทาน

คณะวศวกรรมศาสตร ก าแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

ปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวศวกรรมชลประทาน

เรอง : การศกษาและพฒนาเครองสบน าพลงงานคลน

(Study and Development of Wave Pump)

นามผท าโครงงาน : นางสาวขนษฐา ศรจรรยา


ไดรบพจารณาเหนชอบโดย

ประธานกรรมการ .....................................................................

(อ.ดร.จระกานต ศรวชญไมตร)

........../........./.........

หวหนาภาควชา .....................................................................

(รศ.สนต ทองพ านก)

........../........./.........

i

บทคดยอ

ชอเรอง : การศกษาและพฒนาเครองสบน าพลงงานคลน

โดย : นางสาวขนษฐา ศรจรรยา


ประธานทปรกษาโครงงาน

.....................................................................

(อ.ดร.จระกานต ศรวชญไมตร)

........../........./.........

โครงงานวศวกรรมชลประทานฉบบน มวตถประสงคเพอศกษาและสรางเครองสบน าพลงงานคลน ซงเปนเครองสบน าทใชพลงงานน า หรอทเรยกวา “คลนน า” เครองสบน าพลงงานทดแทนนสามารถท างานไดโดยไมใชพลงงานไฟฟาหรอพลงงานงานเชอเพลงใดๆทงสน แตจะอาศยพลงงานจากการขนลงของคลนในแมน าหรอในทะเลเปนตวบงคบใหเครองสบน าพลงงานคลนท างาน โดยท าการศกษาและทดสอบการท างานของเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลองคลนทมความสามารถในการจ าลองการขนลงของคลน ซงในการทดลองนไดศกษาเกยวกบปรมาณการไหลของเครองสบน าทใชสแตนเลสเปนวสด ลกษณะของเครองสบน าพลงงานคลน เปนเครองสบน าทจดใหอยในประเภทของเครองสบน าแบบลกสบชกทมกลไกการท างานเฟสเดยว เครองสบน าพลงงานคลนทจดท าขนท าจาก สแตนเลส และมสวนประกอบอนๆเชน วาลวปองกนการไหลยอนกลบทางเดยวแบบแนวนอนขนาด 2 นวททางน าเขา สวนทางน าออกตดตงวาลวปองกนการไหลยอนกลบแบบแนวตงขนาด 0.5 นว ทไดมาตรฐานทางอตสาหกรรม จากการวเคราะหผลการทดลองพบวา เครองสบน าพลงงานคลนในแบบจ าลองคลนทมคาบของคลนท 1นาท 30 วนาท สามารถสบน าไดสงสด 3.2 เมตร ซงแรงดนสวนหนงจะสญเสยออกทางกานลกสบชกและบางสวนสญเสยไปกบแรงเสยดทานของลกสบ โดยเครองสบน าพลงงานคลนทจดท าขนมอตราการสบสงสดประมาณ 12.305 ลตร/ชวโมงทระดบสง 1.0 เมตร มอตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทใชยกเครองสบน าเทากบ 1/174.83 และประสทธภาพการท างานเทากบ 94.59% จากการวเคราะหผลการทดลองพบวาเครองสบน าพลงงานคลนนสามารถสบน าขนทสงไดจรง ซงเครองสบน าพลงงานคลนนจะสามารถท างานไดดมากขนถามการเพมจ านวนของทนลอย

ii

ABSTRACT

Title : Study and Development of Wave Pump

By : Miss Khanittha Srijanya

Miss Suchada Ketchot

Project Advisor

.....................................................................

(Dr.Chirakarn Sirivitmaitrie)

........../........./.........

The objective of this Irrigation Engineering project is to study and create a wave pump. The pump obtains energy from different height of water or so called “water wave”. This alternative energy pump works without electricity or fossil fuel. Instead of using non-renewable energy, energy is obtained from fluctuations of the water wave. The pump was tested in the wave generator tank with 30 centimeters amplitude of wave. In this study, experimental is based on a pump that made from stainless steel material. The wave pump contains a metal piston with a single phase pumping mechanism. The pump was made from stainless steel. Other parts of pump, such as a 2 inches horizontal check valve at the inlet and a 0.5 inch vertical check valve at the outlet, are commercial parts with industrial standards. As a result, the wave pump in the wave generator with periods of 1 minute 30 seconds can pump water up to 3.2 m. Some pressure losses through the piston stroke. A part of energy is loosed from the friction at the piston. The wave pump provides of approximately 12.305 liters/hour at head 1 m. The ratio between water used to water lifted is approximately about 1 to 174.83 at height of 1 m and mechanism efficiency at 94.59%. Analysis showed that the wave pump can pump water up high. The wave pump provides better result with a larger number of float.

iii

ค ำนยม

โครงงานวศวกรรมชลประทานฉบบน ส าเรจลลวงไปไดดวยด เนองจากไดรบความกรณาจากบคคลหลายฝาย ผจดท าขอกราบขอบพระคณ อ.ดร.จระกานต ศรวชญไมตร ประธานกรรมการโครงงานวศวกรรมชลประทาน ซงไดใหค าปรกษา ขอชแนะ และความชวยเหลอเปนอยางด อกทงยงตรวจสอบแกไขโครงงานวศวกรรมชลประทานใหมความถกตองจนกระทงลลวงไปไดดวยด ผท าโครงงานขอกราบขอบพระคณเปนอยางสงมา ณ ทนดวย

ขอขอบคณ ทชวยสอนและใหค าแนะน าตางๆ รวมท งวธการใชอปกรณตลอดจนเครองมอทใชในการสรางแบบจ าลองเครองสบน าพลงงานคลนในการท าโครงงานวศวกรรมชลประทานจนส าเรจดวยด

ขอขอบคณ คณสรพล เจรญชพ ทชวยสอนและใหค าแนะน าตางๆ ตลอดจนเครองมอทใชในการสรางแบบจ าลองเครองสบน าพลงงานคลน ในการท าโครงงานวศวกรรมชลประทานจนส าเรจไปดวยด

ขอกราบขอบพระคณบดามารดารวมท งพนองและเพอนๆทกคนทใหเวลาในการใหค าปรกษารวมทงก าลงใจในการจดท าโครงงานนดวยความเตมใจจนท าโครงงานนมประสทธภาพมากยงขน

ขอขอบพระคณภาควชาวศวกรรมชลประทาน คณะวศวกรรมศาสตรก าแพงแสน มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน บคลากรทกทานทใหค าปรกษาตลอดการท าโครงงานน ท าใหเกดความสมบรณของโครงงานวศวกรรมชลประทานในเลมนใหส าเรจลลวงมาดวยดโดยตลอด

นางสาวขนษฐา ศรจรรยา


iv

สำรบญ

หนา

บทคดยอ i

Abstract ii

ค านยม iii

สารบญ iv

สารบญตาราง vi

สารบญภาพ vii

บทท 1 บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญ 1

1.2 วตถประสงค 1

1.3 ขอบเขตการศกษา 2

1.4 ผลประโยชนทไดรบ 2

บทท 2 การตรวจเอกสาร

2.1 ความหมายของเครองสบน า 3

2.2 ชนดและประเภทของเครองสบน า 4

2.3 ทฤษฎเบองตนของเครองสบน า 21

2.4 ทฤษฎเบองตนของคลนน า 36

v

สำรบญ

หนา

บทท 3 อปกรณและวธการ

3.1 อปกรณและวธการ 39

3.2 วธการทดสอบแบบจ าลอง 54

บทท 4 ผลการทดลองและการวเคราะห

4.1 ผลการวเคราะหของเครองสบน าพลงงานคลน 58

4.2 ผลจากตารางการทดลอง 59

4.3 ผลการทดลองและการวจารณผลการทดลอง 60

4.4 วจารณผลการศกษา 69

บทท5 สรปและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการศกษา 70

5.2 ขอเสนอแนะ 72

เอกสารอางอง 73

ภาคผนวก ก. ตารางผลการทดลอง 74

ภาคผนวก ข. การวเคราะหผลการทดลอง 99

ภาคผนวก ค. ภาพอปกรณและสวนประกอบเครองสบน าพลงงานคลน 105

ภาคผนวก ง. ภาพการจดท าเครองสบน าพลงงานคลน 111

vi

สำรบญตำรำง

หนา

ตารางท 2.1 ความสมพนธระหวางความสงในการยกน าและปรมาณน าทสบได 17 ตารางท 2.2 ตารางแสดงคาความขรขระเฉลยของวสดตางๆทใชผลตทอ 28 ตารางท 5.1 การเปรยบเทยบคาใชจายเครองสบน าไฟฟากบเครองสบน าพลงงานคลน 71 ตารางผนวกท 5.2 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 1 เมตร ครงท1 75 ตารางผนวกท 5.3 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 1 เมตร ครงท2 77 ตารางผนวกท 5.4 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 1 เมตร ครงท3 79 ตารางผนวกท 5.5 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 2 เมตร ครงท1 81 ตารางผนวกท 5.6 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 2 เมตร ครงท2 83 ตารางผนวกท 5.7 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 2 เมตร ครงท3 85 ตารางผนวกท 5.8 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3 เมตร ครงท1 87 ตารางผนวกท 5.9 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3 เมตร ครงท2 89 ตารางผนวกท 5.10 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3 เมตร ครงท3 91 ตารางผนวกท 5.11 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3.2 เมตร ครงท1 93 ตารางผนวกท 5.12 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3.2 เมตร ครงท2 95 ตารางผนวกท 5.13 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 3.2 เมตร ครงท3 97

vii

สำรบญภำพ

หนา

ภาพท 2.1 ลกษณะการท างานของปมหอยโขง 5

ภาพท 2.2 การท างานของ โรตารแบบเฟอง ( Gear pump) 6

ภาพท 2.3 การท างานของโรตารแบบครบ ( Vane) 6

(a) Swing Vane pump (b) (b) Slide Vane pump

ภาพท 2.4 การท างานของโรตารแบบลอน 7

(a) สองลอน (two lobe) (b) สามลอน (Three lobe)

ภาพท 2.5 การท างานของโรตารแบบสวาน (Screw pump) 7 (a) สวานเดยว (Singer Screw) (b) สองสวาน (Two Screw)

ภาพท 2.6 ลกษณะการท างานของเครองสบน าแบบลกสบ 10

ภาพท 2.7 กราฟสมรรถนะการท างานของเครองสบน าแบบลกสบชก 10

ภาพท 2.8 แผนผงสรปการจ าแนกประเภทของเครองสบน า 11

ภาพท 2.9 การท างานของ Pulser pump 12

ภาพท 2.10 การท างานของ Hydraulic Ram pump 14

ภาพท 2.11 กลไกการท างานของตะบนน า 15

ภาพท 2.12 ดานขางกงหนน าสบน าแบบทนลอย 16

ภาพท 2.13 กงหนน าสบน าแบบทนลอยตงอยบนบก 18

ภาพท 2.14 กงหนน าสบน าแบบทนลอยตดตงอยในน า 18

ภาพท 2.15 สวนประกอบของกงกนลมสบน า 20

ภาพท 2.16 แผนภาพความดนบรรยากาศ 21

ภาพท 2.17 แผนภาพเฮดสถตย 24

ภาพท 2.18 แผนภาพการสญเสยเฮด 25

ภาพท 2.19 Moody Diagram 28

http://lanpanya.com/wash/archives/663

viii

สำรบญภำพ (ตอ)

หนา

ภาพท 2.20 ลกษณะการลอยตวของวตถ 31 ภาพท 2.21 รปแบบของแรงลอยตว 32 ภาพท 2.22 แรงต างๆทกระท าตอของเหลวในวตถรปทรงกระบอก 33 ภาพท 2.23 แรงดนบนระนาบ 35 ภาพท 2.24 ลกษณะของคลนน า 37 ภาพท 3.1 ภาพสามมตของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC 44ภาพท 3.2 ภาพดานหนาของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC 45ภาพท 3.3 ภาพดานขางเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC 46ภาพท 3.4 ภาพดานบนของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC 47ภาพท 3.5 ทนลอยแบบสมบรณ 48ภาพท 3.6 ภาพสามมตของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส 49ภาพท 3.7 ภาพดานหนาของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส 50ภาพท 3.8 ภาพดานขางของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส 51ภาพท 3.9 ภาพดานบนของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส 52ภาพท 3.10 ทนลอยโดยสมบรณ 53ภาพท 3.11 แสดงลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง 55 ภาพท 4.3.1 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน ากบระยะยกทความสง 1 เมตร 60ภาพท 4.3.2 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทได 61 ทความสง 1 เมตร ภาพท 4.3.3 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยกทความสง 2 เมตร 62 ภาพท 4.3.4 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทได 63 ทความสง 2 เมตร ภาพท 4.3.5 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยกทความสง 3 เมตร 64 ภาพท 4.3.6 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทได 65

ทความสง 3 เมตร ภาพท 4.3.7 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยก 66

ทความสง 3.2 เมตร

ix

สำรบญภำพ (ตอ)

หนา

ภาพท 4.3.8 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทได 67

ทความสง 3.2 เมตร ภาพท 4.3.9 Performance Chart 68

ภาพผนวกท 5.1 แรงตางๆภายในแบบจ าลองเครองสบน าพลงงานคลน 102

ภาพผนวกท ค.1.1 อปกรณทใช 106

ภาพผนวกท ค.1.2 Check Vale 106

ภาพผนวกท ค.1.3 ลกสบและแกนลกสบ 107

ภาพผนวกท ค.1.4 ตวเครองสบน า 107

ภาพผนวกท ค.1.5 ทนลอย 108

ภาพผนวกท ค.1.6 เครองสบน าทประกอบสมบรณพรอมใชงาน 108

ภาพผนวกท ค.2.1 ลกสบกบตวเครองสบน า 109

ภาพผนวกท ค.2.1 ทนลอย 109

ภาพผนวกท ค.2.2 เครองสบน าทประกอบสมบรณ 110

ภาพผนวกท ค.2.3 การทดลองเครองสบน า 110

ภาพผนวกท ง.1.1 ตดทอ PVC ขนาดตางๆ 112

ภาพผนวกท ง.1.2 ประกอบตวทนลอย 112

ภาพผนวกท ง.1.3 แบบการประกอบตวเครองสบน าพลงคลน 113

ภาพผนวกท ง.1.4 หลงการประกอบตวเครองสบน าพลงงานคลน 113

ภาพผนวกท ง.1.5 การน าตวเครองสบน ากบตวทนลอยมาประกอบกน 114

ภาพผนวกท ง.2.1 ทอ PVC ทตามขนาดทวดไวเพอน ามาใชเปนทนลอย 115

ภาพผนวกท ง.2.2 การประกอบตวทนลอย 115

ภาพผนวกท ง.2.3 การประกอบตวเครองสบน ากบตวทนลอยเขาดวยกน 116ภาพผนวกท ง.2.4 การน าเครองสบน าพลงงานคลนออกแสดงในงานเกษตร ก าแพงแสน 116

ปพ.ศ. 2552

1

บทท 1

บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญ

เนองจากปจจบนนประชากรโลกมความตองการในการใชพลงงานตางๆเปนจ านวนมาก อาท เชนพลงงานไฟฟา พลงงานเชอเพลง เปนตน ซงท าใหทรพยากรทางธรรมชาตตางๆมปรมาณทลดนอยลง สงผลกระทบใหทรพยากรทางธรรมชาตมไมเพยงพอตอความตองการของมนษย ซงในปจจบนนมอตราการน าพลงงานมาใชมากกวาปรมาณการผลตของธรรมชาตถอวาเปนการใชพลงงานอยางสนเปลองเปนสาเหตหนงทท าใหเกดภาวะโลกรอนและเนองจากพลงงานทมก าลงจะหมดไป จงท าใหเกดความคดทจะคดคนอปกรณทจะตอบสนองความตองการของมนษยโดยการประยกตในการเปลยนมาใชพลงงานทดแทนจากพลงงานคลน จงไดสรางเครองสบน าทมกลไกการท างานซงอาศยการขน-ลงของคลนน าแทนการใชพลงงานไฟฟาและพลงงานเชอเพลง คอเครองสบน าพลงงานคลนนนเอง เครองสบน าพลงงานคลน (Wave Pump) เปนเครองสบน าทมกลไกการท างานโดยอาศยพลงงานธรรมชาตจากคลนของน า ลกษณะการท างานเปนเครองสบน าประเภทแบบลกสบชก เฟสเดยว คอ น าทสบมาไดจะไดจากการทน าเคลอนทขนเทานน สวนชวงทน าเคลอนทลงจะเปนการสบน าเขาในตวปม ซงการท างานจะสลบกนแบบนเรอยไป

1.2 วตถประสงค

1. เพอศกษาและสรางเครองสบน าพลงงานคลนทใชพลงงานทดแทนทางธรรมชาต(พลงงานคลน)แทนการใชพลงงานไฟฟา

2. เพอศกษาถงระบบการท างานของเครองสบน าพลงงานคลนและปรมาณน าทสบได 3. เพอเปนการพฒนาเครองสบน าพลงงานคลนใหสามารถสบน าขนทสงได อกทงยงเปนการลดใช

พลงงานและลดมลพษไดทงทางตรงและทางออม

2

1.3 ขอบเขตการศกษา

ในการศกษาและพฒนาเครองสบน าพลงงานคลนนไดท าการศกษาและสรางเครองสบน าพลงงานคลนโดยใชวสดทหาไดงายตามทองตลาดและราคาไมแพง โดยจดใหมการจ าลองคลนใหมการสบน าเขาสระบบถงจ าลองเพอใหเครองสบน าพลงงานคลนสามารถท างานได ซงคาดวาเครองสบน าพลงงานคลนนนาจะน าไปใชงานในสถานทๆมคลนจรงโดยมคาบแอมปลจดของคลนน า เชน คลนทะเล หรอสถานททมเรอขนาดใหญสญจรตลอดเวลาเทานน

1.4 ผลประโยชนทไดรบ

ประโยชนทไดรบจากการศกษา และจดสรางแบบจ าลองเครองสบน าพลงงานคลนน คอ

1.4.1 ท าใหมความร ความเขาใจเกยวกบลกษณะการท างานของเครองสบน าพลงงานคลน รวมทงวธการผลต วธการใชงาน ขอด ขอเสยทเกดขนส าหรบเครองสบน าประเภทน

1.4.2 ท าใหมความรความเขาใจเกยวกบทฤษฎตางๆเกยวกบเครองสบน าพลงงานคลน และหลกการค านวณเพอหาความสมพนธตางๆจากผลทไดในการทดลอง

1.4.3 สามารถจดท าเครองสบน าพลงงานคลนทใชพลงงานทดแทนและชวยลดพลงงานในการสบน าตามบานเรอนในแตละหลงคาเรอน โดยทไมตองใชพลงงานสนเปลองหรอพลงงานเชอเพลงใดๆทงสน

1.4.4 สามารถประยกตน าพลงงานทมทางธรรมชาตมาใชประโยชนไดโดยไมเสยคาใชจายเนองจากการใชงาน

1.4.5 สามารถเผยแพรผลงานใหกบผทสนใจในงานเปดโลกวศวกรรม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน พ.ศ.2551 และ พ.ศ. 2552 ได

3

บทท 2

การตรวจเอกสาร

2.1 ความหมายของเครองสบน า

เครองสบน า เปนเครองมอกลทท าหนาทเพมพลงงานใหแกของเหลว เพอใหของเหลวนนไหลผานระบบทอปดจากจดหนงไปยงอกจดหนงไดตามความตองการ พลงงานทน ามาเพมใหแกของเหลวนนอาจไดมาจากเครองยนต มอเตอร แรงลม แรงคน หรอพลงงานแหลงอนๆกได

กลาวไดวา ปมมสวนในการพฒนาความเปนอยของมนษยชาตมาตงแตอดตและจะมมากยงๆขนตอไปในอนาคต ในอดตประชากรสวนใหญตองอาศยอยใกลๆ กบแหลงน าเพอความสะดวกในการใชน าเพออปโภคบรโภคและท าการเกษตร แหลงน าใดทอยต าจากผวดนมากไมสะดวกตอการใช มนษยกไดพยายามคดคนเครองมอซงมลกษณะเปนปมหรอเครองสบน าชนดตางๆ เพอน าเอามาใชใหสะดวกขน เพอใหสามารถท าการเพาะปลกไดมากและหางไกลจากแหลงน ามากขน

ปมสมยใหมเรมมววฒนาการ โดยเปนแบบลกสบชกชนดตอตรงเขากบเครองจกรไอน า โดยมววฒนาการมากขนในทกๆดานจนอาจกลาวไดวา ปมเปนเครองมอจ าเปนตอความอยดกนดของมนษยชาตทกดาน นบตงแตงานจดหาและสงน าเพออปโภค บรโภค การเกษตร งานอตสาหกรรม คมนาคม และในดานอนๆ เปนตน (วบลย,2529)

4

2.2 ชนดและประเภทของเครองสบน า

2.2.1 เครองสบน าทใชพลงงานสนเปลอง คอเครองมอกลชนดหนงทท าหนาทเพมพลงงานใหแกของเหลว เพอใหของเหลวนนไหลผานระบบทอปดจากจดหนงไปยงอกจดหนงตามตองการ ซงพลงงานทน ามาเพมใหกบของเหลวนนอาจไดมาจาก เครองยนต มอเตอรไฟฟา หรอ พลงงานเชอเพลง เปนตน สามารถแยกตามลกษณะการเพมพลงงานใหแกของเหลว หรอการไหลของของเหลวในปม ซงไดแก

2.2.1.1 ประเภทเครองสบน าแบบแรงเหวยง ( Centrifugal ) เพมพลงงานใหแกของเหลวโดยอาศยแรงเหวยงหนจดศนยกลาง เครองสบน าแบบนบางครงเรยกวาเปนแบบ Roto – dynamic

ลกษณะและการท างานของเครองสบน าแบบแรงเหวยง

เครองสบน าแบบแรงเหวยง เปนเครองสบน าทไดรบความนยมในการใชงานสงสดเมอเทยบกบเครองสบน าชนดอนเนองจากเครองสบน าประเภทนมความยดหยนในการใชงานสง เหมาะสมกบการใชงานหลายประเภทประกอบกบการดแลรกษางาย สวนประกอบของเครองสบน าแรงเหวยงดงทแสดงในรป มใบพดอยในเสอเครองสบรปหอยโขง ( Volute Casing ) ใหพลงงานแกของเหลวโดยการหมนของใบพด ท าใหสามารถยกน าจากระดบต าขนไปสระดบสงได

หลกการท างาน คอ พลงงานจะเขาสเครองสบน าโดยผานเพลาซงมใบพดตดอย เมอใบพดหมน ของเหลวภายในเครองสบน าจะไหลจากสวนกลางของใบพดไปสสวนปลายของใบพด ( Vane ) ซงจากการกระท าของแรงเหวยงจากแผนใบพดนจะท าใหเฮดความดน ( pressure head ) ของเหลวเพมขน เมอของเหลวไดรบความเรงจากแผนใบพดกจะท าใหมเฮดความเรวสงขนสงผลใหของเหลวไหลจากปลายของใบพดเขาสเสอเครองสบน ารปหอยโขง แลวออกไปสทางออกของเครองสบน าในขณะเดยวกนกเปลยนเฮดความเรวเปนความดน ดงน นเฮดทใหแกของเหลวตอหนงหนวยน าหนกเรยกวา เฮดรวมของเครองสบน า (อครเดช,2533)

5

ภาพท 2.1 ลกษณะการท างานของปมหอยโขง ทมา : นธ,2552

2.2.1.2 ประเภทโรตาร ( Rotary ) เพมพลงงานโดยอาศยการหมนของฟนเฟองรอบแกนกลาง

ลกษณะและการท างานของเครองสบน าโรตาร

เครองสบน าโรตาร ท างานโดยของเหลวถกดดเขาและอดปลอยออก โดยการหมนรอบจดศนยกลางของเครองมอกล ซงมชองวางใหของเหลวไหลเขาทางดานดด และเกบอยระหวางผนงของหองสบกบชนสวนทหมนหรอโรเตอร ( Rotor ) จนกวาจะถงดานจาย การหมนของโรเตอรจะกอนใหเกดการแทนทเปนการเพมปรมาตรของของเหลว ( positive Displacement ) ใหทางดานจาย

1. เครองสบน าโรตารชนดเฟอง ( Gear Pump ) เปนชนดทใชกนแพรหลายมากทสด ซงประกอบดวยฟนเฟองหรอเกยรสองตวหมนขบกนในหองสบ ของเหลวจากทางดานดดจะไหลเขาไปอยในรองฟนซงจะหมนและพาของเหลวเขาไปสทางดานจาย ซของฟนเฟองซงอยชดกบผนงของหองสบ ปองกนไมใหของเหลวไหลยอนมาสทางดานดดได เมอมาถงทางดานจายแลวรองฟนเฟองซงมของเหลวบรรจอยกจะถกแทนทดวยฟนจากเฟองอกตวหนงซงขบกนสนทจนของเหลวไมสามารถไหลผานฟนเฟองไปสดานดดได (อครเดช,2533)

6

ภาพท 2.2 การท างานของ โรตารแบบเฟอง ( Gear pump) ทมา :วบลย,2529

2. เครองสบน าโรตารชนดครบ ( Vane Pump ) ปมแบบนมหองสบเปนรปทรงกระบอกและ มโรเตอรซงเปนทรงกระบอกเหมอนกนวางเยองศนยใหผวนอกของโรเตอรสมผสกบผนงของหองสบทกงกลางทางดดกบทางดานจาย รอบ ๆ โรเตอรจะมครบซงเลอนไดในแนวเขาออกจากจดศนยกลางมาชนกบผนงของหองสบ เมอโรเตอรหมนครบเหลานกจะกวาดเอาของเหลวซงอยระหวางโรเตอรกบหองสบไปสทางดานจาย ปมแบบนไดเปรยบชนดเฟอง ( Gear Pump ) ตรงทวา การสกหรอของผนงหองสบหรอหลายครบจะไมมผลตอประสทธภาพการท างานมากเหมอนการสกหรอของฟนเฟอง เพราะครบสามารถเลอนออกมาจนชนกบผนงของหองสบไดสนท (อครเดช,2533)

ภาพท 2.3 การท างานของโรตารแบบครบ ( Vane) (a) Swing Vane pump (b) Slide Vane Pump

ทมา : วบลย,2529

7

3. เครองสบน าโรตารชนดลอน ( Lobe Pump ) เครองสบน าชนดนมลกษณะเชนเดยวกนกบชนดเฟอง ( Gear Pump ) แตโรเตอรมลกษณะเปนลอนหรอพ สองถงสลอน ชองวางระหวางลอนมลกษณะแบนและกวาง ดงนนอตราการสบจงสงกวาชนดแรง แตเนองจากการถายทอดก าลงหมนของโรเตอรแบบนมประสทธภาพต ามาก จงจ าเปนตองมเฟองนอกหองสบอกชดหนงเพอชวยใหจงหวะการหมนของโรเตอรอาจมไดตงแตหนงถงสามตว (อครเดช,2533)

ภาพท 2.4 การท างานของโรตารแบบลอน (a) สองลอน (two lobe) (b) สามลอน (Three lobe)

ทมา: วบลย,2529

4. เครองสบน าโรตารชนดสวาน ( Screw Pump ) เครองสบน าชนดนเพมพลงงาน ใหแกของเหลวโดยอาศยโรเตอรซงมลกษณะเปนสวานทหมน ในลกษณะขบดนใหของเหลวเคลอนทไประหวางรองเกลยวสวานกบผนงของหองสบจากทางดดไปสทางจาย จ านวนสวานหรอโรเตอรอาจมไดตงแตหนงถงสามตว (อครเดช,2533)

ภาพท 2.5 การท างานของโรตารแบบสวาน (Screw pump) (a) สวานเดยว (Singer Screw) (b) สองสวาน (Two Screw) ทมา : วบลย,2529

8

2.2.1.3 ประเภทลกสบชก ( Reciprocating ) การท างานโดยเพมพลงงานโดยอาศยการอดโดยตรงในกระบอกสบ

เครองสบน าแบบลกสบชก เปนเครองสบแบบทของเหลวจะตองเขาไปแทนทชองวางทเกดขนภายในเรอนสบจากการเคลอนทของกลไก เชนเดยวกบเครองสบแบบโรตาร ตางกนตรงทเครองสบแบบลกสบชกมการเคลอนทแบบกลบไปกลบมา จงไดเรยกชอเครองสบน านตามลกษณะการท างาน วาเครองสบน าแบบลกสบชก(Reciprocating Pump) ตวอยางไดแกเครองสบน าทใชลกสบ ซงใชงานมากในอาคารบานเรอน เครองสบน าชนดนจะมปรมาณน าทตายตว ปรมาณน าทไดในการท างานของลกสบแตละครงคอผลคณระหวางพนทหนาตดของลกสบกบความยาวชวงชก (Stroke length) แตกเปนเพยงในหลกการเทานน ในความเปนจรง ปรมาณน าทไดจะนอยกวา ทงนเพราะมบางสวนตองสญเสยไปกบการไหลยอนกลบทาง (Slip loss) เชนเดยวกบเครองสบแบบโรตาร (อครเดช, 2533)

ชนดของเครองสบแบบรซโปรเคท (Reciprocate)

เครองสบแบบลกสบชกหรอแบบซโปรเคท จะแบงออกมาเปน 2 แบบคอ เครองสบแบบสงก าลงตรง และเครองสบแบบสงก าลงผานลกเบยว (Cam) หรอขอเหวยง (Crankshaft) เรยกวา (Power Pump) แตไดมการดดแปลงเครองสบทง2แบบนออกไปอยางกวางขวาง ดวยวตถประสงคเพอใชงานตามลกษณะงานตางๆตามตองการ เครองสบใดๆกตามทมกลไกการสบของเหลวทมการเคลอนทแบบกลบไปกลบมา ไมวาจะเปนแบบลกสบ (Piston) พลงเจอร(Plunger) หรอแผนไดอะแฟรม (Diaphragm) ถอวาเปนเครองสบแบบ ซโปรเคท (Reciprocate) (อครเดช,2533)

1.เครองสบแบบสงก าลงตรง(Direct-acting Pump)

เครองสบแบบสงก าลงตรงคอเครองจกรไอน าโดยกานสบของลกสบแบบเครองจกรไอน าจะตอตรงอยกบกานสบของตวปม และเคลอนไปดวยกนจงหวะตอจงหวะ ซงทนยมผลตมากคอ แบบลกสบไอน าหนงสบตอลกสบปมหนงสบ (Simplex) และแบบลกสบไอน าและลกสบปมอยางละ2สบ (Duplex) มทงแบบสบต ง (Vertical cylinder) และแบบสบนอน (Horizontal cylinder) ท งสองแบบนมการใชอยางกวางขวาง รวมทงงานเตมเขาหมอน าทใชแรงดนต าจนถงปานกลาง งานสบน าปน โคลน หรอตะกอน ตลอดจนงานสบน ามนธรรมดา เนองจากสามารถปรบปรมาณน า เฮด และความเรวไดงาย ท าใหมประสทธภาพคอนขางสง (อครเดช, 2533)

9

2. เครองสบแบบสงก าลงผานขอเหวยง (Crank-and-flywheel Power Pump)

เครองสบแบบสงก าลงผานขอเหวยงนจะรบก าลงจากเครองตนก าลงผานเขามาทางขอเหวยง (Crankshaft) โดยมลอชวยแรง (flywheel) เปนอปกรณททดความเรวรอบทผานจากเครองตนก าลงเขามา โดยมเฟองเกยรทอยภายในเรอนปมเปนตวชวยลดความเรวของลกสบลง และยงชวยรกษาเสถยรภาพในจงหวะการท างานของลกสบดวย

เครองสบแบบขอเหวยงจะสงน าไดปรมาณเกอบคงทขณะทเฮดอาจเปลยนแปลงไปไดเปนชวงกวางมประสทธภาพคอนขางสง ลกสบสามารถใหแรงดนทสงมาก บางทอาจจะตองใชวาลวลดแรงดนเขาชวยเพอปองกนความเสยหายทอาจเกดขนไดกบเครองสบและทอปลอย เครองสบแบบขอเหวยงนมทงสบชนดตงและสบชนดนอน แรงมามขนาดไมใหญโตนก งายตอการดแลรกษา ลกสบแบบพลงเจอร(Plunger) มกใชกบเครองสบทตองการแรงดนตงแต 1000 จนถง3000 psi สวนแบบลกสบ (Piston) สามารถสรางแรงดนไดประมาณ 1000 psi เทานน (อครเดช,2533)

3.เครองสบแบบแผนไดอะแฟรม (Diaphragm Pump)

เครองสบแบบแผนไดอะแฟรมท างานโดยการเคลอนทแบบกลบไปกลบมาของแผนไดอะแฟรมทท าดวยวสดหยนตว เชนยาง หรอวสดเทยมยาง จดศนยกลางของแผนไดอะแฟรมจะมกานตออยกบแกนยกซงท าหนาทเหมอนกบเปนกานสบ แกนยกนจะวางอยบนลกเบยว โดยตรงหรออาจวางอยบนกระเดองอกตวหนง ลกเบยวจะรบก าลงมาจากการหมนของเพลาลกเบยว เมอเพลาหมนไปลกเบยวกจะดนกระเดองหรอแกนยกของแผนไดอะแฟรมเคลอนทไหมา ดงแผนไดอะแฟรมใหท างาน นอกจากลกเบยวจะเปนตวยกกานไดอะแฟรมแลว กยงมกลไกอนๆทใชยกกานไดอะแฟรมอก ซงขอเหวยงยดอยกบคานสามารถปรบความยาวได ท าใหสามารถปรบความยาวของชวงชกของกานยกไดอะแฟรมได จงสามารถเปลยนแปลงปรมาณน าได เครองสบแบบแผนไดอะแฟรมยงสามารถใชไดดกบของเหลวขนประเภทน าปนโคลนหรอน าทมตะกอนแขวนลอย หรอแมแตสารประเภทกรดดาง ขอดคอแผนไดอะแฟรมท าดวยยาง หรอวสดเทยมยางจะไมขนสนมและทนตอการสกกรอนไดดกวาเครองสบแบบสบชกอนๆ (อครเดช,2533)

10

4.เครองสบแบบปรบปรมาณได (Variable-capacity Power Pumps)

ปรมาณน าหรอของเหลวทไดจากเครองสบแบบลกสบชกหรอแบบซโปรเคท จะมคาคงท ถาความเรวคงท เนองจากกระบอกสบของเครองสบน าซงเขามาแทนทนนมปรมาตรคงท ดงนนการเปลยนแปลงปรมาณน าทไดจากเครองสบ จงสามารถท าไดโดยการเปลยนความเรวเทานน หลกการของเครองสบแบบนคอ การเปลยนแปลงความยาวของชวงชกของกานสบซงอาจท าไดโดยวธตางๆกนไปเชน ปรบความยาวของชวงชกโดยใชสกร เปนตน (อครเดช,2533)

5.เครองสบแบบลกสบชกแบบอนๆ นอกจากจะมเครองสบแบบรซโปรเคท (Reciprocate)ในแบบทกลาวมาแลวนน ยงมการออกแบบเครอง

สบแบบรซโปรเคท ในลกษณะทแตกตางออกไปแลวแตลกษณะการน าไปใชงาน (อครเดช,2533)

ภาพท 2.6 ภาพลกษณะการท างานของเครองสบน าแบบลกสบ

ทมา : นธ ปรสรา , 2552

Flo

w R

ate

(Q)

Time (T) ภาพท 2.7 กราฟสมรรถนะการท างานของเครองสบน าแบบลกสบชก ทมา : วบลย,2529

11

2.2.1.4 ประเภทพเศษ ( Special Pump )

ประเภทพเศษ ( Special ) ซงเปนเครองสบน าทมลกษณะพเศษไมสามารถจดใหอยในสามประเภทขางตนได เครองสบน าทใชอยโดยทว ๆ ไปเพมพลงงานใหแกของเหลวโดยอาศยแรงเหวยงหนจดศนยกลางหรอ โดยการแทนทของเหลวในหองสบดวยการเคลอนทของชนสวนปม อยางไรกตาม ยงมเครองสบน าบางประเภททท างานนอกเหนอกฎเกณฑดงกลาวขางตน (วบลย,2529)

ภาพท 2.8 แผนผงสรปการจ าแนกประเภทของเครองสบน า ทมา : วบลย ,2529

12

2.2.2 เครองสบน าทใชพลงงานทดแทน คอเครองมอกลชนดหนงทท าหนาทเพมพลงงานใหแกของเหลว สรางจากกลไกทมนษยคดคนขนจากพลงงานทมอยธรรมชาตโดยประยกตใชใหเกดประโยชนสงสด ซงพลงงานทน ามาเพมใหกบของเหลวนนอาจไดมาจาก พลงงานแสงอาทตย พลงงานลม พลงงานคลนน า พลงงานอากาศ เปนตน

2.2.2.1 Pulser pump

Pulser pump คอปมทไมมสวนเคลอนไหว ใชอากาศดนน าขนสง ไปเกบไวในถงเกบเพอเอาไปรดน าตนไม โดยไมใชไฟฟาหรอน ามน มความทนทานสงมาก น าไหลจากทสงลงสทต า ดานเหนอเขอน ทางซายในรป มทอใหน าไหลลง โดยปลายทอดานบนอยใกลผวน า ท าใหน าดดฟองอากาศลงไปในทอดวย เมออากาศลงไปปลายทอ อากาศกพยายามลอยขนตามธรรมชาต กจะถกเกบอยในชองเกบอากาศเพอสรางแรงดนอยใตเขอน จนมากขนๆ พอมาเจอทางออกตรงทอเลกตรงกลางสนเขอน กจะพยายามหนออก โดยดดเอาน าขนไปดวย โผลพรวดขนมาดวยความแรง (น าสลบกบอากาศ) ท าให Pulser pump สามารถยกน าขนสงกวาสนเขอนได อนเปนผลลพธของปมทเราตองการ ทางสวนใตเขอน ทอน าออกอยต ากวาทอทอากาศหนออก จงปลอยเฉพาะน าออกไปทางดานขวา ยงกวานน ปลายปลองดานน าไหลลงไปใตเขอน หาก “ลอย” อยใกลระดบผวน าได กจะสามารถปรบตวเองใหใชงานไดอตโนมต โดยขนกบระดบน าตนทนหนาเขอน (Logos,2552)

ภาพท 2.9 ภาพการท างานของ Pulser pump ทมา Logos,2552



13

2.2.2.2 Hydraulic Ram Pump

Hydraulic Ram Pump หรอ ตะบนน า เปนอปกรณทถกสรางขน และพฒนามาอยางตอเนองตลอดหลายรอยป เปนอปกรณทสามารถสงน าขนไปบนทสง โดยใชพลงงานทมอยในตวของมนเองไมตองใชไฟฟาหรอเครองยนตมาเปนตวขบดน

ไฮดรอลคแรมปม (Hydraulic ram pump) คอ อปกรณสงน าทสามารถท างานดวยพลงงานของตวมนเอง โดยไมตองอาศยแหลงพลงงานจากทอน เชน เครองยนต มอเตอร หรอเครองจกรไอน า เขามาเปนตวชวยใหก าลงงานแกเครองนเลย จงมองเหนประโยชนของมนและน ามาเปนหวขอในการศกษาครงน และเพอพฒนาใหอปกรณมประสทธภาพยงขน ใชหลกการของวอเตอรแฮมเมอร มผคนพบหลกการนมาตงแตป ค.ศ. 1772 คอประมาณ 200 กวาปมาแลว ผคนพบ คอ ชางประปาของโรงพยาบาลแหงหนงในเมอง Bristol ในประเทศองกฤษ และถกพฒนาแนวคดโดยพนองตระกล Montgofier หรอทรจกกนดวา เปนผ คดคนการท างานของบอลลนโดยใชอากาศรอน ในประเทศฝรงเศส เมอป ค.ศ.1796 ตอมาป ค.ศ. 1956 ดร.มยาซาวา ไดสรางเครองสบน าพลงน าขนโดยเอาหลกการนไปใชเปนผลส าเรจแตไมเปนทนยม เพราะมประสทธภาพต า แตในอนาคตไฮดรอลคแรมอาจมประโยชนมากกได ถาน ามนเชอเพลงมราคาสงขน

ในประเทศไทยไดมการสรางขนเครองแรกเมอป พ.ศ. 2516 โดยกองบรการอตสาหกรรมภาคเหนอ และไดทดลองตดตงใชงานทไร 3 เขา ในเขตอ าเภอสะเมง จงหวดเชยงใหม ไดผลเปนทนาพอใจ และตอมาในป พ.ศ. 2518 ไดท าการปรบปรงและสรางขนอก 1 เครองไดท าการทดลองระยะสน ผลการทดลองเปนทนาพอใจ และไฮดรอลคแรมเครองใหมมประสทธภาพดกวาเครองแรกดวย ขณะนไฮดรอลคแรมเครองนสามารถทจะน าไปทดลองสาธต และวธการท างานได

หลกการของไฮดรอลคแรม คอ การน าเอาหลกการของวอเตอรแฮมเมอรมาใช ประสทธภาพการท างานของไฮดรอลคแรมต ามาก เพราะไดน าออกมานอยเมอเทยบกบปรมาณน าทไหลเขาตวปม น าทไหลเขาปมนนสญเสยไปมากกบการไหลออกทางวาลวน าทง นอกจากนนแลวน าทไหลเขา ยงไหลขาดเปนชวงๆ ตามจงหวะการเปดปดของวาลวทไมสม าเสมอ เหมอนกบเครองสบน าทวไป แตอยางไรกตามในปจจบนนไดมการพฒนาใหมประสทธภาพมากยงขน โดยมหลายบรษทท าการพฒนา และสรางขนออกจ าหนายตามทองตลาดแลว หลกการท างานของไฮดรอลคแรม เปนปมน าทไมใชพลงงานจากไฟฟาขบตวปมใหท างาน แตจะอาศยหลกการกระแทกของน าในทอซงถกท าใหการเปลยนแปลงอตราการไหลอยางกะทนหน ท าใหความดนในตวปมเพมขนอยางรวดเรวในเวลาสนๆ หลกการดงกลาวเรยกวาหลกการวอเตอรแฮมเมอร

14

วอเตอรแฮมเมอร คอ ปรากฏการณทความดนภายในทอมการเปลยนแปลงอยางฉบพลนและรนแรง สาเหตทท าใหเกดวอเตอรแฮมเมอร คอการเปลยนแปลงความเรวของการไหลภายในทอหรอระบบทมการไหล เชน การปดประตอยางรวดเรวท าใหความเรวในการไหลมการเปลยนแปลงอยางรวดเรว การท าเชนนจะท าให โมเมนตมของการไหลถกเปลยนไปกลายเปนแรงกระทบบนประตหรอผนงทอ ถาหากแรงกระแทกทเกดขน มากเกนไปทวสดทใชท าประตหรอทอกอาจท าใหเกดการเสยหายได แตในทนจะน าหลกการดงกลาวมาใชใหเกดประโยชนโดยสรางอปกรณทสามารถควบคมแรงดน เพอทจะน าน าทมอยตามแหลงน าธรรมชาต มาใชงานโดยอปกรณดงกลาวเรยกวา ไฮดรอลกแรมปม (ธนากร,2552)

ภาพท 2.10 ภาพการท างานของ Hydraulic Ram pump ทมา:ธนากร,2552

ลกษณะและการท างานของตะบนน า

น าทก าลงไหลอยในเสนทอจะมพลงงานอยในตวของมนเอง พลงงานจะมมากนอยขนอยกบปรมาณน าในเสนทอ และความเรวของการไหลทปลายเสนทอทน าก าลงไหล ถาถกปดอยางทนททนใด ดวยแรงเฉอยของน าทก าลงเคลอนทอย จะท าใหเกดแรงดนในเสนทอเพมขนมากกวาปกตอยชวขณะหนง ดวยปรากฏการนไดถกน ามาสรางเครองตะบนน าเรมโดยการตอทอขบดนน า จากแหลงน าทมระดบความสงเพยงพอใหน าไหล ลงมาตามเสนทอไดดวยตวของมนเอง ทปลายทอดานลางสรางกลไก ทเปนวาลวเปดปดน าไวสองตว ในต าเหนงใกลเคยงกน ตวหนงมขนาดใหญปกตจะเปดใหน าไหลออกได แตจะปดไดเองดวยแรงผลกของน าทไหลผานวาลว วาลวอกตวหนงซงมขนาดเลกกวาจะเปนวาลวทยอมใหน าไหลผานไดทางเดยวเมอวาลวตวใหญถกผลกใหปดตวเอง แรงดนของน าทเพมขนในขณะนนจะดนใหวาลวตวเลกเปดออก น าสวนหนงจะถกดนผานเขาไปในถงอดอากาศ ทจะท าการดดซบแรงดนทเกดขนในขณะนน

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Ariete_hidr%C3%A1ulico_01c.png

15

เมอแรงทเกดขนหมดลง ลนกนกลบตวเลก จะปดไมใหน าไหลกลบเขามาในเสนทอ แรงดนในเสนทอกลบมาอยในสภาวะปกต วาลวตวใหญจะเปดออกเองดวยน าหนกของตววาลว น ากจะเรมไหลออกผานวาลวตวใหญ เมอวาลวตวใหญเปดออก น าในเสนทอจะเรมไหลอกครง ผานวาลวตวใหญออกสบรรยากาศ ความเรวของน าจะเพมขน จนแรงพอทจะผลกใหวาลวปด แรงเฉอยของน าทก าลงไหลจะผลกใหน าสวนหนงไหลผานลนกนกลบ เขาไปในถงอดอากาศอกครง จงหวะการท างานจะเกดขนอยางตอเนอง ตราบทยงมน าไหลเขามาในเสนทอ ความดนในถงอดอากาศจะคอยๆเพมขน จนสามารถดนใหน าทถกสงเขามาเปนจงหวะ สงผานไปตามเสนทอขนาดเลก ขนสทสงไดสงน าไดสงเทาไร มากนอยแคไหน ขนอยกบปจจยหลายๆอยาง สภาพพนท แหลงน าตนทนขนอยกบการออกแบบทงรปแบบ และขนาดทเหมาะสม รวมถงการปรบตง (ธนากร,2552)

ภาพท 2.11 ภาพกลไกการท างานของตะบนน า ทมา ธนากร,2552

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/Ariete_hidr%C3%A1ulico_02c.png

16

2.2.2.3 กงหนน าสบน าแบบทนลอย

กงหนน าสบน าแบบทนลอยประดษฐขนอนเนองมาจากเมอว นท 21 กมภาพนธ 2524 พระบาทสมเดจพระเจาอยหวไดเสดจพระราชด าเนนทอดพระเนตร บรเวณพนทศนยศลปาชพพเศษ หวยเดอต าบลผาบอง อ าเภอเมอง จงหวดแมฮองสอนรมฝงซายของแมน าปาย ซงขาดแคลนน าเพอการปลกหมอนเลยงไหม ทรงมพระราชกระแสวา แมน าปาย มกระแสน าไหลเรวนาจะใชพลงน าไหลมาใชประโยชน เพอการสบน าในระยะแรกเปนการชวคราวกอนจะมการสรางฝายทดน าได จงพระราชทานพระราชด ารใหกรมชลประทานสรางกงหนน าสบน าทนลอยขนมา เพอใชตดตงในแมน าปายสบน าขน สนบสนนการปลกหมอนเลยงไหม อปโภคและบรโภคและมประราชกระแสวา ถาสรางเปน กงหนกระบอกนนไมแขงแรงคงทน ใชงานไดปเดยวน ามาแรงกพงแลวกลอยหายไปตามกระแสน า เพราะแมน าปายไหลแรงและมการเปลยนแปลงขนลงของระดบน าอยเปนประจ าในฤดฝน จงมพระราชด ารแกกรมชลประทานใหประดษฐกงหนน าเปนแบบทนลอยใหมความคงทนแขงแรง ใหสามารถใชงานไดตามความเหมาะสม จงไดมการพฒนากงหนน าสบน าแบบทนลอยขนใชกบโครงการจดหาน าสนบสนนเพอการเกษตรตงแตนนเปนตนมา

ภาพท 2.12 ดานขางกงหนน าสบน าแบบทนลอย ทมา :บรรจง ,2542

17

กงหนน าสบน าแบบทนลอย (Floatation Type Water Pump) ออกแบบสรางขนเพอตดตงในแมน าล าธารเปนกงหนน าชนดสะเทนน าสะเทนบก เคลอนยายไดงาย สามารถปรบตวตามระดบน าขนลงไดเอง กงหนน าสบน าแบบทนลอยนประกอบดวยทนลอยคลายตอปโด จ านวน 2 ทนวงลอใบพดท าดวยเหลกขนาดเสนผาศนยกลาง 2 เมตร กวาง 1.20. เมตร มใบพดขนาด 0.60 เมตร x 1.20 เมตร จ านวน 12 ใบ ใบพดจะจะขบสงก าลงไปยงเครองสบน าชนดลกสบชกดวยเฟองจานโซและสายพาน อปกรณทงหมดประกอบอยบนทนเหลก 2 ทน โครงสรางสวนใหญเปนเหลกทมน าหนกเบา เหมาะทจะน าไปใชสบน าในแมน าล าธาร หรอคลองสงน าทมความเรวตงแต 1.00 เมตรตอวนาทขนไป โดยทแมน าจะตองลกไมนอยกวา 1.00 เมตรและกวางไมนอยกวา 3.00 เมตร กงหนน าสบน าขบเคลอนดวยความเรวของกระแสน าทไหลเขาไปผลกดนใหใบพดหมนแลวสงก าลงไปยงเครองสบดวยเฟองจานโซและสายพาน สามารถสบน าไดตงแต 16.17 ลตรตอนาท และยกน าไดสงถง 45.00 เมตร ปรมาณน าทไดจะขนอยกบความสงในการยกน าโดยทความเรวคงท กอนท าการตดตงนนจะตองตรวจสอบสภาพแมน าล าธารวามความเรว ความลก และความกวางเพยงพอกบทออกแบบไวดวย (บรรจง ,2542)

ความเรวของกระแสน า (เมตร/วนาท)

ความสงในการยกน า (เมตร)

ปรมาณน าทสบได (ลตร/นาท)

1.00 1-5 166.67 1.00 6-7 133.34 1.00 8-11 83.34 1.00 12-14 66.67 1.00 15-19 50.00 1.00 20-29 33.34 1.00 30-38 25.00 1.00 39-45 16.67

ตารางท 2.1 ความสมพนธระหวางความสงในการยกน าและปรมาณน าทสบได

ทมา :บรรจง ,2542

18

ภาพท 2.13 กงหนน าสบน าแบบทนลอยตงอยบนบก ทมา :บรรจง ,2542

ภาพท 2.14 กงหนน าสบน าแบบทนลอยตดตงอยในน า ทมา : บรรจง ,2542

19

2.2.2.4 กงหนลมแบบสบน าในปจจบน

กงหนลมแบบสบชกเปนกงหนลมชนดหลายใบ สวนใหญใชในการสบน าจากบอ สระน า หนองน า และแหลงน าอนๆ ทมความลกไมมากนก เพอใชอปโภค ใชในทางการเกษตรและใชในฟารมเลยงสตว มความสามารถในการยกหรอดดน าไดในระยะทสงกวาแบบระหด เพอความเขงแรงวสดทใชท าใบพดและโครงสรางเสาของกงหนลมชนดนมกเปนโลหะเหลก ถาผลตในประเทศขนาดเสนผาศนยกลางใบพด ประมาณ 4 - 6 เมตร จ านวนใบพด 18, 24, 30, 45 ใบ การตดตงแกนใบพดสงจากพนดนประมาณ 12-15 เมตร ตวหองเครองถายแรงจะเปนแบบขอเหวยงหรอเฟองขบ กระบอกสบน ามขนาดตงแต 3-15 นว ปรมาณน าทสบไดขนอยกบขนาดกระบอกสบน าและปรมาณความเรวลม กงหนลมเรมหมนท างานทความเรวลม 3.0 เมตร/วนาท ขนไปและสามารถท างานตอเนองไดดวยแรงเฉอยทความเรวลม 2.0 เมตร/วนาท แกนใบพดสามารถหมนเพอรบแรงลมลมไดรอบตวโดยมใบแพนหางเสอเปนตวควบคมการหมน มระบบความปลอดภยหยดหมนในกรณทลมแรงเกนก าหนด (บรรจง ,2542) สวนประกอบทส าคญของกงหนลมแบบสบชกเพอสบน า

1. ใบพด ท าจากเหลกกาวาไนทหรอแผนสงกะสชนดหนาอยางด ไมเปนสนมทนทานตอก าลงลม ท าหนาทรบแรงลมแลวเปลยนพลงงานจลนจากลมเปนพลงงานกลและสงตอไปยงเพลาประธาน

2. ตวเรอน ประกอบไปดวยเพลาประธานหรอเพลาหลกท าดวยเหลกสแตนเลสทมความแขงเหนยวทนตอแรงบดสง ชดตวเรอนเพลาประธานเปนตวหมนถายแรงกลเขาตวหองเครอง ภายในหองเครองจะเปนชดถายแรงและเกยรทเปนแบบขอเหวยงหรอแบบเฟองขบ เพอถายเปลยนแรงจากแนวราบเปนแนวดงเพอดงกานชกขนลง ใชน ามนเปนตวหลอลนในหองเครอง

3. ชดแพนหาง ประกอบไปดวยใบแพนหางท าจากเหลกแผน ทท าหนาทบงคบตวเรอนและใบพดเพอใหหนรบแรงลมในแนวราบไดทกทศทาง และโซลอคแพนหางซงท าหนาทลอคแพนหางใหพบขนานกบใบพดเมอไดรบแรงลมทความเรวลมเกน 8 เมตร/วนาท และสายหนแรงปะทะของแรงลม

4. โครงเสา ท าดวยเหลกประกอบเปนโครงถก (Truss Structure) ความสงของกงหนลมสบน า มความส าคญอยางมากในการพจารณาตดตงกงลม เพอใหสามารถรบลมไดด ก าหนดทความสงประมาณ 12-15 เมตร และมแกนกลางเปนตวบงคบกานชกใหชกขนลงในแนวดง

5. กานชก ท าดวยเหลกกลมตน รบแรงชกขนลงในแนวดงจากเฟองขบในตวเรอน เพอท าหนาทปมอดกระบอกสบน า และถกบงคบใหชกขนลงไดในแนวดงดวยตวประคองกานชก (Slip Control) ทอยกงกลางโครงเสาในแตละชวง

20

6. กระบอกสบน า ลกสบของกระบอกสบน าวสดสวนใหญเปนทองเหลองหรอสแตนเลส มความคงทนตอกรดและดาง สามารถรบแรงดดและแรงสงไดสง มหลายขนาดแตทใชทวไปมขนาด 3 - 15 นว ใชสบน าไดทงจากบอบาดาลและแหลงน าตามธรรมชาตอนๆ การเลอกใชขนอยกบระยะหวน าและการออกแบบ

7. ทอน า ซงจะประกอบไปดวยทอดดขนาด 2 นว ตอระหวางปมน ากบแหลงน าทจะสบและตดฟตวาลวกนน าไหลกลบ ทอสงขนาด 1.5 นว ตอระหวางปมน ากบถงกกเกบน าเพอสงน าทดดไดไปไวทถงเกบน า (กระทรวงพลงงาน,2553)

ภาพท 2.15 สวนประกอบของกงกนลมสบน า ทมา : กระทรวงพลงงาน,2553

21

2.3 ทฤษฎเบองตนของเครองสบน า

2.3.1 ความดนและเฮด

ในการศกษาเกยวกบการท างานของปม จ าเปนตองทราบทฤษฎเบองตนเกยวกบของเหลว ความดน และหวน าหรอเฮดของปม ดงน

1. ความดนของบรรยากาศ (Atmospheric Pressure)

คออตราสวนระหวางน าหนกของบรรยากาศตอหนงหนวยพนทบนผวโลกแตเนองจากวาลกษณะการวดความดนม 2 แบบ ตามภาพท 7.3

Any Pressure Above Atmospheric

At Atmospheric Level, Variable

Absolute Zero of Pressure, Perfect Vacuum

Any Pressure Below Atmospheric

Va

cu

um

Ga

ug

e

Pre

ssu

reA

bso

lute

Pre

ssu

re

Ba

rom

ete

r P

ressu

re o

f

Ab

so

lute

Atm

osp

he

ric

Pre

ssu

re

Ab

so

lute

Pre

ssu

re =

Ga

ug

e

Pre

ssu

re+

Ba

rom

etr

ic P

ressu

re

ภาพท 2.16 แผนภาพความดนบรรยากาศ ทมา วบลย,2529

จากภาพความดนของบรรยากาศมคาศนยอยางแทจรงหรอไมมความดนเลยซงเกดขนไดโดยการดด

อากาศออกหมดจนเปนสญญากาศทแทจรงเรยกวา ความดนศนยสมบรณ (Absolute (Zero Pressure) คาความดนใด ๆ ทวดจากคาความดนพนฐานนเรยกวา ความดนสมบรณ (Absolute Pressure, Pabs) รวมทงความดนของบรรยากาศซงมคาประมาณเทากบ 101.325 กโลนวตน/ตารางเมตร (kN/m 2 ) หรอ 14.7 ปอนดตอตารางนวกเปนความดนสมบรณดวย แตเนองจากวาอปกรณทใชวดเรยกวา บาโรมเตอร (Barometer) คาความกดดนของบรรยากาศทวดไดจงเรยกวา ความดนจากบาโรมเตอร (Barometer Pressure, Pb)

22

อปกรณทใชวดความดนโดยทว ๆ ไปเปนเครองมอส าหรบวดคาทแตกตางไปจากความกดดนของบรรยากาศ คาทวดไดเรยก ความดนจากเกจ (Gauge Pressure, Pb) ซงอาจมคาไดทงบวกและลบ จากภาพจะเหนไดวาสามารถเปลยนความดนจากเกจใหเปนความดนสมบรณไดโดย ความดนสมบรณ = ความดนจากบาโรมเตอร + ความดนจากเกจ

gPbPabsP …………………….. 1

คาความกดดนของบรรยากาศหรอความกดดนจากบาโรมเตอร

0.1055EL1013bP ……………………. 2

ในเมอ Pb เปนความดนของบรรยากาศมหนวยเปนมลลบารหนงมลลบาร เทากบ 0.0145 ปอนด/ตารางนว หรอคดเปนความสงของแทงน าท 4 C ไดเทากบ 0.010197 เมตร และ EL เปนระดบความสงของพนผวทตองการทราบความกดดนเหนอระดบน าทะเลปานกลางมหนวยเปนเมตร

ในการค านวณเกยวกบการตดตงปม คาความกดดนของบรรยากาศทใชมหนวยเปนความสงของแทงน าหรอเฮดเปนเมตรคาดงกลาวจะค านวณไดจากสมการ

0.00108EL10.33pH ………………….. 3

โดย Hp เปนความกดดนบรรยากาศเทยบใหเปนความสงของแทงน าท 4 C มหนวยเปนเมตร

23

2. เฮดความดน (Pressure Head, Hp)

คาความดนนอกจากจะบอกเปนแรงตอหนงหนวยพนท เชน นวตนตอตารางเมตร (N/m 2 ) หรอปอนดตอตารานว (psi) แลว ถาเปนความดนของของเหลวกมกจะนยมบอกเปนแทงความสงของของเหลวทจะกอใหเกดความดนทก าหนดบนผวหนาซงรองรบแทงของเหลวนน ความดนซงบอกเปนแทงวามสงของของเหลวนเรยกวา เฮดความดน (Pressure Head)

ความสมพนธระหวางความดน p และเฮดความดน Hp คอ

g

PPpH

ργ …………………. 4

เมอ

= น าหนกจ าเพาะ = ความหนาแนนของของเหลว g = ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก

3. เฮดความรว (Velocity Head, Hv)

ของเหลวทไหลในทอหรอทางน าเปดดวยความเรวใด ๆ นนมพลงงานจลนอยพลงงานในสวนนเมอบอกในรปของเฮดคอ

2g

2VH V ……………………… 5

เมอ

V = ความเรวของการไหล g = ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก

เฮดความเรวอาจใหก าจดความไดอกอยางหนงวา เปนความสงทของเหลวตกลงมาดวย แรงดงดดของโลกจนไดความเรวเทากบความรวในการไหลของของเหลวนน

24

4. เฮดสถตย (Static Head, Hs)

ในการท างานของปมโดยทว ๆ ไปของเหลวจะถกเพมพลงงานเพอใหมนไหลจากจดหนงไปยงอกจดหนงซงอยสงกวา ความดนซงคดเปนแทงความสงของของเหลวทกระท าตอศนยกลางของปมทงทางดานดดและดานจายในขณะทความเรวของการไหลผานระบบเปนศนยเรยกวา เฮดสถตย (Static Head)

เฮดสถตยดานจาย



เฮดสถตยดานรวม



ระยะดดยกระยะดดยก เฮดสถตยดานดด

แนวศนยกลางของป ม

ภาพท 2.17 แผนภาพเฮดสถตย ทมา วบลย,2529

ตามภาพระยะทางในแนวดงทบอกเปนแทงความสงของของเหลว หรอเฮดจากศนยกลางของปมถง

ปลายของทอจายเรยกวา เฮดสถตยดานจาย (Static Discharge Head) ระยะจากจดศนยกลางของปมถงระดบผวของของเหลวทปลายของทอดดซงอยสงกวา เรยกวา เฮด

สถตยดานดด (Static Suction Head) ถาผวของของเหลวอยต ากวา และความดนทศนยกลางของปมจะมคาเปนลบ ในกรณนจะเรยกวา ระยะดดยก (Static Suction Lift) แทน

เฮดรวมสถตยรวม (Total Static Head) กคอผลตางทางพชคณตของเฮดสถตยดานจาย (Static Discharge Head) กบเฮดสถตยดานดด (Static Suction Head) คาดงกลาวนเปนเฮดต าสดทปมจะตองเพมใหแกของเหลวกอนทจะมการไหลเกดขน (วบลย,2529)

25

5. เฮดความฝด (Friction Head, Hf)

ในขณะทของเหลวไหลผานระบบทอทงดานดดและจายพลงงานหรอเฮดในการไหลสวนหนงจะสญเสยไปเนองจากความฝดระหวางของเหลวกบผนงของทอและสวนประกอบตาง ๆ ซงเราเรยกวา เฮดความฝด (Friction Head) ในระบบสบน าโดยทว ๆ ไป การเสยเฮดเนองจากความฝดอาจเกดขนไดหลายจดดงภาพขางลาง

การเสยเฮดทงหมดนขนอยกบอตราการไหลผานระบบทอซงมคาเพมขนเมออตราการไหลเพมขน ดงนนขณะทปมก าลงท างาน ระยะดดยกรวมทเกดขนจรงจะเทากบระยะดดยก (Static Suction Lift) รวมกบเฮดความฝดทางดานดดทงหมดตงแต จดท 1 ถง จด 5 ในกรณทของเหลวทางดานดดอยสงกวาศนยกลางของปม เฮดดานดดรวม (Total Static Head) ทเกดขนจรงจงเทากบเฮดสถตยดานดด (Static Suction Head)ส าหรบทางดานจายกเชนเดยวกน คออาจจะรวมการเสยเฮดทจดท 6 ถง 9 เขาดวยกนเปนเฮดความฝด และ เฮดรวมดานจาย (Total Discharge Head) ทเกดขนจรงในขณะทปมการท างานจะเทากบเฮดสถตยดานจายรวมกบเฮดความฝดทงหมดทางดานจาย (วบลย,2529)

7PUMP3

1

2

4 56 8

9

เฮดความเรว, Hv

เฮดความเรว, Hv

เฮดความฝด, Hf

เฮดความฝด, Hf

เฮดของป ม HTDH

เฮดสถตยรวมดานจายเฮดสถตยดานจาย

ระยะดดยกระยะดดยกรวม

ภาพท 2.18 แผนภาพการสญเสยเฮด ทมา : วบลย,2529

26

จดท 1 เปนการเสยเฮดความเรวเนองจากการไหลเขาทอ (Entrance loss) ซงขนอยกบรปทรงและอปกรณทปลายทอดด จดท 2 เปนการเสยเฮดเนองจากความฝดระหวางของเหลวกบผนงทอ จดท 3 เปนการเสยเฮดเนองจากมการเปลยนทศทางการไหล จดท 4 เปนการเสยเฮดในเสนทอเหมอนจดท 2 จดท 5 เปนการเสยเฮดทอปกรณทางดานดดของปมลบดวยเฮดความฝดทงหมดทางดานดด

ส าหรบทางดานจายกเชนเดยวกน คออาจจะรวมการเสยเฮดทจดท 6 ถง 9 เขาดวยกนเปนเฮดความฝด และเฮดรวมดานจาย (Total Discharge Head) ทเกดขนจรงในขณะทปมการท างานจะเทากบเฮดสถตยดานจายรวมกบเฮดความฝดทงหมดทางดานจาย (วบลย,2529)

5.1. การหาคาความสญเสยหลก (Major loss or Friction loss)

สตรของของ Darcy-Weisbach

D2g

2fLvfh …………………………… 6

เมอ

fh คอ คาสญเสยความดนหลกเนองจากแรงเสยดทานในทอ f คอ ปจจยแรงเสยดทาน (friction factor) L คอ ความยาวทอ D คอ เสนผานศนยกลางทอ v คอ ความเรวของของไหลภายในทอ

g คอ ความเรงเนองจากแรงโนมถวงของโลก ปจจยแรงเสยดทานเปนพารามเตอรไรหนวย คา Head loss มคาเปนระยะทาง ในการค านวณจะตองการสญเสยความดนหลกจะค านงถงลกษณะของการไหลดวย เนองจากสตรการค านวณนมการใชคาปจจยแรงเสยดทานดวย ซงพารามเตอรตวนจะไดมาจากการเปดตารางตางกน โดย

27

ลกษณะการไหลทมผลตอการหาคาปจจยแรงเสยดทาน ม 2แบบคอ

5.1.1 การไหลแบบราบเรยบ (Laminar flow)

ของไหลทไหลลกษณะนจะมคาเรยโนลดนมเบอรจะนอยกวา 2,000 พารามเตอรคา f หรอ ปจจยแรงเสยดทานจะขนอยกบคาเรยโนลดนมเบอรเพยงอยางเดยว สมการทใชในการค านวณคอ

eR

64f ……………………….. 7

สวนสมการทใชหาคาเรยโนลดนมเบอรคอ

υυ

ρ DvDveR …………………… 8

เมอ

eR คอ คาเรยโนลดนมเบอร

D คอ เสนผานศนยกลางของทอ v คอ ความเรวของไหลภายในทอ

คอ ความหนดไคเนมาตกส

คอ ความหนาแนนของของไหล

คอ ความหนดไดนามกส

5.1.2 การไหลแบบปนปวน (Turbulent flow)

ของไหลทไหลแบบปนปวนมคาเรยโนลดนมเบอรมากกวา 4,000 พารามเตอรคา f จะขนกบคาเรยโนลดนมเบอรและพารามเตอรทเรยกวา คาความขรขระสมพทธภายในทอ (Relative roughness) คาความขรขระสมพทธภายในทอเปนอตราสวนระหวางคาความขรขระของผวทอเฉลย ( ) และ เสนผานศนยกลางของทอ (D) ความขรขระของผวทอขนอยกบชนดและสภาพของวสดทใช สามารถเปดตารางท 1 ใชงานได

28

ตารางท 2.2 แสดงคาความขรขระเฉลยของวสดตางๆทใชผลตทอ

ชนดของทอ Roughness ( )

ft mm

ทอทไดจากการรด ทอทองเหลอง ทอดบก หลอดแกว ทอภายในทเคลอบหรอฉาบดวยบทมนส ทอซเมนตทหลอโดยการเหวยงหนศนย

0.000005 0.0015

ทอเหลกกลาหรอทอเหลกเหนยวทขายในทองตลาด 0.00015 0.046

ทอเหลกกลาทขนรปโดยการเชอม 0.00015 0.046

ทอเหลกหลอทเคลอบหรอฉาบดวยยางมะตอย 0.0004 0.12

ทอเหลกอาบสงกะส 0.00085 0.15

ทอเหลกหลอ 0.0006 - 0.003 0.25

ทอไม 0.0006 - 0.003 0.18 - 0.9

ทอคอนกรต 0.001 - 0.01 0.3 - 3

ทอเหลกกลาทย าดวยหมด 0.003 - 0.03 0.9 - 9

ภาพท 2.19 Moody diagram ทมา: Darcy Weisbach, (ม.ป.ป.))

29

สตรของ Hazen-Williams

สตรของ Hazen-Williams ใชกบของเหลวทเปนน าเทานน เขยนอยรปสมการของ

0.54S0.630.0109CRv ………………… 9

เมอ

v = ความเรวของการไหลในทอ เมตร/วนาท

C = สมประสทธซงขนอยกบชนดของทอ

R = Hydraulic Radius มลลเมตร

S = การเสยเฮดเนองจากความฝดตอหนงหนวยความยาวของทอ

ก าหนดใหคา C ของทอ PVC มคาเทากบ 130 จากตารางคาสมประสทธส าหรบทอชนดตางๆ

เมออตราการไหลผานทอ (Q ) มหนวยเปนลตร/วนาท และขนาดของทอ( D ) เปนมลลเมตร สตรของ Hazen-Williams จะอยในรป 0.54S2.63CD6103.587Q ……………….. 10

5.2. การหาคาความสญเสยรอง(Minor loss)

Minor head loss เกดขนเมอมการเปลยนแปลงรปแบบการไหลอยางทนททนใด เชน การกดขวางของการไหล หรอการเปลยนแปลงความเรวหรอทศทางของการไหล ดงนน จงเกดขนในขอลด ขอขยาย วาลว ขอตอ ของอ ฯลฯ ทางเขาและทางออกจากทอ การพจารณาในเชงทฤษฎของ Minor loss ชนดตางๆ เปนเรองทซบซอนทเดยว ปกตการหาคา Minor loss กระท าโดยวธการทดลอง สมการทใชในการหาคา Minor loss ตางๆ คอ

2g2kv

mh ……………………… 11

30

เมอ

mh คอ คาความสญเสยรอง (Minor loss)

k คอ สมประสทธของ Minor loss v คอ ความเรวของของไหลภายในทอ g คอ Dimensional Constant

(มณฑล, (ม.ป.ป.))

6. เฮดรวม (Total Head, Hr)

เฮดรวมของน า ณ จดใดจดหนง กคอพลงงานทงหมดของน าทบอกในรปของเฮดของน า ณ จดนน เฮดรวม = เฮดความดน + เฮดความเรว + เฮดสถตย

Z2g

2VPSHVHPHTH

γ ……………….. 12

เฮดสถตย = Z = ความสงของของเหลว ความแตกตางระหวางเฮดรวมของ 2 จด ในกรณทไมมการเพมพลงงานใหแกของเหลวกคอเฮด

ความฝดระหวาง 2 จดนน ฉะนนเฮดความฝดระหวางจดท 1 และจดท 2

2γγZ1Z

2g

22V

2g

21V2P1P

f12H ……………….. 13

ในกรณทจดท 1 อยททางเขาของปม และจดท 2 อยททางออกของปม เอดทเพมขนกคอเฮดทปมใหแกน าเฮดทเพมขนน เรยกวา เฮดของปม (Total Dynamic Head หรอ Total Discharge Head, HTDH) THT1HT2HTDHH

TH1Z2g

21VP1

2Z2g

22V2P

γγ

…………. 14

ในกรณท HT นอยมากถอวาเปนศนย และระดบทางเขาและออกของปมอยในระดบเดยวกน 2Z1Z

2g

21V2

2V1P2PTDHH

γ......................... 15

(วบลย,2529)

31

2.3.2 แรงลอยตว (buoyant force)

แรงลอยตว (buoyant force) หรอแรงพยงของของเหลวทกชนดเปนไปตามหลกของอารคมดส (Archimedes' Principle) ซงกลาววา แรงลอยตวหรอแรงพยงทของเหลวกระท าตอวตถ มขนาดเทากบน าหนกของของเหลวทมปรมาตรเทากบปรมาตรของวตถสวนทจมอยในของเหลว

วตถ < ของเหลว วตถ = ของเหลว วตถ > ของเหลว

ภาพท 2.20 ภาพลกษณะการลอยตวของวตถ ทมา : ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล,2552

ความหนาแนน VM

ρ หรอ VM ρ

ดงนน VgMg ρ …………………….. 16 แรงลอยตว = น าหนกของของเหลวปรมาตรเทาวตถสวนจม = ρ ของเหลว V สวนจม g น าหนกของวตถ = น าหนกของของเหลวทถกแทนท ถาวตถนนไมลอย เมอชงในของเหลวจะไดน าหนกนอยกวาชงในอากาศ น าหนกทหายไปมคา

เทากบน าหนกของเหลวปรมาตรเทาวตถ ของลอย วตถทจดวา ลอยในของเหลว ตองเขาหลกดงน

1) ไมมเชอกผก กลอยนงในของเหลวได 2) ถามเชอกผก เชอกตองหยอน 3) วตถอยไมถงกนภาชนะ

32

ลอยธรรมดา ลอยมน าหนกกด ลอยมน าหนกถวง ตม ไม B3 ไม B1 B2 ตม B4 ภาพ 1 ภาพ 2 ภาพ 3

ภาพท 2.21 รปแบบของแรงลอยตว

ทมา : ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล,2552

ของลอยทลอยนงได แสดงวา สมดล แรงขน = แรงลง

ภาพ 1 B1 = W ไมทงกอน

ภาพ 2 B2 = W ไมทงกอน + W ตม

ภาพ 3 B3 + B4 = W ไมทงกอน + W ตม

การทวตถไมขนหรอลง แสดงวา สมดล ดงนน น าหนกของเหลวทถกแทนท = น าหนกวตถทงกอนในอากาศ ขอควรจ า 1. " ของเหลวทถกแทนท" และ "น าหนกวตถในอากาศ" อาจมมากกวา 1 แรงกได เชน ภาพท 3 (ตองสงเกตแรงจากรป) ค าวา "น าหนกของวตถในอากาศ" หมายถง น าหนกวตถทงกอน

2. ค าวา "กด" แปลวา มตมน าหนกวางทบอยตอนบน 3. ค าวา "ถวง" แปลวา มตมน าหนกดงอยตอนลาง และตมน าหนกแทนทน าดวย 4. ถาไมจ าเปน ไมควรคดน าหนกวตถในของเหลว ใหพจารณาเปนน าหนกวตถในอากาศทงหมด

แรงลอยตว เทากบน าหนกของเหลวทมปรมาตรเทากบวตถสวนทจม (หรอน าหนกของเหลวทถกแทนท) แรงยกตว เทากบน าหนกของเหลวทมปรมาตรเทากบวตถสวนทลอย (มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล,2552)

33

2.3.3 ความดนในของไหล

จากความดนของของไหลสถตจะเหนไดวา ความดนกระท า ณ สวนใดๆ ของของเหลวมคาเทากนทกจด โดยทยงไมไดคดน าหนกของของไหล ในความเปนจรงจะเหนวา ความดนอากาศทระดบน าทะเลจะมคามากกวาบนภเขา และความดนของน าใต ท องทะเลลกจะสงกว าทระดบน าทะเล ความดนของน าทะเลเพมขนตามความลกยงลกมากความดนกยงมากขนเพราะวาของไหลมน าหนกนนเอง จากนยามของความดน ถ าพนท A เป นพนทราบ ความดนจะเทากนตลอด F = PA ……………….. 17 หนวยมาตรฐานของความดนคอ นวตนตอตารางเมตร (1 N/m2) หนวยปาสคาล เขยนด วยอกษรย อ

1 Pa = 1 N⋅m-2 หน วยวดความดนอน ๆ ทนยมใช 1 bar ( dyne / cm2 ) = 105 Pa 1 ทอร (Tor, Toricelli) = 1 mmHg ความดนบรรยากาศมาตรฐานหรอความดนอากาศปกต = 1 atm = 1.01325 10

5 Pa

พจารณาของเหลวทมความหนาแน น และอย นงในภาชนะเป ดให คดว าของเหลวมรปทรงเป น ทรงกระบอกทมความสง h และมหนาตด A ดงรป

ภาพท 2.22 แรงต างๆทกระท าตอของเหลวในวตถรปทรงกระบอก

ทมา : ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล,2552

P0A

h

PA

34

ให W เป นน าหนกของของเหลวบนพนท A ดงนน

AhgvgmgW ……………….. 18 ให 0P เป นความดนบรรยากาศ ดงนนแรงทอากาศกระท าพนท A ด านบนคอ AP0 มทศลง P เป นความดนเนองจากน าหนกของของเหลวทมความลก hบนพนท A ดงนนแรงท ของเหลวกระท าต อพนท A คอ PA มทศขน เนองจากของเหลวอย ในสมดล แรงลพธ ทกระท าในแนวดงมค าเป นศนย ดงนน ρ 0AP จะได Pgh0P.AhgAPP ………………... 19

จงกล าวได ว า ความดนในของเหลวทมความหนาแน น ทระดบความลก h จากผวของเหลวทบรรจในภาชนะเป ดส บรรยากาศเท ากบผลรวมของความดนบรรยากาศ 0P กบปรมาณ

gh ปรมาณ gh เป นความดนในของเหลวทระดบความลก h ซงเกดจากน าหนกของเหลวเพยงอย างเดยว ความดนนเรยกว า ความดนเกจ (มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล,2552) การหาแรงดนในของไหล

การหาความดนในของเหลวบนพนผวหนงๆ หมายถงปรมาตรบนพนผวทความดนทของไหลกระท าโดยมฐานของพนทระนาบทพจารณา สวนสงเปนความดนพจารณาไดจาก pdA ซงพบวา แรงดนลพธทกระท าตอระนาบ = ปรมาตรของความดนบนระนาบ

F = ปรมาตรของความดน = พนทฐานของระนาบ × ความสง

hghAF ργρ

PAF ……………………. 20

เมอ F คอแรงดนในของไหล A คอพนผวทความดนทของไหลกระท า P คอความดนในของไหล

35

ภาพท 2.23 แรงดนบนระนาบ ทมา : วบลย,2529

2.3.4 ก าลงทตองการและประสทธภาพของเครองสบน า

ก าลงงานหมายถงอตราการท างานในหนงหนวยเวลา หนวยของก าลงงานทนยมใชกนทว ๆ ไป คอ 1 แรงมามคาเทากบ 745.7 วตต ( 745.7 N-m/s ) ซงก าลงงานทใชในการค านวณเกยวกบปมมอยสองอยางดวยกน คอ

1. แรงมาทางทฤษฎ ( Theoretical Horsepower ) หรอบางครงเรยกวา Water Horsepower, Whp เปนจ านวนแรงมาทปมจะตองเพมใหแกของเหลว เพอใหของเหลวไหลผานระบบดวยอตราทก าหนด คา Whp สามารถค านวณไดจากสตร

273

TDHQWhp ………………………. 21

Q = อตราการสบของปม ( ลบ. เมตรตอชวโมง )

TDH = หวรวมของปม ( เมตร )

F

A P= h h

36

2. แรงมาของตนก าลง ( Brake Horsepower, Bhp. ) เปนก าลงงานทมอเตอร หรอเครองยนตตนก าลงขบเคลอนปม เพอใหปมเพมก าลงงานใหแกของเหลวเทากบ Whp. ดงนน

WhpBhp / ประสทธภาพของปม ………………………. 22

ในกรณทตนก าลงเปนมอเตอร พลงงานไฟฟาทมอเตอรตองการเปนกโลวตต ( kW ) ค านวณไดจาก

0.746BhpKw / ประสทธภาพของมอเตอร …………… …. 23

ประสทธภาพรวม = ประสทธภาพของมอเตอร / (ประสทธภาพของปม x ประสทธภาพของมอเตอร )

(วบลย,2529)

2.4 ทฤษฎของคลนน า

คลน คอ การเคลอนทของพลงงานผานตวกลาง คลนเกดไดโดยการบรรจบผวของตวกลาง 2 ชนด เชน ผวทะเลกบบรรยากาศ บางครงเกดคลนในตวกลางชนดเดยวแตตางความหนาแนนกน คลนบนผวทะเลเปนแบบใชแรงดงดดของโลกเปนตวการท าใหคลนสงบ คลนบนผวทะเลอกชนดเปนคลนพรวเลกๆ ทใชแรงตงผวของน าท าใหผวน าสงบเมอปราศจากลมพด คลนผวน าจดเปนคลนตามขวางโดยคลนและพลงงานคลนเคลอนทในแนวราบในขณะทผวน าขยบขนลงในแนวดง คลนในทะเลสวนใหญเปนสนคลนและทองคลนเคลอนทผานจดอางองใดๆ จดหนงในทะเลสลบกนไปอยางตอเนอง

สาเหตของการเกดคลน คลนอาจเกดขนไดจากสาเหตดงตอไปน

1. ลม

2. แผนดนไหว ภเขาไฟระเบด แผนดนใตน าถลม

3. แรงดงดดจากดวงอาทตยและดวงจนทร

4. การเปลยนแปลงความกดดนอากาศ

5. ขอแตกตางของความหนาแนนระหวางมวลน าชนบนและลาง

6. เมอกระแสน าไหลผานพนทองทะเลซงไมเรยบ

37

คาบของคลน เปนระยะเวลาทต าแหนงใด ๆ บนคลนเคลอนทครบหนงรอบ มหนวยเปน วนาท ซงแทนดวยแทนสญลกษณคาบดวยตว T

ภาพท 2.24 ลกษณะของคลนน า

ขณะทคลนก าลงเคลอนทไปทางขวามการเคลอนทขนและลงอยกบทเมอเวลาผานไปคลนเคลอนทลงถงจดต าสด (ทองคลน)แลวเคลอนขนไปสต าแหนงสงสดอกครงระยะเวลาทเคลอนทจากจดเรมตนแลววนกลบมาสต าแหนงเดมอกครงซงในชวงเวลาหนงคาบน คลนจะเคลอนทไดระยะทางหนงความยาวคลน

จากภาพดานบนเคลอนทขนลงครบหนงรอบ เคลอนทจากต าแหนงเรมตน เชนสนคลนแลวเคลอนทไปถงทองคลนและวนกลบขนมายงต าแหนงเดมคอสนคลนอกครง ใชเวลาไป 5 วนาท แสดงวา คาบ ของคลนนมคาเทากบ 5 วนาท

สมการทใชหาคาบของคลน TLC ………………………. 24

เมอ C = ความเรวคลน เมตร/วนาท

L = ความยาวคลน เมตร

T = คาบของคลนเปนวนาท

38

ความถ เปนปรมาณทแสดงวาคลนเคลอนทไปไดกลกในหนงวนาท หนวยของความถคอ รอบตอวนาท (1/s) หรอ เฮรตซ (Hz) เราแทนสญลกษณความถดวย f

ความถ (f) และคาบ (T) มความสมพนธกน ตามสมการ T1f …………….25

อตราเรว คอ ระยะทางทเคลอนทไดในหนงหนวยเวลา หรอเขยนเปนสมการไดวา

tsv ………………………. 26

เมอ v = อตราเรว s = ระทางทเคลอนทได t = เวลาทใชไป

ในเวลาหนงคาบ คลนจะเคลอนทไดระยะทางหนงลกคลน ดงนน T

v λ และเราทราบ

วา T1f ดงนน เราจงไดวา λfv เปนความสมพนธระหวาง v, f และ นนเอง

อตราเรวของคลน ขนอยกบตวกลางเทานน กลาวคออตราเรวของคลนจะเปลยนไปตามสมบตของตวกลาง เชน อากาศ เหลก จะใหอตราเรวคลนเสยงทแตกตางกน สวนความถจะขนกบอตราการสนของแหลงก าเนดคลน การเพมขนของความถไมไดหมายความวาอตราเรวคลนจะตองมากขนดวย (มหาวทยาลยมหดล,ม.ป.ป.)

39

บทท 3

อปกรณและวธการ

3.1 อปกรณและวธการ

3.1.1 เครองสบน าพลงงานคลนทใชทอ PVC เปนวสด

ก. อปกรณ

1. ขอตอแบบสามทางขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 9 ตว 2. ขอตอแบบเกลยวนอกขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 3 ตว 3. ทอ PVC ขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว 4. Check Vale แบบนอนขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 2 ตว 5. แผนเหลกกลม ขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 2 แผน (เจาะรตรงกลาง) 6. ยางวงกลม 1 เสน 7. เหลกเกลยวแบบยาว 1 เสน 8. แฮนดเกอรขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 3 ตว 9. ของอ 90⁰ ขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว จ านวน 8 ตว 10. กาวทาทอ 1 กระปอง 11. เทปพนเกลยว 1 มวน

12. ทอ PVC ขนาด เสนผานศนยกลาง 212 นว ยาว 50 เซนตเมตรจ านวน 1 ทอน

13. ขอตอแบบสามทางขนาด เสนผานศนยกลาง 212 นว จ านวน 1 ตว

14. ขอลดขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว เหลอ เสนผานศนยกลาง 43 นว จ านวน 1 ตว

15. ของอ 90⁰ ขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว

16. ทอ PVC ขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว

17. วาลวเปด-ปด 1 ตว

18. ทใสสายยางขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว จ านวน 1 ตว

19. สายยาง เสนผานศนยกลาง 43 นว จ านวน 1 เสน

20. สายรดสายไฟ (หนวดกง)

40

ข. วธการท าตวปม

1. ตดทอขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 45 เซนตเมตรจ านวน 1 ทอน 2. ตดทอขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 4 เซนตเมตรจ านวน 3 ทอน 3. พนเทปพนเกลยวทขอตอแบบเกลยวนอกขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว ทง 2 ตว แลวน าไปหมน

เขากบ Check Vale ทง 2 ตว 4. ทากาวททอ PVC ขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 4 เซนตเมตร ตอเขากบอกดานของขอตอแบบ

เกลยวนอกทง 2 ตว 5. น าทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 3 เซนตเมตร มาทากาวแลวตอเขากบอกดานของ

ขอตอแบบเกลยวนอกทตดกบ Check Vale

6. น าขอลดขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว ลดเปน เสนผานศนยกลาง 43 นว ไปตดกบทอ PVC 2นว

ทยนออกมาจากขอ 5.

7. ตดทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว ยาว 3 เซนตเมตร มา 5 ทอน

8. น าทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว ยาว 4 เซนตเมตรมาตอเขากบขอลดขนาด

43 นว และน า

ทอ 43 นวยาว 3 เซนตเมตรมาตอเขากบวาลวเปด–ปดและตอเขากบอกดานทเหลอของของอ 90⁰

ขนาด 43 นว

9. น าทอขนาด เสนผานศนยกลาง 43 นว ยาว 3 เซนตเมตร ตอเขากบดานทเหลอของวาลวเปด – ปด

แลวน าทตอสายยางตอเขากบทอ ดานทเหลอแลวสวมเขาดวยสายยาง 10. น าขอตอแบบสามทาง และทอPVCขนาด เสนผานศนยกลาง 2นว ยาว 4 เซนตเมตร ตอเขากบขอ

ตอแบบเกลยวนอกทเหลออก 1 ดาน ทากาวแลวประกอบเขาดวยกนใหดานทมดานเดยวอยดานบน 11. ทากาวททอ PVC ขนาด เสนผานศนยกลาง 2นว ยาว 45 เซนตเมตรทตดไว ตอเขากบดานทเหลอ

ของทอสามทาง 12. น าแผนเหลก ขนาด เสนผานศนยกลาง 2นว ทง 2 แผนมาประกอบกบยางวงกลมโดยใสเหลกเกลยว

แบบยาวไวตรงกลางแลวไขนอตใหแนนใสเขาไปในตวปม

13. น าทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 212 นว ยาว 50 เซนตเมตรมาตอกบขอตอแบบสามทางทง

สามดานแลวเจาะรตรงกลางของทอสามทางแลวน ากานสบเหลกเกลยวแบบยาวมาตอเขากบขอตอ

แบบสามทางขนาดเสนผานศนยกลาง 212 นว ทรไวแลวไขนอตใหแนน

41

14. น าปลายของทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 212 นว ทงสองดานมาตอเขากบถงใสน าทไวส าหรบ

การจ าลองคลน 15. น าทนลอยตดกบตวปมโดยใชแฮนเกอรขนาดเสนผานศนยกลาง 2นว

ค. วธการท าทนลอย

1. ตดทอ PVC ขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 10 เซนตเมตรจ านวน12 ทอน 2. ตดทอ PVC ขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 50 เซนตเมตรจ านวน 8 ทอน 3. น าขอตอแบบสามทางขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว ทง 8 ตว มาทากาวแลวตอเขากบ ทอ PVC

ขนาดเสนผานศนยกลาง 2 นว ยาว 10 (เหลอดานทมดานเดยวเอาไว) 4. น าขอตอแบบสามทางขนาด เสนผานศนยกลาง 2นว ดานทเหลออยตอเขากบทอ PVC ขนาด เสน

ผานศนยกลาง 2 นว ยาว 50 เซนตเมตร 5. น าของอ 90⁰มาตอเขากบทอ PVCขนาด เสนผานศนยกลาง 2นว ยาว 50 เซนตเมตรทง 4 ทอนจาก

การตอทอสามทางเอาไวในขอท 3. ทง 4 ดาน 6. จะไดทนลอยออกมา 2 ชด น ามารดตดกนดวยสายรดสายไฟ(หนวดกง) 7. น าไปตดกบตวปมดวยแฮนเกอรขนาด เสนผานศนยกลาง 2 นว

42

3.1.2 เครองสบน าพลงงานคลนทใชทอสแตนเลสเปนวสด

ก. อปกรณ

1. ทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 61 มลลเมตร ยาว 40 เซนตเมตร จ านวน 1 ทอน และ 2. ทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 61 มลลเมตร ยาว 18 เซนตเมตร จ านวน 1 ทอน 3. ทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 24 มลลเมตรยาว 10 เซนตเมตร จ านวน 1 ทอน 4. เกลยวเหลกขนาด 2 นว จ านวน 1 อน 5. เกลยวเหลกขนาด 4 หน จ านวน 1 อน 6. Check Vale นอนขนาด 2 นว จ านวน 1 อน 7. Check Vale ตงขนาด 4 หน จ านวน 1 อน 8. ทตอสายยางขนาด4 หน จ านวน 1 อน 9. สายยางขนาด 4 หน ยาว 4 เมตร จ านวน 1 เสน 10. ลกสบขนาดเสนผานศนยกลาง 60 มลลเมตร จ านวน 1 ลก 11. เกลยวนอตยาว 50 เซนตเมตร จ านวน 1 เสน

ข. วธการท าเครองสบน าพลงงานคลน

1. ตดทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 61 มลลเมตร ยาว 40 เซนตเมตร 1ชน และยาว 18 เซนตเมตรจ านวน 1 ชน

2. ท าทอสแตนเลสทง 2 ชนมาเชอมตอกนในแนวตงฉากกน โดยการเจาะทอยาว 18 เซนตเมตรใหสามารถเชอมเปนชนเดยวกนโดยเวนระยะจากปลายดานหนงเขามา 5 เซนตเมตร

3. น าทอสแตนเลสทเชอมแลวมาเชอมกบเกลยวเหลกขนาด 2นวทปลายดานทเหลอ 5 เซนตเมตร 4. น าเชควาลวนอนขนาด 2 นวมาตอเขากบเกลยวเหลกทเชอมแลว 5. น าทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 24 มลลเมตร ยาว 10 เซนตเมตรมางอ 90 องศา แลวน ามา

เชอมกบปลายอกดานของทอทมความยาว 18 เซนตเมตรโดยใหงอทอขนขางบนแลวน าแผนสแตนเลสมาเชอมใหทง 2 ชนสามารถตอกนไดในลกษณะของขอลด

6. น าเกลยวเหลกขนาด 4 หน มาตอกบปลายอกดานของทอสแตนเลสขนาดเสนผานศนยกลาง 24 มลลเมตรยาว 10 เซนตเมตร

7. น าเชควาลวตงขนาด 4 หน มาตอเขากบเกลยวเหลกขนาด 4 หน 8. น าทตอสายยางขนาด 4 หนมาตอเขากบเชควาลวตงขนาด 4 หนและน าสายยางมาตอเขากบทตอ

สายยางขนาดขนาด 4 หน

43

ค. วธการท าทนลอย

1. น าทอ PVC ขนาดเสนผานศนยกลาง 84 มลลเมตร (ขนาด 3นว ) มาตดใหยาว 45 เซนตเมตรจ านวน 6 ชน

2. น าฝาครอบขนาด 3นว และ ทอ PVC ขนาด 3 นวทตดไวแลว มาทากาว (กาวส าหรบทาทอPVC) ใหทว

3. น าฝาครอบขนาด 3นว และ ทอ PVC ขนาด 3นว ททากาวไวแลวมาประกบกนโดยใสฝาครอบปดทปลายทอทง 2 ดาน

4. กดฝาครอบทปลายทง 2 เอาไวใหแนน รอ 1 นาทเพอใหกาวตดไดแนน 5. น าทนทง 6 ชนมาตอกนเปนแนวตงโดยแบงเปน 2 ขาง ขางละ 3 ชน 6. ท าสายรดทอใหทนอยกบทโดยใชเหลกเสนขนาดกวาง 2.5 เซนตเมตรมารดรอบๆทนโดยใหมท

รอยนอตเพอจบนอตไวใหทนอยกบท

ง. วธการท าสลก

1. น าแหวนมาเรยงตอกนเปนแผงตงขนแลวเชอมตดกนทงหมด 2. เจาะรแหวนทเชอมตดเรยงกนแลวทดานขางดานเดยว (ไมตองทะลไปอกฝง) 3. น าเหลกเสนมาตดยาว 5 เซนตเมตรยาว 21 เซนตเมตรและ 72.5 เซนตเมตร 4. น าเหลกเสนยาว 5 เซนตเมตรมาเจยรปลายใหแหลม 5. น าเหลกเสนยาว 72.5 เซนตเมตร.มาท ารอยบากตรงต าแหนงทตองการใหลอก 6. น าเหลกเสนยาว 21 เซนตเมตรมาดดใหได 45 องศา โดยใหปลายขางหนงยาว 3 เซนตเมตรและอก

ขางหนงยาว 18เซนตเมตร 7. น าเหลกเสนยาว 5 เซนตเมตรมาทเจยรปลายแลวใสสปรงทปลายเหลก แลวน ามาเชอมตดกนกบ

เหลกเสนทงอ 45 องศา โดยใหปลายขางทยาว 3 เซนตเมตรตดกบน าเหลกเสนยาว 5 เซนตเมตรแบบตงฉาก แลวน าไปเชอมกบแฮนเกอรขนาด 2 นว (เพอน าไปจบกบตวปม)

8. ผกลกลอยทปลายอกขางของเหลกทงอ 45 องศา

44

ภาพท 3.1 ภาพสามมตของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC

45

ภาพท 3.2 ภาพดานหนาของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC

46

ภาพท 3.3 ภาพดานขางของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC

47

ภาพท 3.4 ภาพดานบนของเครองสบน าพลงงานคลนแบบทอ PVC

48

ภาพท 3.5 ทนลอยแบบสมบรณ

49

ภาพท 3.6 ภาพสามมตของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส

50

ภาพท 3.7 ภาพดานหนาของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส

51

ภาพท 3.8 ภาพดานขางของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส

52

ภาพท 3.9 ภาพดานบนของเครองสบน าพลงงานคลนแบบสแตนเลส

53

ภาพท 3.10 ภาพทนลอยโดยสมบรณ

54

3.2 วธการทดสอบแบบจ าลอง

สวนประกอบส าคญในการทดลองของปมน าพลงงานคลน

1. ตวปม ซงมเชควาลวนอน 1 ตวและเชควาลวตง 1 ตวเพอบงคบใหน าไหลไปทางเดยว 2. ทนลอย ซงตองยดตดอยกบตวปมโดยใหตวปมอยน าตลอดเวลาและใหทนลอยลอยอยในน า 3. ลกสบและกานสบซงตองยดตดอยดบทอาจจะเปนรมฝงแมน าทมทาน า แตในการศกษานไดยดตด

กบถงทดลองทดานบนถงทดลอง 4. สลกและแกนทลอกสลกพรอมลกลอย 5. ปมน าไฟฟาทใชปมน าเพอท าใหเกดการขนของคลน 6. ลกลอยอตโนมตเพอควบคมการท างานของปมน าไฟฟา

หลกการท างานของระบบปมน าพลงงานคลนในถงจ าลอง

1. ตดตงอปกรณตามทออกแบบไว 2. ลกลอยอตโนมตจะเรมท างานโดยเปดสวตซใหปมไฟฟาเรมท างานคอปมน าเขามาในถงเพอท าให

เกดน าขน น าจะไหลเขาสตวปม 3. เมอระดบน าเพมขนจนถงต าแหนงทตองการใหสลกลอกสลกกจะเรมท างานโดยลอกไมใหทงทน

ลอยและตวปมลอยไปตามระดบน า 4. ระดบน าจะเพมขนเรอยๆจนถงระดบทตงลกลอยบงคบสลกไว ลกลอยจะท าการดงสลกออกและท า

ใหปมและทนลอยทถกลอกไวเคลอนทขนในลกษณะถกคลนดนขน และในขณะทและทนลอยทถกลอกไวเคลอนทขนในลกษณะถกคลนดนขนกจะเปนการปมน าออกไปยงทางออกทออกแบบไว

5. เมอน าถกลกสบดนน าใหออกมาเชควาลวนอนกจะท าการปดลนเพอบงคบใหน าไหลไปในทางทออกแบบไว และเมอน าถกบงคบใหมาทางทออกแบบไว น าจะไหลขนสทสง ซงมเชควาลวตงเพอบงคบน าทไหลขนสดานบนแลวจะไมสามารถไหลยอนกลบลงมาไดอก

6. เมอระดบในถงทดลองขนไปจนถงระดบทตงลกลอยอตโนมตตวบนไว ลกลอยอตโนมตกจะเรมท างานโดยปดสวตซใหปมไฟฟาทก าลงปมน าเขาสถงทดลองหยดการท างาน

7. ระดบน าจะลดลงเรอยๆเนองจากดานหลงถงทดลองไดท าทอใหน าไหลออกไปยงถงเกบน า และตวปมกบทนลอย กจะลอยลงตามระดบน าดวย ในขณะทตวปมกบทนลอยลอยลงตามระดบน านนลกสบกจะท าการสบน าเขาสตวปมดวย เพอรอการขนของน ารอบตอไป

8. เมอระดบน าลดลงจนถงระดบทตงลกลอยอตโนมตลกลางแลวลกลอยอตโนมตจะเรมท างาน โดยเปดสวตซใหปมไฟฟาเรมท างานคอปมน าเขามาในถงเพอท าใหเกดน าขนในรอบตอไป และเปนเชนนไปเรอยๆ

55

ลกษณะการท างานของเครองสบน าพลงงานคลน

ภาพท 3.11(ก) ลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง ขนตอนท 1 ตดตงระบบการสบน าดงแสดงในภาพ

ภาพท 3.11 (ข) ลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง ขนตอนท 2 เมอน าเขาสระบบจนท าใหระดบน าในถงสงขน ลนCheck Valve ดานทางเขาจะเปดใหน า ภายนอกเขาสตวปม ปมกบทนลอยจะลอยขนตามน าจนถงจดทก าหนดใหสลกลอค เครองสบน ากบทนลอยกจะไมสามารถลอยขนไดอยางอสระ

56

ภาพท 3.11 (ค) ลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง

ขนตอนท 3 เมอระดบน าเพมขน 30 เซนตเมตรลกลอยจะท าหนาทดงใหสลกหลดออก ท าใหตวเครองสบน ากบทนลอยลอยขนตามน าได

ภาพท 3.11 (ง) ลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง

ขนตอนท 4 ขณะทน าทใชยกตวปมขนสงสด น าในตวปมจะถกสงขนทสงออกทางสายยางโดยท Check Valve ตงจะท าการเปดลนเพอใหน าขนไปสทสงตามตองการ

57

ภาพท 3.11 (จ) ลกษณะการท างานของระบบเครองสบน าพลงงานคลนในถงจ าลอง

ขนตอนท 5 เมอระดบน าในถงลดลงเนองจากการระบายน าออกเพอจ าลองรปแบบการขน ลงของน านน การท างานของเครองสบน าพลงงานคลนจะวนซ าเชนนเรอยไปโดยทน าทถกปมขนสทสงแลวจะไมสามารถไหลยอนกลบลงมาไดเนองจากลนของ Check Valve ตงไดท าการปดลงแลว

58

บทท 4

การวเคราะหผลการทดลอง

4.1 ผลการวเคราะหของเครองสบน าพลงงานคลน

4.1.1 จากการคดแรงลอยตวสทธมการคดค านวณจากการหาปรมาตรอากาศในทนลอยทง 6 ทน รวมทงปรมาตรอากาศภายในฝาครอบหวทายของทนลอยทง 12 อน และหาปรมาตรอากาศในลกลอยทใชในการดงสลกทง 2 ลก เมอไดปรมาตรอากาศทงหมดแลวน าคามารวมกน แลวลบดวยน าหนกของเครองสบน าพลงงานคลนและทนลอยซงจะไดแรงลอยตวสทธจากหนวยของปรมาตรแปลงเปนหนวยน าหนกทได เทากบ 9.884 กโลกรม 4.1.2 จากการคดค านวณแรงดนทเกดขนจรงจากการทดลอง เรมค านวณโดยหาความดนในของไหลจากความหนาแนนของของน าคณกบความสง และเมอไดความดนในของไหลเอามาคณกบพนทวงกลมของกระบอกลกสบซงจะได แรงดนทเกดขนจรงจากการทดลองทมคาเทากบ 9.0173 กโลกรม 4.1.3 การค านวณหาความสงของน าทควรจะไดตามทฤษฎ หาจาก การน าแรงลอยตวสทธทไดในขอ 4.1.1 มาเทากบ ความหนาแนนของน าคณดวยพนทกระบอกสบซงจะไดความสงของน าทควรจะเปนเทากบ 3.383 เมตร 4.1.4 การค านวณหาประสทธภาพการท างานของเครองสบน าพลงงานคลน จากการน าระดบความสงของน าทไดจรงจากการทดลองหารดวยระดบความสงของน าทควรจะไดจากทฤษฎในขอท 4.1.3 และน าคาทไดคณกบ 100 เพอท าเปนเปอรเซนตซงจะไดเทากบ 94.59 % 4.1.5 ค านวณอตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทสญเสย จากการน าปรมาณน าเฉลยทไดจากการทดลองหารดวยปรมาณน าทใชยกเครองสบน า ซงอตราสวนนนจะเปนอตราสวนของ

ปรมาณน าทไดตอปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน า ทเทากบ 174.83

1 ทความสง 1 เมตร

59

4.2 ผลจากตารางการทดลอง

ในการเกบขอมลจากการทดลองโดยการเปดเครองสบน าตลอด 1 ชวโมง แลวเกบคาปรมาณน าทได กบระยะเวลาในแตละรอบการขนลงของเครองสบน าตงแตทระดบความสง 1m, 2m, 3m และ 3.2m แลวน าปรมาณน าทไดในหนงชวโมงนนมาคณระยะเวลาเพอท าใหเปนปรมาณน าในหนงวนในหนวยลตร สวนในการหาประสทธภาพการสบน าจะหาไดตามขอท 4.1.5 จะไดผลดงน ผลการทดลองเฉลยทระดบความสง 1 m ปรมาณน าทได = 292.42 l/day

อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทใชยกเครองสบน า 174.83

1

ผลการทดลองเฉลยทระดบความสง 2 m ปรมาณน าทได = 138.31 l/day

อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทใชยกเครองสบน า 283.97

1

ผลการทดลองเฉลยทระดบความสง 3 m ปรมาณน าทได = 28.10 l/day

อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าใชยกเครองสบน า 1188.99

1

ผลการทดลองเฉลยทระดบความสง 3.2 m ปรมาณน าทได = 4.58 l/day

อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าใชยกเครองสบน า 7380.82

1

60

4.3 ผลการทดลองและการวจารณผลการทดลอง

R² = 0.79R² = 0.73

R² = 0.73

270

280

290

300

310

320

330

340

15.8 16.0 16.2 16.4 16.6 16.8 17.0 17.2

ปรมาณน

า (ml

)

ระยะยกเครองสบน า( cm)

กรา แสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยกตวป ม

ชดท ชดท ชดท

ภาพท 4.3.1 กราฟความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยกทความสง 1 เมตร

จากภาพท4.3.1 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาณน ากบระยะยกทความสง 1 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทสบได เทากบ 340 มลลลตรทระยะยก 17 เซนตเมตร

ปรมาณน าต าสดทสบได เทากบ 275 มลลลตร ทระยะยก 16 เซนตเมตร ปรมาณน าเฉลยทไดจากการสบน าในระดบความสง 1 เมตร เทากบ 309.79 มลลลตร ซงหมายความวาระยะยกทเกดขนมผลตอปรมาณน าทได ยงระยะยกมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามระยะยกทสงขนเมอคา

R2 ของการทดลองครงท 1 มคาเทากบ 0.79 R2 ของการทดลองครงท 2 มคาเทากบ 0.73 R2 ของการทดลองครงท 3 มคาเทากบ 0.73

วจารณผลการทดลอง เมอสงเกตผลจากการทดลองจะเหนไดวาคาปรมาณน าทไดมการกระจายอยทระยะยกเครองสบน าท 16,16.5 และ 17 เซนตเมตร เปนสวนใหญซงกราฟมความสมพนธตอเนองกนโดยทปรมาณน าทมากทสดอยทระยะยกเครองสบน าทมากทสด

61

R² = 0.79R² = 0.72

R² = 0.73

270

280

290

300

310

320

330

340

350

53000 53200 53400 53600 53800 54000 54200 54400 54600 54800 55000

ปรมาณน

าทได (m

l)

ปรมาณน าทใชยกเครองสบน า(ml)

กรา แสดงความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกตวป มกบปรมาณน าทได

ชดท

ชดท

ชดท

ภาพท 4.3.2 กราฟความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 1 เมตร

จากกราฟท4.3.2 ความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 1 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 340 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ 54900 มลลลตร

ปรมาณน าต าสดทได เทากบ 275 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ 53100 มลลลตร ซงหมายความวาปรมาณน าทใชยกตวปมมผลตอปรมาณน าทได ยงปรมาณน าทใชยกตวปมมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามปรมาณน าทใชยกตวปมทเพมมากขนเมอคา


วจารณผลการทดลอง จากกราฟจะเหนไดวาคาปรมาณน าทไดมการกระจายอยทระยะยกเครองสบน าท 16,16.5 และ 17 เซนตเมตร เปนสวนใหญและปรมาณน าทมากทสดอยทระยะยกเครองสบน าทมากทสดตามความสมพนธทตอเนองกน แตมอยหนงคาทปรมาณน าทใชยกเครองสบน าท 54360 มลลลตร ไดปรมาณน าท 322 มลลลตร ซงเปนคาทกระจายตางจากตวอนอาจมสาเหตมาจากความคลาดเคลอนจากการทดลอง

62

R² = 0.60

R² = 0.85R² = 0.58

150

160

170

180

190

200

210

220

14.8 15.0 15.2 15.4 15.6 15.8 16.0 16.2 16.4 16.6 16.8 17.0

ปรมาณน

า (ml

)

ระยะยกเครองสบน า ( cm)




จากกราฟท 4.3.3 ความสมพนธระหวางปรมาณน ากบระยะยกทความสง 2 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 216 มลลลตรทระยะยก 16.5 เซนตเมตร

ปรมาณน าต าสดทได เทากบ 158 มลลลตร ทระยะยก 15.7 เซนตเมตร ปรมาณน าเฉลยทไดจากการสบน าในระดบความสง 2 เมตร เทากบ 190 มลลลตร

ซงหมายความวาระยะยกทเกดขนมผลตอปรมาณน าทได ยงระยะยกมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามระยะยกทสงขน แตเนองจากกราฟมคาทกระจายมาก แมวาคาระยะยกจะมคาสงทสดแตไดปรมาณน าทนอยกวาคาระยะยกทนอยกวากตาม อาจเนองมาจากการผดพลาดคลาดเคลอนจากการทดลอง


วจารณผลการทดลอง จากกราฟจะเหนไดวาคาทไดมการกระจายทแปรปรวน ปรมาณน าทไดอยในระยะยกทแตกตางกนออกไปซงคาทแปรปรวนอาจมสาเหตมาจากการทดลองอยทระดบความสง 2 เมตรทมระยะความสงเพมมากขนจงตองใชแรงในการสบน าเพมมากขนเชนกน แตโดยในภาพรวมแลวความสมพนธของกราฟนยงเปนกราฟเชงเสนซงหมายความวาคาของระยะยกสมพนธกบคาของปรมาณน าทตอเนองกน

63

R² = 0.63

R² = 0.61R² = 0.52

150

160

170

180

190

200

210

220

230

53000 53500 54000 54500 55000

ปรมาณน

าทได (m

l)





จากกราฟท 4.3.4 ความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 2 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 216 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ 54540 มลลลตร



วจารณผลการทดลอง จากกราฟจะเหนไดวาผลจากการทดลองทชวโมงท2 กบชวโมงท 3 มคาการกระจายตวทใกลเคยงกนสวนในชวโมงแรกของการทดลองมคาการกระจายตวแปรปรวนมากกวาอาจมสาเหตเนองจากในชวโมงแรกเครองสบน าพลงงานคลนอยในชวงการปรบตวของระบบเพราะในการทดลองทระดบความสง 2 เมตรชวโมงแรกไดท าตอเนองจาก ทระดบความสง 1 เมตรชวโมงท 3 ซงคาทง 3 ชวโมงทท าการทดลองนมคาแปรผนตรงกนระหวางปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน ากบปรมาณน าทไดเชนกน

64

R² = 0.92

R² = 0.81

R² = 0.82

30

35

40

45

50

55

60

65

13.8 14.0 14.2 14.4 14.6 14.8 15.0 15.2 15.4 15.6 15.8 16.0

ปรมาณน

า (ml

)





จากกราฟท 4.3.5 ความสมพนธระหวางปรมาณน ากบระยะยกทความสง 3 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 60 มลลลตรทระยะยก 15.8 เซนตเมตร

ปรมาณน าต าสดทได เทากบ 34 มลลลตร ทระยะยก 14 เซนตเมตร ปรมาณน าเฉลยทไดจากการสบน าในระดบความสง 3 เมตร เทากบ 45.04 มลลลตร

ซงหมายความวาระยะยกทเกดขนมผลตอปรมาณน าทได ยงระยะยกมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามระยะยกทสงขนเมอคา


วจารณผลการทดลอง จากกราฟผลการทดลองมคาการกระจายตวในลกษณะเชงเสนอยางเหนไดชด และคาททดลองไดมคาทไมคอยแปรปรวนเทากบการทดลองทระดบความสง 2 เมตร สวนทระยะยกมากทสดทเครองสบน าสบไดอยท 15.8 เซนตเมตร ไดปรมาณน าเทากบ 60 มลลลตร ซงสรปไดวาคาทไดแปรผนตรงกนมความสมพนธทตอเนองกน

65

R² = 0.92

R² = 0.80R² = 0.79

30

35

40

45

50

55

60

65

53000 53200 53400 53600 53800 54000 54200 54400 54600 54800 55000

ปรมาณน

าทได (m

l)





จากกราฟท 4.3.6 ความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 3 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 60 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ 54900 มลลลตร



วจารณผลการทดลอง จากกราฟจะเหนไดวาคาทไดแปรผนตรงกนอยางเหนไดชด เชนทปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน ามากทสดท 54900 มลลลตร ไดปรมาณน าเทากบ 60 มลลลตร เทยบกบปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน าทนอยทสดท 53100 มลลลตร ไดปรมาณน าตงแต 34-44 มลลลตร ซงเปนคาทนอยทสด อาจมคาอยสองคาของการทดลองทชวโมงท 2 ตางจากคาอนเลกนอย แตโดยรวมแลวคาทไดมลกษณะเปนเชงเสนทแปรผนตรงกน

66

R² = 0.89

R² = 0.69

R² = 0.79

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

11.8 12.0 12.2 12.4 12.6 12.8 13.0 13.2

ปรมาณน

า (ml

)



ภาพท 4.3.7 กราฟความสมพนธระหวางปรมาณน าทไดกบระยะยกทความสง 3.2 เมตร

จากกราฟท 4.3.7 ความสมพนธระหวางปรมาณน ากบระยะยกทความสง 3.2 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 11 มลลลตรทระยะยก 13 เซนตเมตร

ปรมาณน าต าสดทได เทากบ 4.5 มลลลตร ทระยะยก 12 เซนตเมตร ปรมาณน าเฉลยทไดจากการสบน าในระดบความสง 3.2 เมตร เทากบ 7.33 มลลลตร

ซงหมายความวาระยะยกทเกดขนมผลตอปรมาณน าทได ยงระยะยกมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามระยะยกทสงขนเมอคา


วจารณผลการทดลอง จากกราฟแสดงผลการทดลองทระดบความสง 3.2 เมตร กราฟมความสมพนธตอเนองกน แตกตางแตเพยงทชวโมงท 2 ของการทดลองไดปรมาณน าตางๆทระยะยะอย 2 คาคอทระยะยก 12.5 และ 13 เซนตเมตร ทมระยะยกตางกนเพยงแค 5 มลลเมตร ซงผลการทดลองทง 3 ชวโมงทไดยงมความสมพนธทวาถาระยะยกมระยะมาก ปรมาณน าทไดกมคามากตามไปดวย

67

R² = 0.89R² = 0.69

R² = 0.79

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

53000 53200 53400 53600 53800 54000 54200 54400 54600 54800 55000

ปรมาณน

าทได (m

l)




ภาพท 4.3.8 กราฟความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 3.2 เมตร

จากกราฟท 4.3.8 ความสมพนธระหวางปรมาณน าทใชยกปมกบปรมาณน าทไดทความสง 3.2 เมตร สรปไดวา ปรมาณน าสงสดทได เทากบ 11 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ 54900 มลลลตร

ปรมาณน าต าสดทได เทากบ 4.5 มลลลตรทปรมาณน าส าหรบใชยกปม เทากบ53100 มลลลตร ซงหมายความวาปรมาณน าทใชยกตวปมมผลตอปรมาณน าทได ยงปรมาณน าทใชยกตวปมมคามากปรมาณน าทไดกจะแปรผนมากตามไปดวย สงเกตจากกราฟแนวโนมทจะมคามากขนเรอยๆตามปรมาณน าทใชยกตวปมทเพมมากขนเมอคา


วจารณผลการทดลอง จากกราฟแสดงผลการทดลองจะเหนไดวา กราฟมความสมพนธตอเนองกน แตกตางแตเพยงทชวโมงท 2 เชนกน ซงปรมาณน าทใชยกเครองสบน าทไดมอย 2 คาคอทปรมาณน า 54000 มลลลตร และท 54900 มลลลตร ทแตกตางกนเพยง 900 มลลลตร อยางไรกตามผลการทดลองทง 3 ชวโมงทไดยงมความสมพนธทวาถาปรมาณน าทใชยกเครองสบน ามคามากมาก ปรมาณน าทไดกมคามากตามไปดวย

68

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7

Num

ber o

f floa

t.

Head (m)

Performance Chart

ภาพท 4.3.9 Performance Chart

จาก Performance Chart สรปไดวา ถาตองการ Head ท 1 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 2 อน ถาตองการ Head ท 2 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 4 อน ถาตองการ Head ท 3 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 6 อน ถาตองการ Head ท 4 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 8 อน ถาตองการ Head ท 5 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 10 อน ถาตองการ Head ท 6 เมตร จะตองใชจ านวนทนลอยเทากบ 12 อน ขอมลขางตนไดมาจากการค านวณทางทฤษฎทคดค านวณจากการหาคาแฟกเตอรโดยการน าคาทระดบความสงตางๆมาคณกบแฟกตอรของประสทธภาพกลไกการท างาน ซงจะไดคาของระดบความสงทควรจะเปนในการสบน าตามทางทฤษฎ และน าคาแรงลอยตวสทธในขอ 4.1.1 ทเทากบ 9.884 กโลกรม มาเทยบเปนสดสวนกบจ านวนทนลอยเพอหาแฟกเตอรในการก าหนดจ านวนทนลอยทระดบความสงอนๆ โดยการน าแรงลอยตวสทธทระดบตางๆมาหารดวยแฟกเตอรทใชก าหนดจ านวนทนลอย ซงจะไดตารางเปรยบเทยบคณสมบตของเครองสบน าพลงงานคลนทเปนเพยงแคการคาดการณทางทฤษฎโดยสามารถใชอางองเปนแนวทางในการทดลองเทานน อาจมความคลาดเคลอนถาน าไปใชในการทดลองจรง

69

4.4 วจารณผลการศกษา

4.4.1.ประสทธภาพในการสงน าขนสทสงของปม

จากการศกษาการท างานของปมน าพลงงานคลนพบวามความสามารถในการปมน าขนสทสงไดความสงสงสดท 3.2 เมตรจากระดบน าทยกตวปมขน ซงในทางทฤษฎพบวาน าพลงงานคลนพบวามความสามารถในการปมน าขนสทสงไดความสงสงสดท 3.383 เมตรจากระดบน าทยกตวปมขนจงท าใหมประสทธภาพความสงเทากบ 94.59 เปอรเซนตการทปมน าพลงงานคลนมประสทธภาพความสงเทากบ 94.59 เปอรเซนตเนองจากแรงเสยดทานของลกสบกบกระบอกสบและลกษณะการขนลงของคลนนนไมไดขนลงในลกษณะแนวดงตรงๆ แตมการขนลงในลกษณะทมการเคลอนทไปตามกระแสน าท าใหกระบอกสบและลกสบเกดการเสยดสกนมากขน ท าใหมการสญเสยพลงงานมากขน จงท าใหแรงทใชในการท างานของปมนอยลง ท าใหไมสามารถปมขนไปไดสงเทากบตามทฤษฎ

4.4.2.ขอจ ากดของปมน าพลงงานคลน

ปมน าพลงงานคลนสามารถท างานไดโดยไมตองใชพลงงานไฟฟา หรอพลงงานเชอเพลงแตจะอาศยการขนลงของคลนน าในแมน าหรอการขนลงของคลนในทะเลเทานน ถาเปนน านงหรอในแมน าทมน าไหลธรรมดานน ปมน าพลงงานคลนจะไมสามารถท างานได ปมน าพลงงานคลนนไดท าการทดลองในถงทดลองซงอาศยระบบการขนลงของน าในถงทดลอง ซงไดจ าลองลกษณะการขนลงของคลนมาเทานนแตคลนจรงในทะเลและแมน าจะมคาบของคลนประมาณ 5 วนาท ทแลวแตปจจยตางๆในการเกดคลนซงจะเรวกวาคาบของคลนในการทดลองการทดลองซงตองรอระบบใหน าขนและน าลง

70

บทท 5

สรปผลการศกษาและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการศกษา

เนองจากปจจบนมนษยมความตองการทางดานพลงงานเพมขนจ านวนมาก สงผลใหพลงงานตางๆถกใชแลวหมดไป เชนพลงงานไฟฟา พลงงานเชอเพลง ซงพลงงานเหลานไดลดนอยลงไปเรอยๆและก าลงจะหมดไปในอกไมนาน การใชพลงงานตางๆเหลานลวนแลวแตเปนพลงงานสนเปลองซงท าใหเกดการคดคนเสาะหาพลงงานทดแทนทมอยแลวตามธรรมชาตมาประยกตใชเปนสงทดแทนในอนาคตถาหากพลงงานทใชแลวหมดไปหมดลง เครองสบน าพลงงานคลนนสรางขนเพอตองการผลต และพฒนาปมน าเพอน าไปใชทางดานการเกษตรทสามารถท างานไดโดยไมใชพลงงานทใชแลวหมดไปใดๆทงสน แตใชพลงงานทดแทนในการท างาน ซงกคอพลงงานจากคลนน านนเอง จากการศกษาในดานคาใชจายของการใชเครองสบน าไฟฟาเปรยบเทยบกบเครองสบน าพลงงานคลนเมอคดค านวณจากคาบของแอมปรจดทระยะเวลาของคลนท 5 วนาท ตลอดระยะเวลา 1 วนเปรยบเทยบกบการใชเครองสบน าทใชไฟฟาในระยะเวลาการเปดเครองสบน า 40 นาท เทยบกบปรมาณน าท 800 ลตรใน 1 วน พบวา ปกตในการใชเครองสบน าจ าเปนตองใชไฟฟาหรอใชเชอเพลงเปนตวขบเคลอนการท างาน ผทใชเครองสบน าจะตองเสยคาใชจายทงทางตรงและคาใชจายทางออม ซงหมายถงคาเครองสบน า คาไฟฟาหรอคาน ามนเชอเพลงอกทงยงตองมคาบ ารงรกษาอกดวย ยกตวอยางเชน เกษตรกรรายหนงทตองการสบน าในแมน า เจาพระยาไปรดน าผ กทปลกไวในแปลง เกษตรกรรายน นจงซอเครองสบน า รน HURRICANE HC 150 ราคา 1990 บาท ทมก าลง 150 วตตมาใชงาน ใน 1 วนเปดเครองสบน า 40 นาท คาไฟหนวยละ 5 บาทซงท าใหเสยคาไฟ 15 บาท/เดอนหรอ 182.5 บาท/ป ท าใหเสยคาใชจายทสนเปลอง หากเพยงแตหนมาใชเครองสบน าพลงงานคลนทเสยคาใชจายในการผลตเครองสบน าประมาณ 3,500 บาทกสามารถใชงานไดโดยไมตองเสยคาไฟหรอน ามนใดๆทงสน

71

ตารางท 5.1 การเปรยบเทยบคาใชจายของการใชเครองสบน าไฟฟากบเครองสบน าพลงงานคลน

ปท รายการ เครองสบน าทใชไฟฟา เครองสบน าพลงงานคลน

ราคา (บาท)

รวมสะสม (บาท)

ราคา (บาท)

รวมสะสม (บาท)

0 คาเครองสบน า 1990 1990 3500 3500 1 คาไฟ (ตอป) 182.5 2172.50 0 3500 2 คาไฟ (ตอป) 182.5 2355.00 0 3500 3 คาไฟ (ตอป) 182.5 2537.50 0 3500 4 คาไฟ (ตอป) 182.5 2720.00 0 3500 5 คาไฟ (ตอป) 182.5 2902.50 0 3500 6 คาไฟ (ตอป) 182.5 3085.00 0 3500 7 คาไฟ (ตอป) 182.5 3267.50 0 3500 8 คาไฟ (ตอป) 182.5 3450.00 0 3500 9 คาไฟ (ตอป) 182.5 3632.50 0 3500

จากตารางแสดงใหเหนวาการเลอกใชเครองสบน าพลงงานคลนแทนการใชเครองสบน าทใชไฟฟา

เปนตวขบเคลอนนนจะคมทนในปท 9 หลงจากการซอมาใชงาน (คาใชจายเบองตนดงตารางไมรวมคาบ ารงรกษาของเครองสบน า)

จากการศกษาปมน าพลงงานคลนทไดท าการทดลองในถงจ าลอง ซงไดจ าลองลกษณะการขนลงของคลนน า เพอทจะใหไดเหนลกษณะการขนลงของคลนไดและการท างานของปมน าพลงงานคลนไดชดเจน จากผลการศกษาทใชทนลอยขนาด 3 นว ยาว 45 เซนตเมตร จ านวน 6 อนพบวา ปมน าพลงงานคลนนสามารถปมน าขนสทสงไดทความสงสงสดท 3.2 เมตรจากระดบน าทยกตวปมขนซงเปนประสทธภาพการท างานเทากบ 94.59 เปอรเซนต ปรมาณน าสงสดทปมสามารถปมไดเทากบ 12.184 ลตรตอชวโมง อยทความสง 1 เมตร มอตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน าเทากบ 0.57 และจากผลการศกษายงพบวาระยะทกระบอกสบยกขนมผลกบปรมาณน าทปมสามารถสบไดและความสงของน าทใชยกตวปมกมผลกบปรมาณน าทปมสามารถสบไดเชนกน และความสงของระดบน าทเพมขนแตละครงมผลกบปรมาณน าทปมสามารถสบไดดวยคอความสงทเพมขนนนท าใหแรงดนเพมมากขนจากสตร จงท าใหมแรงดนกลบมากขนดวย จากสตรความดนของของเหลว ท าใหเมอมแรงดนกลบมากขนจงท าใหแรงลอยตวท าเหลอนอยลงท าใหแรงทปมตองใชในการท างานนนลดนอยลง จงท าใหประสทธภาพในการท างานลดลง ท าใหปรมาณน าทไดนอยลง

72

5.2 ขอเสนอแนะ

1. ควรออกแบบใหกานสบและลกสบมอสระในการเคลอนทซงกนและกน เชนในลกษณะทเปนขอเหวยงเพราะคลนน าไมไดขนและลงตรงๆ แตจะมเรองของกระแสน าเขามาเกยวของดวยท าใหปมลอยไปตามกระแสน าจงท าใหเกดแรงเสยดทานระหวางลกสบและกระบอกสบเนองจากลกสบถกยดอยกบทไมสามารถขยบไปตามกระแสน าไดจงท าใหเกดแรงเสยดทานระหวางลกสบและกระบอกสบขนมาก

2. ถาตองการเพมความสงและปรมาณน าใหมากขนควรเพมแรงลอยตวหรอลอยใหมากขนเพราะจะมแรงในการดนตวปมขน

3. ในการทดลองครงนไดท าการทดลองโดยใชการจ าลองลกษณะการขนลงของคลน ในถงทดลองเพอใหเหนลกษณะการขนลงของคลนไดชดเจนเทานน

4. คาบของคลนจรง (ระยะเวลาระหวางคลนลกท 1และลกท2) ปกตในทะเลจะมคามากกวาคาบของคลนในแมน าทมเรอสญจรไปมา ซงแลวแตปจจยตางๆทท าใหเกดคลน

5. หากตองการน าไปใชจรงในแมน าหรอทะเลควรท าฝาปดทกระบอกสบเพอปองกนเมอระดบขนหรอลงมากกวาทเราออกแบบไว ลกสบจะไดไมหลดออกจากกระบอกสบ

6. การศกษานไดท าการศกษาปมน าพลงงานคลนซงเปนคลนน าในแมน าเทานน

73

เอกสารอางอง

ธนากร คมตรทอง.2552.ปมน าพลงน า Hydraulic Ram .เกษตรออนไลนทกๆเรองเกยวกบการเกษตร. แหลงทมา:http://kasetonline.com/p=7, 15 มนาคม 2553]

นธ ปรสรา.บทเรยน เรองเครองปมน า.แหลงทมาhttp://centered.pi.ac.th/elearning/ubon/Nithi/unit4.htm 21 มนาคม 2553.

บรรจง วรรธนะพงษ.2542.เครองสบน าพลงน า ทพฒนาขนอนเนองมาจากพระราชด าร ในพระบาทสมเดจ พระเจาอยหว.บรษท 21 เซนจร,กรงเทพฯ.

ภาณพนธ แสวงนล. 2549. การศกษาและจดท าแบบจ าลองเครองตะบนน า . ปรญญานพนธ ปรญญาตร. มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน,นครปฐม.

มณฑล สขใส. (ม.ป.ป.). การหาคาแรงเสยดทานของการไหลในทอ. แหลงทมา : http://pirun.ku.ac.th/~ g4765306/fluid_mech/head_loss.htm [14 มนาคม 2553]

มนตร พรณเกษตร. 2547. กลศาสตรของไหล. สถตยศาสตรของไหล ภาควชาวศวกรรมเครองกล.คณะ วศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน,นครปฐม.

มหาวทยาลยมหดล.(ม.ป.ป.).อตราเรวคาบและความถของคลน.แหลงทมา http://www.atom.rmutphysics.com/charud/scibook/wave5/equation/equation.html,[26เมษายน 2553]

มหาวทยาลยราชมงคลมงคล. 2550 . บทท 6 กลศาสตรของไหล. แหลงทมา : http://www.rmutphysics.com/ charud/scibook/nuch/introphysics/6.pdf, [15 มนาคม 2553]

วบลย บญยธโรกล. 2529 .ปมน าและระบบสบน า. ภาควชาวศวกรรมชลประทาน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน, นครปฐม.

อครเดช อรรถจนดา.2533.หลกเบองตนของพดลมและเครองสบ.ภาควชาวศวกรรมเกษตร. คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาเกษตรศาสตร วทยาเขตก าแพงแสน, นครปฐม.

Logos.2552. Pulser Pump .Pulser pump.แหลงทมา:http://lanpanya.com/wash/archives/663, 20 มนาคม 2553.


74

ภาคผนวก ก

ตารางผลการทดลอง

75

ตารางภาคผนวกท 5.2 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนทสง 1 เมตร ครงท 1

สถานทท าการทดลอง อาคารปฏบตการชลประทาน วนทท าการทดลอง 18 กมภาพนธ 2553 จดท าโดย...1.น.ส.ขนษฐา ศรจรรยา รหสนสต 49241896 2.น.ส.สชาดา เกตโชต รหสนสต 49242167

ครงท เวลา (สะสม)

เวลา/รอบ

ปรมาณน าทได

ปรมาณน าเขา

ปรมาณน าทใชยกตวปม

ปรมาณน าทสญเสย

ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 1 0:01:26 86 86 320 480.42 54900 160.42 17.00 2 0:02:56 176 90 334 480.42 54900 146.42 17.00 3 0:04:25 265 89 296 452.16 53100 156.16 16.00 4 0:05:55 355 90 322 480.42 54900 158.42 17.00 5 0:07:32 452 97 308 466.29 54000 158.29 16.50 6 0:09:04 544 92 302 466.29 54000 164.29 16.50 7 0:10:34 634 90 294 452.16 53100 158.16 16.00 8 0:12:08 728 94 330 480.42 54900 150.42 17.00 9 0:13:43 823 95 304 466.29 54000 162.29 16.50

10 0:15:19 919 96 324 480.42 54900 156.42 17.00 11 0:16:50 1010 91 310 480.42 54900 170.42 17.00 12 0:18:23 1103 93 302 466.29 54000 164.29 16.50 13 0:19:54 1194 91 322 480.42 54900 158.42 17.00 14 0:21:32 1292 98 320 480.42 54900 160.42 17.00 15 0:23:03 1383 91 314 466.29 54000 152.29 16.50 16 0:24:37 1477 94 340 480.42 54900 140.42 17.00 17 0:26:11 1571 94 329 480.42 54900 151.42 17.00 18 0:27:41 1611 90 328 480.42 54900 152.42 17.00 19 0:29:19 1759 98 308 466.29 54000 158.29 16.50 20 0:30:49 1849 90 312 466.29 54000 154.29 16.50 21 0:32:20 1940 91 316 466.29 54000 150.29 16.50

76

ตารางภาคผนวกท 5.2 (ตอ)







ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 22 0:33:48 2028 88 320 480.42 54900 160.42 17.00 23 0:35:21 2121 93 338 480.42 54900 142.42 17.00 24 0:36:51 2211 90 328 480.42 54900 152.42 17.00 25 0:38:25 2315 94 332 480.42 54900 148.42 17.00 26 0:39:58 2398 93 316 466.29 54000 150.29 16.50 27 0:41:33 2493 95 324 480.42 54900 156.42 17.00 28 0:43:08 2588 95 316 466.29 54000 150.29 16.50 29 0:44:43 2683 95 328 480.42 54900 152.42 17.00 30 0:46:20 2780 97 296 452.16 53100 156.16 16.00 31 0:47:48 2868 88 308 466.29 54000 158.29 16.50 32 0:49:21 2961 93 286 452.16 53100 166.16 16.00 33 0:50:55 3055 94 316 466.29 54000 150.29 16.50 34 0:52:39 3149 94 284 452.16 53100 168.16 16.00 35 0:54:01 3241 92 306 466.29 54000 160.29 16.50 36 0:55:37 3307 96 296 452.16 53100 156.16 16.00 37 0:57:08 3428 91 308 466.29 54000 158.29 16.50 38 0:58:40 3520 92 316 480.42 54900 164.42 17.00 39 1:00:13 3613 93 312 466.29 54000 154.29 16.50

ผลรวม 3613 12265 18354.87 6089.87 คาเฉลย 92.64 314.49 470.64 54277 156.15 16.65

ปรมาณน าทไดทงหมด 12265.00 ml/hr 294.36 l/day

น าหนกของน า 12.31 kg อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบ

ปรมาณน าทสญเสย 172.591

77

ตารางผนวกท 5.3 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนสง 1 เมตร ครงท 2








ระยะยก


10 0:15:21 921 89 324 480.42 54900 156.42 17.00 11 0:16:53 1013 92 302 466.29 54000 164.29 16.50 12 0:18:26 1106 93 320 480.42 54900 160.42 17.00 13 0:20:00 1200 94 310 466.29 54000 156.29 16.50 14 0:21:32 1292 92 302 466.29 54000 164.29 16.50 15 0:23:10 1390 98 320 480.42 54900 160.42 17.00 16 0:24:44 1484 94 318 466.29 54000 148.29 16.50 17 0:26:20 1580 96 308 452.16 53100 144.16 16.00 18 0:27:56 1676 96 308 452.16 53100 144.16 16.00 19 0:29:33 1773 97 318 466.29 54000 148.29 16.50 20 0:31:06 1866 93 312 466.29 54000 154.29 16.50 21 0:32:38 1958 92 278 452.16 53100 174.16 16.00 22 0:34:06 2046 88 296 452.16 53100 156.16 16.00

78

ตารางผนวกท 5.3 (ตอ)







ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:35:37 2137 91 322 480.42 54900 158.42 17.00 24 0:37:12 2232 95 278 452.16 53100 174.16 16.00 25 0:38:47 2327 95 316 466.29 54000 150.29 16.50 26 0:40:19 2419 92 318 466.29 54000 148.29 16.50 27 0:41:54 2514 95 290 452.16 53100 162.16 16.00 28 0:43:25 2605 91 314 466.29 54000 152.29 16.50 29 0:44:57 2697 92 298 452.16 53100 154.16 16.00 30 0:46:32 2792 95 288 452.16 53100 164.16 16.00 31 0:48:04 2884 92 294 452.16 53100 158.16 16.00 32 0:49:35 2975 91 316 466.29 54000 150.29 16.50 33 0:51:10 3070 95 310 466.29 54000 156.29 16.50 34 0:52:44 3164 94 275 452.16 53100 177.16 16.00 35 0:54:19 3259 95 316 466.29 54000 150.29 16.50 36 0:55:49 3349 90 326 480.42 54900 154.42 17.00 37 0:57:20 3440 91 294 452.16 53100 158.16 16.00 38 0:58:48 3528 88 330 480.42 54900 150.42 17.00 39 1:00:18 3618 90 312 480.42 54900 168.42 17.00

ผลรวม 3618 11983 18142.92 6159.92 คาเฉลย 92.77 307.26 465.20 53930.77 157.95 16.46

ปรมาณน าทไดทงหมด 11983 ml/hr 287.592 l/day

น าหนกของน า 12.00 kg อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบ ปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน า 175.52

1

79

ตารางผนวกท 5.4 ผลการทดลอง เครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนสง 1 เมตร ครงท 3








ระยะยก


10 0:15:11 911 92 308 466.29 54000 158.29 16.50 11 0:16:41 1001 90 318 480.42 54900 162.42 17.00 12 0:18:15 1095 94 312 480.42 54900 168.42 17.00 13 0:19:49 1189 94 302 466.29 54000 164.29 16.50 14 0:21:15 1275 86 294 452.16 53100 158.16 16.00 15 0:22:45 1365 90 330 480.42 54900 150.42 17.00 16 0:24:19 1459 94 304 466.29 54000 162.29 16.50 17 0:25:48 1548 89 324 480.42 54900 156.42 17.00 18 0:27:20 1640 92 310 480.42 54900 170.42 17.00 19 0:28:50 1730 90 302 466.29 54000 164.29 16.50 20 0:30:24 1824 94 278 452.16 53100 174.16 16.00 21 0:31:58 1918 94 316 480.42 54900 164.42 17.00 22 0:33:30 2010 92 318 480.42 54900 162.42 17.00

80








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:34:58 2098 88 290 452.16 53100 162.16 16.00 24 0:36:25 2185 87 314 480.42 54900 166.42 17.00 25 0:37:55 2275 90 298 466.29 54000 168.29 16.50 26 0:39:21 2361 86 328 480.42 54900 152.42 17.00 27 0:40:53 2453 92 296 466.29 54000 170.29 16.50 28 0:42:22 2542 89 308 466.29 54000 158.29 16.50 29 0:43:56 2636 94 286 466.29 54000 180.29 16.50 30 0:45:29 2729 93 316 480.42 54900 164.42 17.00 31 0:46:53 2813 84 284 466.29 54000 182.29 16.50 32 0:48:22 2902 89 306 466.29 54000 160.29 16.50 33 0:49:48 2988 86 316 480.42 54900 164.42 17.00 34 0:51:18 3078 90 310 466.29 54000 156.29 16.50 35 0:52:50 3170 92 275 452.16 53100 177.16 16.00 36 0:54:18 3258 88 316 466.29 54000 150.29 16.50 37 0:55:46 3346 88 326 480.42 54900 154.42 17.00 38 0:57:16 3436 90 294 452.16 53100 158.16 16.00 39 0:58:47 3527 91 316 480.42 54900 164.42 17.00 40 1:00:16 3616 89 328 480.42 152.42 17.0

ผลรวม 3530 12305 18374.652 6521.81 คาเฉลย 90.51 307.63 471.14 54263.08 163.05 16.66

ปรมาณน าทไดทงหมด 12305 ml/hr 295.32 l/day


1

81


สถานทท าการทดลอง.....อาคารปฏบตการชลประทาน วนทท าการทดลอง 18 กมภาพนธ 2553 จดท าโดย...1.น.ส.ขนษฐา ศรจรรยา รหสนสต 49241896 2.น.ส.สชาดา เกตโชต รหสนสต 49242167







ระยะยก


10 0:19:10 1150 117 188 452.160 54000 264.160 16.0 11 0:21:10 1270 120 166 452.160 54000 286.160 16.0 12 0:23:10 1390 120 171 435.204 53460 264.204 15.4 13 0:25:11 1511 121 177 438.030 53640 261.030 15.5 14 0:27:10 1630 119 161 426.726 53280 265.726 15.1 15 0:29:14 1754 124 201 466.290 54540 265.290 16.5 16 0:31:14 1874 120 196 457.812 54180 261.812 16.2 17 0:33:19 1999 125 188 452.160 54000 264.160 16.0 18 0:35:16 2116 117 171 452.160 54000 281.160 16.0 19 0:37:18 2238 122 183 452.160 54000 269.160 16.0 20 0:39:23 2363 125 164 452.160 54000 288.160 16.0 21 0:41:20 2486 123 208 466.290 54540 258.290 16.5 22 0:43:18 2598 112 204 457.812 54180 253.812 16.2

82








ระยะยก


ผลรวม 3659 5864 14144.13 คาเฉลย 118.03 189.16 456.26 54157 267.10 16.15



1

83









ระยะยก


10 0:19:58 1198 121 202 463.464 54360 261.464 16.4 11 0:22:01 1321 123 196 446.508 53820 250.508 15.8 12 0:23:55 1435 114 188 438.030 53640 250.030 15.5 13 0:25:56 1556 121 201 452.160 54000 251.160 16.0 14 0:27:53 1673 117 179 438.030 53640 259.030 15.5 15 0:29:50 1790 117 183 438.030 53640 255.030 15.5 16 0:31:51 1911 121 189 438.030 53640 249.030 15.5 17 0:33:54 2034 123 194 446.508 53820 252.508 15.8 18 0:35:45 2145 111 203 452.160 54000 249.160 16.0 19 0:37:59 2269 124 212 469.116 54540 257.116 16.6 20 0:39:50 2390 121 178 438.030 53640 260.030 15.5 21 0:41:53 2513 123 185 438.030 53640 253.030 15.5 22 0:43:54 2634 121 196 438.030 53640 242.030 15.5

84








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:45:54 2754 120 202 457.812 54180 255.812 16.2 24 0:47:51 2871 117 188 438.030 53640 250.030 15.5 25 0:49:51 2991 120 198 452.160 54000 254.160 16.0 26 0:51:15 3111 120 182 438.030 53640 256.030 15.5 27 0:53:54 3234 123 202 457.812 54180 255.812 16.2 28 0:55:58 3358 124 208 466.290 54540 258.290 16.5 29 0:57:58 3478 120 182 438.030 53640 256.030 15.5 30 1:02:00 3602 124 206 466.290 54540 260.290 16.5

ผลรวม 3602 5799 13403.718 คาเฉลย 120.07 193.30 446.79 53856 253.49 15.81


น าหนกของน า 5.85 kg อตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบ

ปรมาณน าทสญเสย 278.611

85


สถานทท าการทดลอง อาคารปฏบตการชลประทานวนทท าการทดลอง 18 กมภาพนธ 2553 จดท าโดย...1.น.ส.ขนษฐา ศรจรรยา รหสนสต 49241896 2.น.ส.สชาดา เกตโชต รหสนสต 49242167





ปรมาณน าทใชยกปม


ระยะยก


10 0:19:09 1149 108 180 440.856 53640 260.856 15.60 11 0:21:10 1270 121 196 446.508 53820 250.508 15.80 12 0:23:03 1383 113 188 438.030 53640 250.030 15.50 13 0:25:01 1501 118 194 446.508 53820 252.508 15.80 14 0:26:53 1613 112 169 438.030 53640 269.030 15.50 15 0:28:53 1733 120 204 460.638 54360 256.638 16.30 16 0:30:52 1852 119 176 443.682 53820 267.682 15.70 17 0:32:45 1965 113 188 440.856 53640 252.856 15.60 18 0:34:42 2082 117 190 440.856 53640 250.856 15.60 19 0:36:35 2195 113 164 438.030 53640 274.030 15.50 20 0:38:32 2312 117 182 438.030 53640 256.030 15.50 21 0:40:21 2421 109 176 438.030 53640 262.030 15.50 22 0:42:21 2541 120 200 452.160 54000 252.160 16.00

86








ระยะยก


ผลรวม 3494 5626 13352.85 คาเฉลย 116.47 187.53 445.10 53820 257.47 15.75


น าหนกของน า 5.90 kg อตราสวนระหวางปรมาณน าทได

กบปรมาณน าทสญเสย 286.991

87









ระยะยก


10 0:23:44 1424 141 40 395.640 53100 355.640 14.0 11 0:26:08 1568 144 58 443.682 54540 385.682 15.7 12 0:28:24 1704 136 60 446.508 54900 386.508 15.8 13 0:30:47 1847 143 56 438.030 54360 382.030 15.5 14 0:33:08 1988 141 38 395.640 53100 357.640 14.0 15 0:35:30 2130 142 42 395.640 53100 353.640 14.0 16 0:37:49 2269 139 48 412.596 53640 364.596 14.6 17 0:40:09 2409 140 50 423.900 54000 373.900 15.0 18 0:42:32 2552 143 51 423.900 54000 372.900 15.0 19 0:44:51 2691 139 38 395.640 53100 357.640 14.0 20 0:47:12 2832 141 44 401.292 53280 357.292 14.2 21 0:49:39 2979 147 52 432.378 54180 380.378 15.3 22 0:52:04 3124 145 48 412.596 53640 364.596 14.6

88








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:54:24 3264 140 50 423.900 54000 373.900 15.0 24 0:56:42 3402 138 34 395.640 53100 361.640 14.0 25 0:59:01 3541 139 40 395.640 53100 355.640 14.0 26 1:00:24 3684 143 36 395.640 53100 359.640 14.0

ผลรวม 3684.00 1194.00 10710.540 คาเฉลย 141.69 45.92 411.94 53605 366.02 14.58




89


สถานทท าการทดลอง อาคารปฏบตการชลประทาน วนทท าการทดลอง21 กมภาพนธ 2553 จดท าโดย...1.น.ส.ขนษฐา ศรจรรยา รหสนสต 49241896 2.น.ส.สชาดา เกตโชต รหสนสต 49242167







ระยะยก


10 0:23:38 1418 143 55 438.030 54360 383.030 15.5 11 0:26:01 1561 143 46 415.422 53640 369.422 14.7 12 0:28:21 1701 140 38 395.640 53100 357.640 14.0 13 0:30:43 1843 142 46 412.596 53640 366.596 14.6 14 0:33:07 1987 144 44 395.640 53100 351.640 14.0 15 0:35:20 2120 133 34 395.640 53100 361.640 14.0 16 0:37:47 2267 147 39 395.640 53100 356.640 14.0 17 0:40:06 2406 139 52 429.552 54180 377.552 15.2 18 0:42:25 2545 139 48 409.770 53460 361.770 14.5 19 0:44:46 2686 141 50 423.900 54000 373.900 15.0 20 0:47:10 2830 144 52 435.204 54360 383.204 15.4 21 0:49:30 2970 140 44 432.378 54180 388.378 15.3 22 0:51:55 3115 145 46 423.900 54000 377.900 15.0

90








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:54:15 3255 140 50 423.900 54000 373.900 15.0 24 0:56:39 3399 144 42 409.770 53460 367.770 14.5 25 0:58:59 3539 140 49 423.900 54000 374.900 15.0 26 1:01:14 3674 135 38 395.640 53100 357.640 14.0

ผลรวม 3674.00 1165.00 10730.322 คาเฉลย 141.31 44.81 412.70 53612 367.90 14.60




91









ระยะยก


10 0:23:29 1409 140 41 395.640 53100 354.640 14.0 11 0:25:50 1550 141 47 404.118 53280 357.118 14.3 12 0:29:10 1690 140 40 395.640 53100 355.640 14.0 13 0:31:29 1829 139 42 395.640 53100 353.640 14.0 14 0:33:44 1964 135 37 395.640 53100 358.640 14.0 15 0:36:08 2108 144 52 429.552 54180 377.552 15.2 16 0:38:38 2248 140 49 412.596 53640 363.596 14.6 17 0:40:46 2386 138 36 395.640 53100 359.640 14.0 18 0:43:05 2525 139 53 432.378 54180 379.378 15.3 19 0:45:26 2666 141 48 409.770 53460 361.770 14.5 20 0:47:43 2803 137 49 409.770 53460 360.770 14.5 21 0:50:02 2942 139 52 423.900 54000 371.900 15.0

92








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 22 0:52:22 3082 140 42 401.292 53280 359.292 14.2 23 0:54:42 3222 140 48 409.770 53460 361.770 14.5 24 0:56:00 3360 138 39 395.640 53100 356.640 14.0 25 0:58:17 3497 137 42 395.640 53100 353.640 14.0 26 1:00:37 3637 140 40 395.640 53100 355.640 14.0

ผลรวม 3637.00 1154.00 10546.632 คาเฉลย 139.88 44.38 405.64 53398 361.26 14.35




93

ตารางผนวกท 5.11 ผลการทดลองเครองสบน าพลงงานคลนสบน าขนสง 3.2 เมตร ครงท 1








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 1 0:02:18 138 138 9.0 367.380 54900 358.380 13.0 2 0:04:34 274 136 7.5 353.250 54000 345.750 12.5 3 0:06:54 414 140 8.5 367.380 54900 358.880 13.0 4 0:09:13 553 139 4.5 339.120 53100 334.620 12.0 5 0:11:33 693 140 10.0 367.380 54900 357.380 13.0 6 0:13:51 831 138 4.5 339.120 53100 334.620 12.0 7 0:16:06 966 135 5.0 339.120 53100 334.120 12.0 8 0:18:25 1105 139 6.5 339.120 53100 332.620 12.0 9 0:20:46 1246 141 7.5 353.250 54000 345.750 12.5

10 0:23:11 1391 145 6.0 339.120 53100 333.120 12.0 11 0:25:30 1530 139 7.5 353.250 54000 345.750 12.5 12 0:27:45 1665 135 10.5 367.380 54900 356.880 13.0 13 0:30:03 1803 138 8.0 353.250 54000 345.250 12.5 14 0:32:23 1943 140 9.0 367.380 54900 358.380 13.0 15 0:34:48 2088 145 8.5 367.380 54900 358.880 13.0 16 0:37:06 2226 138 8.0 353.250 54000 345.250 12.5 17 0:39:30 2370 144 5.5 339.120 53100 333.620 12.0 18 0:41:52 2512 142 5.0 339.120 53100 334.120 12.0 19 0:44:11 2651 139 9.5 367.380 54900 357.880 13.0 20 0:46:31 2790 139 4.5 339.120 53100 334.620 12.0 21 0:48:47 2927 137 7.0 353.250 54000 346.250 12.5 22 0:51:07 3067 140 7.5 353.250 54000 345.750 12.5

94








ระยะยก

นาท วนาท วนาท ml ml ml ml cm 23 0:53:25 3205 138 5.0 339.120 53100 334.120 12.0 24 0:55:43 3349 144 5.5 339.120 53100 333.620 12.0 25 0:57:58 3484 135 6.0 339.120 53100 333.120 12.0 26 1:00:17 3623 139 7.5 353.250 54000 345.750 12.5

ผลรวม 3623.00 183.50 9127.980 คาเฉลย 139.35 7.06 351.08 53861.54 344.02 12.42




95









ระยะยก


10 0:23:16 1396 139 9.0 367.380 54900 358.380 13.0 11 0:25:38 1538 142 8.0 367.380 54900 359.380 13.0 12 0:27:53 1673 135 6.5 353.250 54000 346.750 12.5 13 0:30:14 1814 141 4.5 353.250 54000 348.750 12.5 14 0:32:38 1958 144 9.0 367.380 54900 358.380 13.0 15 0:34:55 2095 137 8.0 367.380 54900 359.380 13.0 16 0:37:09 2229 134 7.5 353.250 54000 345.750 12.5 17 0:39:29 2369 140 7.0 353.250 54000 346.250 12.5 18 0:41:50 2510 141 11.0 367.380 54900 356.380 13.0 19 0:44:11 2651 141 9.5 367.380 54900 357.880 13.0 20 0:46:28 2788 137 5.5 353.250 54000 347.750 12.5 21 0:48:47 2927 139 6.5 353.250 54000 346.750 12.5 22 0:51:06 3066 139 8.0 367.380 54900 359.380 13.0

96








ระยะยก


ผลรวม 3624.00 195.00 9368.190 คาเฉลย 139.38 7.50 360.32 54450 352.82 12.75



กบปรมาณน าทสญเสย 72601

97









ระยะยก


10 0:23:19 1399 144 6.00 339.120 53100 333.120 12.0 11 0:25:41 1541 142 9.50 367.380 54900 357.880 13.0 12 0:28:03 1683 142 7.50 353.250 54000 345.750 12.5 13 0:30:20 1820 137 9.00 367.380 54900 358.380 13.0 14 0:32:38 1958 138 7.50 339.120 53100 331.620 12.0 15 0:35:02 2102 144 8.50 367.380 54900 358.880 13.0 16 0:37:23 2243 141 8.50 367.380 54900 358.880 13.0 17 0:39:43 2383 140 5.50 339.120 53100 333.620 12.0 18 0:42:00 2520 137 6.00 339.120 53100 333.120 12.0 19 0:44:18 2658 138 4.50 339.120 53100 334.620 12.0 20 0:46:38 2798 140 7.00 353.250 54000 346.250 12.5 21 0:49:02 2942 144 10.50 367.380 54900 356.880 13.0 22 0:51:24 3084 142 8.00 367.380 54900 359.380 13.0

98








ระยะยก


ผลรวม 3641.00 193.50 9170.370 คาเฉลย 140.04 7.44 352.71 53965 345.26 12.48




99

ภาคผนวก ข

การวเคราะหผลการทดลอง

100

ผลการวเคราะหของเครองสบน าพลงงานคลน

การค านวณแรงลอยตว

ปรมาตรทน 1 ทน = พนทหนาตดของทอ × ความยาวของทอ

ปรมาตรทน 1 ทน = 0.2920.0894

π

= -3101.81 m3

ปรมาตรทน 6 ทน = 63101.81 -

= 0.010825 m3 = 10.825 litre เปรยบเทยบกบน าหนกจะได = 10.825 litre = 10.825 kg

ปรมาตรทน 1 ทน ทฝาครอบ = 0.1620.0994π

= 3101.23 m3

ปรมาตรทนทฝาครอบ 6 ทน = 63101.23

= 0.0073897 m3 = 7.3897 litre

ปรมาตรลกลอยทใชดงสลก 2 ลก = 3r34π

= 230.06534

π

= 2101.15 3

ปรมาตรลกลอยทใชดงสลก = 3102.30021

= 1.15 kg แรงลอยตวทงหมด = 1.157.389710.825 = 19.364 kg น าหนกของตวปมและทนลอย = 8.63 kg

น าหนกน าเมอปมอยในน า = 0.85 kg แรงลอยตวสทธ = 0.858.6319.364

= 9.884 kg

101

ค านวณแรงดนทเกดขนจรงจากการทดลอง

จาก hP ρ

3.08551000P 3085.5P Kg/m2.

APF 20.061

43085.5F

π

9.017F kg. แรงดนทเกดขนจรงจากการทดลอง = 9.017 kg.

ค านวณความสงของน า

APF 20.061

4h10009.884

π

3.383h m. ความสงของน า = 3.383 m.

ค านวณประสทธภาพการท างานเครองสบน าพลงงานคลน

= 100%3.3833.20

= 94.59%

ค านวณอตราสวนระหวางปรมาณน าทไดกบปรมาณน าทใชยกตวเครองสบน า

1/ = 5360545.92

1

=

1167.361

102

ภาพทผนวก5.1 แรงตางๆภายในแบบจ าลองเครองสบน าพลงงานคลน

ค านวณ Performance Chart ของเครองสบน าพลงงานคลน

จากแรงลอยตวสทธทค านวณได = 9.89 kg. ประสทธภาพกลไกการท างาน = 94.59% = 0.946 จ านวนทนลอยทใชในการทดลอง 6 ทน ดงนน แฟกเตอรทใชเทยบหาระยะความสงในการสบน าทควรจะเปน

= 6

9.89

= 1.648 เมอตองการค านวณทระดบความสงท 6 m.

ระยะความสงทควรจะเปน = 0.946

6

= 6.34 .

103

หาแรงลอยตวทระยะความสง 6 m.

=

20.0614

10006.34π

= 18.54 kg. หาจ านวนทนลอยทจะตองใชทระยะความสง 6 m.

= 1.64818.54

= 11.25 ทน ดงนน จ านวนทนลอยทจะตองใชทระยะความสง 6 m. เทากบ 12 ทน จากการค านวณไดตารางเทยบคณสมบตของเครองสบน าพลงงานคลน ดงน

ความสง (m)

ความสงทควรจะเปน(m.)

แรงลอยตว (kg.)

จ านวนทนลอย (ทน)

6 6.34 18.54 11.25 5.5 5.81 17.00 10.31 5 5.29 15.45 9.38

4.5 4.76 13.91 8.44 4 4.23 12.36 7.50

3.5 3.70 10.82 6.56 3.2 3.38 9.89 6.00 3 3.17 9.27 5.63

2.5 2.64 7.73 4.69 2 2.11 6.18 3.75

1.5 1.59 4.64 2.81 1 1.06 3.09 1.88

ตารางท 5.1 คณสมบตของเครองสบน าพลงงานคลนจากการค านวณ

104

ค านวณคาไ ทใชเปรยบเทยบระหวางการใชเครองสบน าใชไ ากบเครองสบน าพลงงานคลน

เลอกใชเครองสบน าทใชไฟฟารน HURRICANE 150 ทใชไฟ 150 วตต สามารถสบน าได 20 ลตร/ชวโมง

โดยคดทคาไฟหนวยละ 5 บาท ค านวณทการเปดเครองสบน าไฟฟาท 40 นาทใน 1 วน ซงเทากบ 0.67

ชวโมง และจะไดน าเทากบ 800 ลตรในหนงวน ซงเทยบกบการเปดเครองสบน าพลงงานคลนในหนงวนท

จะไดปรมาณน า 788.6 ลตรในหนงวน

ดงนนคาไฟ = 51000

0.67150

= 0.5 บาท/วน

= 15 บาท/เดอน

= 182.5 บาท/ป

งบประมาณทใชส าหรบตวเครองสบน าพลงงานคลน

งบประมาณเฉพาะตวเครองสบน าพลงงานคลนทใชสแตนเลสเปนวสด 3,500 บาท งบประมาณทงหมดตลอดการวจย 30,000 บาท

105

ภาคผนวก ค

ภาพอปกรณและสวนประกอบของเครองสบน าพลงงานคลน

106

ค.1. เครองสบน าพลงงานคลนทผลตจากทอ PVC

ภาพผนวกท ค.1.1 อปกรณทใช

ภาพผนวกท ค.1.2 Check Vale

107

ภาพผนวกท ค.1.3 ลกสบและแกนลกสบ

ภาพผนวกท ค.1.4 ตวเครองสบน า

108

ภาพผนวกท ค.1.5 ทนลอย

ภาพผนวกท ค.1.6 เครองสบน าทประกอบสมบรณพรอมใชงาน

109

ค.2 เครองสบน าพลงงานคลนทผลตจากทอสแตนเลส

ภาพผนวกท ค.2.1 ลกสบกบตวเครองสบน า

ภาพผนวกท ค.2.1 ทนลอย

110

ภาพผนวกท ค.2.2 เครองสบน าทประกอบสมบรณ

ภาพผนวกท ค.2.3 การทดลองเครองสบน า

111

ภาคผนวก ง

ภาพการจดท าเครองสบน าพลงงานคลน

112

ง.1 เครองสบน าพลงงานคลนทผลตจากทอ PVC

ภาพผนวกท ง.1.1 ตดทอ PVC ขนาดตางๆ

ภาพผนวกท ง.1.2 ประกอบตวทนลอย

113

ภาพผนวกท ง.1.3 แบบการประกอบตวเครองสบน าพลงคลน

ภาพผนวกท ง.1.4 หลงการประกอบตวเครองสบน าพลงงานคลน

114

ภาพผนวกท ง.1.5 การน าตวเครองสบน ากบตวทนลอยมาประกอบกน

115

ง.2 เครองสบน าพลงงานคลนทผลตจากทอสแตนเลส

ภาพผนวกท ง.2.1 ทอ PVC ทตามขนาดทวดไวเพอน ามาใชเปนทนลอย

ภาพผนวกท ง.2.2 การประกอบตวทนลอย

116

ภาพผนวกท ง.2.3 การประกอบตวเครองสบน ากบตวทนลอยเขาดวยกน

ภาพผนวกท ง.2.4 การน าเครองสบน าพลงงานคลนออกแสดงในงานเกษตร ก าแพงแสน ปพ.ศ. 2552

โครงงานวิศวกรรมชลประทาน · 2013-03-31 ·...

Documents

Transcript of โครงงานวิศวกรรมชลประทาน · 2013-03-31 ·...