การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาแก๊สหุงต้มในครัวเรือนโดยฝาครอบเตาแก๊สชนิดวัสดุพรุน

การศึกษาวิจัยในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาแก๊สหุงต้มในครัวเรือน ที่มีปริมาณการใช้แก๊สแอลพีจี (Liquefied Petroleum Gas, LPG) สูงสุดไม่เกิน 5.78 kW ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม มอก. 2312-2549 โดยทำการออกแบบและสร้างฝาครอบเตาแก๊สชนิดวัสดุพรุน (Porous Radiant Recalculated Cover, PRRC) ซึ่งอาศัยหลักการหมุนเวียน (Heat-Recirculating Combustion) จากไอเสียของเตาแก๊สหุงต้มกลับมาใช้ในการอุ่นอากาศก่อนการเผาไหม้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้จึงส่งผลให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงขึ้น ฝาครอบเตาแก๊สชนิดวัสดุพรุนดังกล่าวมีลักษณะเด่น คือ สามารถใช้งานกับภาชนะหุงต้มได้หลายขนาดและหลายรูปร่าง รวมทั้งใช้งานได้สะดวกและง่ายโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนหรือดัดแปลงเตาแก๊สหุงต้มเดิมจึงไม่ส่งผลกระทบต่อมาตรฐานของเตาแก๊สหุงต้ม ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาอิทธิพลของตัวแปรต่าง ๆ คือ Firing rate (Fr), Emitting porous medium (EP), Absorbing porous medium (AP) และชนิดของภาชนะหุงต้มรวมทั้งเปรียบเทียบการประหยัดพลังงานกับเทคนิคอื่น ต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อน (Thermal efficiency) โดยทดสอบตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม มอก. 2312-2549 ด้วยวิธีต้มน้ำ (Boiling test) และวัดอุณหภูมิที่ตำแหน่งต่าง ๆ รวมทั้งวัดปริมาณมลพิษที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ จากการทดสอบพบว่าเตาแก๊สหุงต้มในครัวเรือน (HB) ทั่วไปมี Thermal efficiency สูงสุดมีค่าเป็นร้อยละ 41 ขณะที่เตาแก๊สที่ติดตั้งฝาบังลมของกระทรวงพลังงาน (LPG-FP) มีค่า Thermal efficiency สูงสุดมีค่าเป็นร้อยละ 39 และเตาแก๊สที่ติดตั้ง PRRC (EP4+ AP4) มีค่า Thermal efficiency สูงสุดมีค่าเป็นร้อยละ 48 ซึ่งคิดเป็นการประหยัดร้อยละ 14.58 นอกจากนี้ยังพบว่าหากเพิ่มหรือลดความหนาของวัสดุพรุนที่ติดตั้งในฝาครอบ PRRC เป็น PRRC(EP2+ AP2) และ PRRC(EP6+ AP6) พบว่า Thermal efficiency สูงสุดมีค่าลดลงเป็นร้อยละ 38 และ 32 ตามลำดับ แสดงให้เห็นว่าการติดตั้ง PRRC ที่ไม่เหมาะสมจะทำให้ Thermal efficiency ลดต่ำลงและเมื่อทดสอบอิทธิพลของ Emitting porous medium (EP) และ Absorbing porous medium (AP) พบว่า เตาแก๊สที่ติดตั้ง PRRC(EP4+AP0) มี Thermal efficiency สูงสุดมีค่าเป็นร้อยละ 54 คิดเป็นการประหยัดเท่ากับ 30.19% โดยอัตราการปลดปล่อยมลพิษไม่เกิน 320 ppm. และ 80 ppm. สำหรับ CO และ NOx ตามลำดับ และหากติดตั่ง Absorbing porous medium (AP) เพียงอย่างเดียว PRRC(EP0+AP4) ทำให้ Thermal efficiency สูงสุดมีค่าเป็นร้อยละ 48 คิดเป็นการประหยัดร้อยละ 14.58 และมีการปลดปล่อยมลพิษไม่เกิน 160 ppm. และ 85 ppm. สำหรับ CO และ NOx ตามลำดับ เมื่อทำการทดสอบการใช้งานร่วมกับภาชนะชนิดต่าง ๆ พบว่า เตาที่ติดตั้ง PRRC(EP4+AP4) ใช้งานร่วมกับหม้อเบอร์ 16 cm. ทำให้ Thermal efficiency สูงสุดเท่ากับร้อยละ 26 เตาที่ติดตั้ง PRRC(EP4+AP4), PRRC(EP0+AP4) ใช้งานร่วมกับหม้อเบอร์ 18 cm. ทำให้ Thermal efficiencyสูงสุดเท่ากับร้อยละ 54 และเตาที่ติดตั้ง PRRC(EP4+AP0) ใช้งานร่วมกับกระทะ 33 cm. ทำให้ Thermal efficiency สูงสุดเท่ากับร้อยละ 36 โดยการติดตั้ง PRRC จะทำให้ปริมาณ CO และ NOx สูงไม่เกิน 320 ppm., 110 ppm. ตามลำดับ