| รหัสโครงการ : | R000000333 |
| ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : | การเพิ่มประสิทธิภาพและเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานในกระบวนการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม: กรณีศึกษาชุมชนบ้านหัวกระทุ่ม ตำบลพิกุล อำเภอชุมแสง จังหวัดนครสวรรค์ |
| ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : | Improvement efficiency and Comparing of Energy Consumption in Ethanol Mash Production from Cassava Chip and Molasses with Solar Energy Ethanol Distillation: Cause of Banhuakatoom community Tambol phikoon Amphur Chumsaeng, Nakhon Sawan. |
| คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : | มันสำปะหลัง, กากน้ำตาล, การกลั่นเอทานอล, พลังงานแสงอาทิตย์ |
| หน่วยงานเจ้าของโครงการ : | คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | โครงการวิจัยเดี่ยว |
| ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : | ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย |
| ประเภทโครงการ : | โครงการวิจัยใหม่ |
| สถานะของโครงการ : | propersal |
| งบประมาณที่เสนอขอ : | 444200 |
| งบประมาณทั้งโครงการ : | 444,200.00 บาท |
| วันเริ่มต้นโครงการ : | 01 ธันวาคม 2559 |
| วันสิ้นสุดโครงการ : | 30 พฤศจิกายน 2560 |
| ประเภทของโครงการ : | งานวิจัยบูรณาการ |
| กลุ่มสาขาวิชาการ : | วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี |
| สาขาวิชาการ : | สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย |
| กลุ่มวิชาการ : | อื่นๆ |
| ลักษณะโครงการวิจัย : | ระดับชาติ |
| สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : | ไม่สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ |
| สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : | ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ |
| นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : | ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา |
| เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : | ไม่เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต |
| ความสำคัญและที่มาของปัญหา : | พลังงานนับเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐานของมนุษย์และเป็นปัจจัยพื้นฐานการผลิตในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม นับตั้งแต่สมัยปฏิวัติอุตสาหกรรม เป็นต้นมา อัตราการใช้พลังงานของมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทุกปี จนก่อให้เกิดเหตุการณ์ที่เรียกว่า“วิกฤตการณ์พลังงาน”ซึ่งสาเหตุของการขาดแคลนเชื้อเพลิงก็คืออัตราการเพิ่มของการใช้มากกว่าอัตราการเพิ่มของการผลิต และการลดอัตราการผลิตของกลุ่มประเทศผู้ผลิตน้ำมัน จนทำให้เกิดวิกฤติการณ์น้ำมันขึ้นในปี พ.ศ. 2516 เป็นต้นมา ทำให้ประเทศกำลังพัฒนาที่ต้องพึ่งพาน้ำมันดิบจากต่างประเทศ เป็นพลังงานในการพัฒนาประเทศต้องก็ประสบปัญหา ซึ่งมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศอย่างมากในปัจจุบันพลังงานส่วนใหญ่ได้มาจากพลังงานฟอสซิลได้แก่ น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งนับวันจะหมดไปและมีราคาสูงขึ้น จำเป็นต้องหาแหล่งพลังงานใหม่เพื่อนำมาใช้ทดแทน พลังงานดังกล่าว ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สำคัญและไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม จึงเหมาะสมที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนของประเทศไทยในอนาคตจากการที่ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมมีวัตถุดิบสำหรับผลิตเอทานอลมากมายมี แนวความคิดในการใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิง เริ่มขึ้นตั้งแต่ปี พ.ศ. 2522 เพื่อทดแทนน้ำมันเชื้อเพลิง ที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ในขณะนั้นประเทศประสบกับปัญหาน้ำมันเชื้อเพลิงราคาแพงและมันสำปะหลังมีราคาถูก รัฐบาลได้ทำการทดลองนำเอามันสำปะหลังมาผ่านกระบวนการกลั่นเป็นเอทานอลความบริสุทธิ์ 95% นำมาผสมกับแก๊สโซลีนเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ ปรากฏว่าได้ผลดีเป็นที่น่าพอใจ จึงมีโครงการที่จะจัดตั้งโรงงานผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังขนาด 150,000 ลิตรต่อวันในพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เนื่องจากพื้นที่ดังกล่าวมีการปลูกมันสำปะหลัง และมีผลผลิตเป็นจำนวนมาก แต่จากนั้นโครงการดังกล่าวก็เงียบหายไปจนกระทั่ง ปี พ.ศ. 2528 จากแนวพระราชดำริในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ที่ทรงเล็งเห็นว่าประเทศไทยอาจประสบกับปัญหาการขาดแคลนน้ำมัน และปัญหาพืชผลทางการเกษตรมีราคาตกต่ำ จึงทรงมีพระราชดำริให้โครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดา ศึกษาถึงการนำอ้อยมาแปรรูปเป็นแอลกอฮอล์ โดยการนำแอลกอฮอล์ที่ผลิตได้นี้มาผสมกับน้ำมันเบนซินผลิตเป็นน้ำมัน “แก๊สโซฮอล์” (gasohol) จากแนวพระราชดำริดังกล่าวทำให้มีการตื่นตัวและให้ความสนใจในการคิดค้นผลิตพลังงานทดแทนจากพืชเป็นอย่างมาก
ด้วยเหตุผลดังกล่าวข้างต้น คณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม และ ทดสอบเปรียบเทียบวิเคราะห์ค่าการใช้พลังงานของการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและ กากน้ำตาล และวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม เพื่อเป็นการพัฒนานวัตกรรมทางด้านเครื่องผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ดังนั้นการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วมนี้ จึงเป็นแผนการวิจัยที่มีความสำคัญต่อการแก้ปัญหาในด้านราคาน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มสูงขึ้นและเพิ่มแนวทางพลังงานทางเลือกให้มีมากขึ้นและใช้พลังงานที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น |
| จุดเด่นของโครงการ : | งานวิจัยนี้ได้มีแนวคิดที่ในการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม และ ทดสอบเปรียบเทียบวิเคราะห์ค่าการใช้พลังงานของการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและ กากน้ำตาล และวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม เพื่อเป็นการพัฒนานวัตกรรมทางด้านเครื่องผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ดังนั้นการออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วมนี้ จึงเป็นแผนการวิจัยที่มีความสำคัญต่อการแก้ปัญหาในด้านราคาน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มสูงขึ้นและเพิ่มแนวทางพลังงานทางเลือกให้มีมากขึ้นและใช้พลังงานที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น |
| วัตถุประสงค์ของโครงการ : | 1. เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
2. เพื่อเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
3. เพื่อหาอัตราการประหยัดการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
4. เพื่อวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม |
| ขอบเขตของโครงการ : | 1 ขอบเขตพื้นที่: ชุมชนจังหวัดนครสวรรค์เก็บข้อมูลโดยการทดสอบในช่วงเวลา 9.00-17.00น.
2 ขอบเขตเวลา: ช่วงเวลาที่ดำเนินการวิจัยปี 2560
3 ขอบเขตประชากร/ กลุ่มตัวอย่าง: ชุมชนผู้สนใจในจังหวัดนครสวรรค์
4 ขอบเขตตัวแปรและเนื้อหา:
• อัตราความเข้ม Alcohol%/L.ของเอทานอลที่ได้จากการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• อัตราการใช้พลังงานการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• อัตราการประหยัดการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• ผลความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์การกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม |
| ผลที่คาดว่าจะได้รับ : | 1 ได้เครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
2 ได้ผลเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
3 ได้ผลการประหยัดการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
4 ได้ผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
5 ได้คู่มือการการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม เพื่อสามารถให้ประชาชนทั่วไปหรือชุมชนที่สนใจนำไปศึกษาและสามารถทำใช้ได้จริง |
| การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : | ประเสริฐ ศรีไพโรจน์ (2538) การกลั่นเป็นกระบวนการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอโดยใช้ความร้อนแล้วทำให้ไอควบแน่นกลับเป็นของเหลวอีก การกลั่นใช้ในการทำให้ของเหลวบริสุทธิ์ หรือใช้แยกของเหลวชนิดหนึ่งออกจากของเหลวอื่นๆ ได้ ซึ่งของเหลวเหล่านั้นจะต้องมีคุณสมบัติทางกายภาพที่เรียกว่า การระเหย แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วสารที่ระเหยง่ายจะมีความดันไอสูงที่อุณหภูมิห้อง ส่วนสารที่ไม่ระเหยจะมีความดันไอต่ำ นั่นคือสารที่ระเหยได้ง่ายจะมีความดันไอสูงกว่าแต่จุดเดือดต่ำกว่าสารที่ไม่ระเหย เราทราบแล้วว่าของแข็งและของเหลวทั้งหลายมีแนวโน้มที่จะระเหยกลายเป็นไอได้ทุกๆ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งการระเหยกลายเป็นไอจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันภายนอก เช่น เมื่อบรรจุของเหลวชนิดหนึ่งในภาชนะปิด ของเหลวนั้นจะกลายเป็นไอจนกระทั่งมีความดันไอคงที่ซึ่งเป็นความดันไอของของเหลวที่อุณหภูมินั้น ถ้าต้องการให้ของเหลวระเหยได้ตลอดเวลาหรือเกิดดีขึ้น จำเป็นต้องให้ไอเหนือของเหลวนั้นออกไป ซึ่งเป็นการลดความดันไอเหนือของเหลวนั้นนั่นเอง การกลั่นก็ใช้หลักการนี้ คือปล่อยให้ไอของสารที่ระเหยออกมา ออกไปแล้วควบแน่นเป็นของเหลว ทำให้การกลั่นดำเนินต่อไปได้ตลอดเวลา
เอกสิทธิ์ นกไทย และคณะ (2548) ได้สร้างเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์ จำนวนเครื่องผลการทดลองพบว่า อุณหภูมิในการกลั่นเฉลี่ย 65-85 oC ได้แอลกอฮอล์ที่ความเข้มข้นเฉลี่ย 70 ดีกรี จำนวน 1.8 ลิตร และหาอัตราการใช้ไฟฟ้า 1 หน่วย 1 หน่วยต่อการใช้ไฟฟ้า 1 ชั่วโมง
ทนงเกียรติ เกียรติศิริโรจน์ (2550) ในการเพิ่มความเข้มข้นแอลกอฮอล์ที่ได้จากการหมักผลิตผลทางเกษตร เช่น ข้าว หรือผลไม้ จากความเข้มข้นแอลกอฮอล์ จาก ร้อยละ 8 - 12 โดยปริมาตร ให้มีความเข้มข้นสูงขึ้น อาจเป็นร้อยละ 35-45 โดยปริมาตร เช่นในกรณีของสุรากลั่น มักจะใช้วิธีต้ม กลั่นในถังขนาดใหญ่ แบบเติมสารครั้งเดียว (batch) ทำให้ต้องใช้เวลานานในการทำให้อุณหภูมิของสารละลายมีอุณหภูมิถึงจุดเดือด ตัวอย่างเช่น กรณีสารละลายปริมาตรประมาณ 150-200 ลิตร อาจใช้เวลานาน 45 นาที- 1 ชั่วโมง และเมื่อแอลกอฮอล์ที่มีจุดเดือดต่ำเริ่มแยกตัวออกไป สารละลายในถังจะมีสัดส่วนของน้ำเพิ่มมากขึ้น เมื่อให้ความร้อนต่อไป ไอน้ำจะออกไปปะปนกับไอแอลกอฮอล์มากขึ้น ทำให้ในช่วงแรกแอลกอฮอล์ที่กลั่นได้มีความเข้มข้นสูงอาจถึง ร้อยละ 55 จากนั้นความเข้มข้นจะตกลงอย่างรวดเร็วจนถึงร้อยละละ 20 นอกจากนี้ เมื่อแอลกอฮอล์เริ่มแยกตัวออกไปและสัดส่วนของน้ำในถังเพิ่มขึ้น จะทำให้จุดเดือดของสารละลายในถังสูงขึ้น การเดือดจะยากขึ้น ถ้าเร่งอุณหภูมิจุดเดือดให้สูงขึ้นไอน้ำจะปะปนออกไปมาก ถ้ารักษาอุณหภูมิคงเดิมอัตราการกลั่นจะค่อยๆลดลง ดังนั้นระบบแบบนี้ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่กลั่นได้จะแปรเปลี่ยนตามเวลาที่กลั่นการควบคุมการทำงานเพื่อรักษาระดับความเข้มข้นในระหว่างการกลั่นทำได้ยาก และต้องเสียเวลานานในการอุ่นสารละลายให้ถึงจุดเดือด
บุณย์ฤทธิ์ ประสาทแก้ว (2550) ได้ทำโครงการหอกลั่นขนาดเล็กเพื่อแก้ไขปัญหาด้านพลังงานของประเทศไทยเนื่องจากเอทิลแอลกอฮอล์ หรือเอทานอล สามารถผลิตได้จากผลผลิตหรือเศษสิ่งเหลือทิ้งทางการเกษตรที่มีอยู่ในประเทศไทย เช่น ข้าวโพด มันสำปะหลัง กากน้ำตาล เป็นต้นในการทดลองได้ทำการออกแบบและสร้างหอกลั่นขนาดเล็กที่หม้อต้มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง35 เซนติเมตร สูง 40 เซนติเมตร และออกแบบหอกลั่นกว้าง 20 เชนติเมตร สูง 30 เซนติเมตร จำนวน 10 ชั้น จากการทดลอง ได้อัตราความเข้มข้น 91.06 เปอร์เซ็นต์
พนมกร ปึงศิริพัฒนา เป็นการศึกษาเพื่อวิเคราะห์หาสมรรถนะระบบทำน้ำร้อนแสงอาทิตย์ของระบบเทอร์โมไซฟอนวงปิด มีเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในถังเก็บน้ำร้อนที่ความสูง.0.5,1.0 และ.1.5 m ตามลำดับ ปริมาณของสารทำงานภายในตัวเก็บรังสีอาทิตย์ที่ 50,60 และ 80 เปอร์เซ็นต์ ของปริมาตรภายในตัวเก็บรังสีแสงอาทิตย์และความเข้มรังสีแสงอาทิตย์ประมาณ 557.6 และที่ระดับความสูง 0.5 m
สรญา ยงประยูร.,.นิพนธ์ เกตุจ้อย และวัฒนพงษ์ รักษ์วิเชียร ได้ศึกษาความสัมพันธ์ของอัตราการไหลของน้ำในแผงตัวรับรังสีดวงอาทิตย์ ( ) ต่อค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำความเย็นสูงสุดของเครื่องทำความเย็นขนาด 35.kw จากการศึกษาพบว่า .จาก 0.80 เป็น 0.6 lps จะส่งผลให้ค่า Cop เปลี่ยนแปลงจาก 0.52 เป็น 0.70 ซึ่งเป็นค่าใกล้เคียงกับค่า COP ของเครื่องทำความเย็นจากโรงงานผู้ผลิต
ดังนั้น สรุปได้ว่า งานวิจัยนี้สนใจที่จะศึกษาแนวทางในการนำความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ มาใช้ประโยชน์ในการเป็นพลังงานเสริมร่วมกับพลังงานความร้อนที่ได้จากเตาแม่เหล็กไฟฟ้าให้แก่หอกลั่นเอทานอลเพื่อทำการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลเพื่อเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานของการกลั่นเอทานอลจากวัสดุเหลือใช้ทางเกษตรแต่ละชนิด เพื่อก่อให้เกิดประโยชน์ในด้านการประหยัดและอนุรักษ์พลังงานและเป็นอีกแนวทางหนึ่งสำหรับการประยุกต์ใช้พลังงานให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุด |
| ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : | 8 ทฤษฎี สมมุติฐาน (ถ้ามี) และกรอบแนวความคิดของโครงการวิจัย
9. การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ (information) ที่เกี่ยวข้อง
9.1 พาราโบลิก
ตัวสะท้อนรังสี รูปพาราโบลิก (Parabolic) หรือพาราโบลอยด์ (Paraboloids) สามารถพบเห็นได้จากการประยุกต์ใช้ใน กล้องโทรทัศน์, ไฟหน้าของรถยนต์ และจานดาวเทียม ตัวรับรังสีรูปพาราโบลิกมีคุณสมบัติในการสะท้อนรังสีขนานที่ตกกระทบลงบนพื้นผิวตัวรับรังสีให้รวมกันที่จุดโฟกัสหรือกรณีตรงกันข้าม ที่ตำแหน่งกำเนิดรังสี ณ. จุดโฟกัสจะทาให้เกิดการสะท้อนของรังสีออกในลักษณะขนานรูปภาพที่แสดงด้านล่าง แสดงให้เห็นว่ารังสีขนานที่เดินทางจากทางด้านซ้ายตกกระทบกับตัวรับรังสีแล้วจะไปรวมกันที่จุดโฟกัส เพียงจุดเดียว รังสีที่สะท้อนไปรวมกัน ณ. ตำแหน่งโฟกัสนี้ความเข้มของรังสีจะมีค่ามากที่สุด
รูปที่ 9.1 The focusing action of a parabola
ที่มา : ภควัต (2551)
จากรูป คือ ตัวอย่างของพาราโบลิกสะท้อนรังสีซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีผิวหน้าสัมผัสราบเรียบ แต่สามารถประยุกต์ใช้ให้ผิวหน้าดังกล่าวมีความแบนราบหรือโค้งเว้าได้มากกว่านี้ภายใต้เงื่อนไขของสมการพาราโบลา คือ
y = ax2
เมื่อ a เป็นค่าคงที่ ความยาวโฟกัสของพาราโบลา คือ f
a = 1/(4f)
รูปที่ 9.2 Parabola - focal length = f
ที่มา : ภควัต (2551)
เมื่อโฟกัสที่พิกัด (0 , f) สมการพาราโบลาเท่ากับจากสมการข้างต้นแสดงให้เห็นได้ว่า เมื่อกำหนดให้ค่า x เป็นค่าคงที่แล้วค่า y มีค่ามากความยาวโฟกัส f จะมีค่าน้อย ในทางกลับกันถ้าต้องการให้ความยาวโฟกัส f มีค่ามาก ค่า y จะต้องมีค่าน้อยการสร้างจานพาราโบลิกที่พบเห็นทั่วไปมีด้วยกันหลายแบบ เช่น ขึ้นรูปเป็นจานพาราโบลาแบบจานเดี่ยวคล้ายกับกระทะ แบบแยกเป็นส่วนๆ คล้ายจานดาวเทียม จานพาราโบลิกที่แยกแบบเป็นส่วนๆ (ดังรูปที่ 1) แต่ล่ะส่วนจะมีความคล้ายกับส่วน โค้งเว้าของรูปพาราโบลา ซึ่งประกอบจากเส้นตรงสั้นๆหลายๆเส้น มีหลักในการพิจารณาด้วยกัน 3ประการคือ
- ความโค้งของพาราโบลิกอยู่บนจุดที่เชื่อมเส้นตรง 2 เส้น
- จุดที่เชื่อมต่อกันของแต่ละส่วนคือช่องว่างตามแนวแกน x
- ระยะทางระหว่างจุดจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่ห่างจากจุดศูนย์กลาง
9.2 การผลิตเอทานอล
กระบวนการผลิตเอทานอลประกอบด้วยกระบวนการเตรียมวัตถุดิบสำหรับผลิตเอทานอลกระบวนการหมัก และการแยกผลิตภัณฑ์เอทานอล และการทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งในขั้นตอนการเตรียมวัตถุดิบนั้น ถ้าเป็นประเภทแป้งหรือเซลลูโลส เช่นมันสำปะหลังและธัญพืช จะต้องนำไปผ่านกระบวนการย่อยแป้งหรือเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาลก่อน ด้วยการใช้กรดหรือเอนไซม์ ส่วนวัตถุดิบประเภทน้ำตาลเช่นกากน้ำตาลหรือน้ำอ้อย เมื่อปรับความเข้มข้นให้ เหมาะสมแล้วสามารถนำไปหมักได ?ในกระบวนการหมัก จะเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์โดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ยีสต์ การเลือกใช้ชนิดของเชื้อจุลินทรีย์ที่เหมาะสมกับวัตถุดิบที่นำมาหมัก จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหมัก ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมักคือ เอทิลแอลกอฮอล์หรือเอทานอลที่มีความเข้มข้นประมาณร้อยละ 8-12 โดยปริมาตรน้ำหมักที่ได้จากกระบวนการหมัก จะนำมาแยกเอทานอล ออกโดยใช้กระบวนการกลั่นลำดับส่วน ซึ่งสามารถแยกเอทานอลให้ได้ความบริสุทธิ์ ประมาณร้อยละ 95 โดยปริมาตร จากนั้นจึงเข้าสู่กรรมวิธีในการแยกน้ำโดยการใช้โมเลกูล่าร์ซีพ(molecular sieve separation) เอทานอลที่ความบริสุทธิ์ร้อยละ 95 จะผ่านเข้าไปในหอดูดซับที่บรรจุตัวดูดซับประเภทซีโอไลต์ โมเลกุลของเอทานอลจะไหลผ่านช่องว่างของซีโอไลต์ออกไปได้ แต่โมเลกุลของน้ำจะถูกดูดซับไว้ ทำให้เอทานอลที่ไหลออกไปมีความบริสุทธิ์ร้อยละ 99.5 ส่วนซีโอไลต์ที่ดูดซับน้ำไว้จะถูกรีเจนเนอเรตโดยการไล่น้ำออก เอทานอลความบริสุทธิ์ร้อยละ 99.5 สามารถนำไปผสมกับน้ำมันเบนซินเพื่อใช้ในรถยนต์เครื่องยนต์เบนซินได้เอทานอลเกิดจากการเปลี่ยนแปลงน้ำตาลกลูโคสผ่าน Embden – Meyerhof –Parnas pathway หรือ glycolysis จากจุลินทรีย์
C6H12O6 + ยีส ------2CD2 + 2C2H5O12
100 48.89 51.11
เนื่องจากยีสต์ที่ใช้น้ำตาลกลูโคสเพื่อผลิตเอทานอล นั้นสามารถใช้นำตาลทราย (ซูโครส)ได้ด้วย
C12H22O11 + H2O---------2CH12O6-----------4C2H5OH + 4CO2
น้ำตาลซูโครส น้ำตาลกลูโคส เอทานอล
ฉะนั้นจึงสามารถใช้น้ำอ้อย หรือกากน้ำตาลเป็นวัตถุดิบสำหรับการหมักได้ ส่วนวัตถุดิบที่มีแป้งเป็นองค์ประกอบหลัก ถ้าทำการย่อยแป้งก็จะได้น้ำตาลกลูโคสและหมักเป็น เอทานอลได้เช่นเดียวกัน
H(C6H10O5)8OH------- nC6H12O6---------2nC2H5OH + 2nCO2
แป้ง น้ำตาลกลูโคส เอทานอล
ฉะนั้นวัตถุดิบที่มีแป้งสูง เช่น ข้าวโพด ข้าวเจ้า มันสำปะหลัง จึงเหมาะสมที่จะให้เป็นวัตถุดิบการผลิต
9.3 การกลั่น
การกลั่นเป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอ แล้วทำให้ควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวอีก ในขณะที่กลั่นของผสม ของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำจะกลายเป็นไอแยกออกมาก่อน ของเหลวที่ที่มีจุดเดือดสูงขึ้นจะแยกออกมาภายหลังการกลั่นมีหลายประเภท เช่น
- การกลั่นแบบธรรมดา
- การกลั่นลำดับส่วน
- การกลั่นด้วยไอน้ำ
1) การกลั่นแบบธรรมดา (Simple distillation)
การกลั่นแบบธรรมดาเหมาะสำหรับการแยกสารละลายที่ตัวถูกละลายเป็นสารที่ระเหยยาก และตัวถูกละลายมีจุดเดือดสูงกว่าตัวละลายมาก เช่น น้ำเชื่อม น้ำเกลือ นอกจากนั้นยังใช้แยกของเหลว 2 ชนิด ที่มีจุดเดือดต่างกันมากๆ เช่น ต่างกันมากกว่า 80 องศาเซลเซล ออกจากกันได้“ในขณะที่กลั่นตัวทำละลายจะแยกออกมา ตัวถูกละลายจะยังคงอยู่ในขวดกลั่น” ทำให้ตัวทำละลายที่บริสุทธิ์แยกออกจากสารละลาย
2) การกลั่นลำดับส่วน (Fractional distillation)
การกลั่นลำดับส่วนเหมาะสำหรับกลั่นแยกของเหลวที่มีจุดเดือดใกล้เคียงกัน หรือแยกสารละลายที่ตัวทำละลายและตัวถูกละลายเป็นสารที่ระเหยง่านทั้งคู่ ซึ่งถ้ากลั่นแบบธรรมดาเพียงครั้งเดียวจะได้สารที่ไม่บริสุทธิ์ เช่น การกลั่นน้ำผสมเอทานอล ต้องกลั่นซ้ำหลายๆ ครั้ง จึงจะได้เอทานอลที่มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นทุกครั้ง แต่ในทางปฏิบัติแทนที่จะนำของเหลวไปกลั่นซ้ำๆ กันหลายๆ ครั้ง ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและใช้เวลามาก จึงได้นำไปกลั่นในคอลัมน์ลำดับส่วนหรือในหอกลั่น ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับเป็นการกลั่นซ้ำหลายๆ ครั้ง การกลั่นในหอกลั่นนี้เรียกว่า การกลั่นลำดับส่วน เช่น การกลั่นน้ำมันดิบหรือน้ำมันปิโตรเลียม
3) การสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำ (Steam distillation)
การกลั่นด้วยไอน้ำเป็นเทคนิคอย่างหนึ่งของการสกัดด้วยตัวทำละลาย โดยใช้ ไอน้ำเป็นตัวทำละลาย ละลายสารและพาสารที่ต้องการออกจากของผสมได้ ส่วนใหญ่การกลั่นด้วยไอน้ำมักจะใช้สกัดสารอินทรีย์ออกจากส่วนต่างๆ ของพืชที่อยู่ตามธรรมชาติ เช่น การสกัดน้ำมันหอมระเหยจากตะไคร้ ใบมะกรูด เป็นต้น |
| วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : | พื้นที่: ชุมชนจังหวัดนครสวรรค์เก็บข้อมูลโดยการทดสอบในช่วงเวลา 9.00-17.00น.
วิธีการดำเนินการวิจัยและสถานที่ทำการทดลอง ทดสอบหาค่ารายละเอียดดังนี้
• อัตราความเข้ม Alcohol%/L.ของเอทานอลที่ได้จากการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• อัตราการใช้พลังงานการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• อัตราการประหยัดการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม
• ผลความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์การกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลด้วยเครื่องกลั่นเอทานอลพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม |
| คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : | เมื่องานวิจัยเสร็จสมบูรณ์ จะได้เครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วม จำนวน 1 เครื่อง และได้ผลการทดสอบประสิทธิภาพการใช้พลังงานรวมถึงได้ทราบผลการเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานใน กระบวนการกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็น พลังงานร่วม และผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และชุมชนได้รับการถ่ายทอดเทคโนโลยีเชิงปฏิบัติการในกระบวนการกลั่นเอทานอล เพื่อนำไปเป็นแนวทางในการพัฒนาประยุกต์ใช้พลังงานทดแทนให้กับชุมชน ซึ่งเป็นหนึ่งในการช่วยให้ชุมชนสามารถผลิตเอทานอลจากวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร(กากน้ำตาล) ที่มีอยู่ในชุมชน ส่งเสริมให้ชุมชนเกิดความเข้มแข็งอีกทั้งยังเกิดความมั่นคงด้านพลังงานมากยิ่งขึ้นด้วย
ระดับความสำเร็จของงาน ได้เครื่องกลั่นเอทานอลจากมันสำปะหลังและกากน้ำตาลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานร่วมที่มีประสิทธิภาพและลดการใช้พลังงานในกระบวนการกลั่นเอทานอล รวมถึงได้คู่มือการใช้งานเครื่องกลั่น อีกทั้งชุมชนสามารถนำหลักการที่ได้รับการถ่ายทอดจากการจัดอบรมไปประยุกต์จัดทำใช้ได้เอง งานวิจัยนี้เป็นการส่งเสริมการพ |
| จำนวนเข้าชมโครงการ : | 1742 ครั้ง |