บทท 2

ทฤษฎทเกยวของ

2.1 บทบาทและความสาคญของพลงงาน [2]

2.1.1 ความสาคญของพลงงาน

พลงงานเปนปจจยพนฐานทสาคญ ในการตอบสนองความตองการขนพนฐาน ของ

ประชาชนและเปนปจจยพนฐานในการผลต ในภาคธรกจและอตสาหกรรม ดงนน จงตองมการ

จดหาพลงงานใหมปรมาณทเพยงพอ มราคาทเหมาะสม และมคณภาพทด สอดคลองกบความ

ตองการของผใชเพอใหสามารถตอบสนองความตองการขนพนฐาน ของประชาชนและสามารถ

ตอบสนองความตองการทใชในการผลตตางๆ ไดอยางเพยงพอ

พลงงานทเราใชอยในปจจบน อาจแบงออกได 2 ประเภทใหญๆ คอ พลงงานสนเปลองและ

พลงงานหมนเวยน โดยพลงงานสนเปลองคอ พลงงานทใชแลวหมดไป ซงรวมถงถานหน หน

นามนทรายนามน นามนดบ นามนเชอเพลง และกาซธรรมชาต สวนพลงงานหมนเวยน หมายความ

ถงพลงงานทไดจากไม ฟน แกลบ กากออย ชวมวล นา แสงอาทตย ลม และคลน

2.1.2 คณสมบตของพลงงานแตละชนด

- นามนดบ มสถานะตามธรรมชาต เปนของเหลวประกอบดวย สารไฮโดรคารบอน ชนด

ระเหยงาย เปนสวนใหญ และสวนทเหลอประกอบดวย สารกามะถน ไนโตรเจน และสารประกอบ

ออกไซดอนๆ ซงมกเรยกวาเปนสงปฏกล ซงจะมอทธพลตอคณภาพ ของผลตภณฑทกลนได ราคา

ของนามนดบ จะถกหรอแพง ขนอยกบคณภาพของน ามนดบวา มสงปฏกลเจอปนมากนอยเพยงใด

ผลตภณฑทกลนไดจากน ามนดบ ไดแก กาซปโตรเลยมเหลว น ามนเบนซน น ามนกาด น ามน

เครองบน น ามนดเซล น ามนเตา และยางมะตอย โดยกาซปโตรเลยมเหลว จะใชเปนเชอเพลง ใน

การหงตม ในยานพาหนะ และในภาคอตสาหกรรม น ามนเบนซน ดเซล และน ามนเครองบน จะใช

เปนเชอเพลง ในภาคคมนาคมขนสง สวนน ามนเตา จะใชเปนเชอเพลง ในการผลตไฟฟาใน

ภาคอตสาหกรรม และในการขนสงทางนา เมอมการนานามนเชอเพลง ไปเผาไหม กจะมฝ นละออง

เขมา และกาซทถกปลอยออกมา ระหวางขบวนการเผาไหม เชน คารบอนมอนอกไซต

4

คารบอนไดออกไซด ไนโตรเจนออกไซด ซลเฟอรไดออกไซด เปนตน ดงนน จงตองมการควบคม

ในเรองของคณภาพน ามน และการใชเทคโนโลยตางๆ มาชวยในการควบคมเพอลดปรมาณ ฝ น

ละออง และกาซดงกลาวไมใหเปนอนตราย ตอสขภาพของประชาชน และสงแวดลอม

- กาซธรรมชาต ประกอบดวย สารไฮโดรคารบอนประเภทตางๆ เปนสวนใหญ สวนท

เหลอ ประกอบดวยกาซประเภทอนๆ โดยเฉพาะไนโตรเจน คารบอนไดออกไซด โดยม

ไฮโดรเจนซลไฟด ปนอยดวยในระดบหนง การซอขายกาซธรรมชาต จะคดราคาตามคาความรอน

ของเชอเพลง สวนขอกาหนดอนๆ จะเปนสวนประกอบ ทชวยใหความมนใจ ในความสะอาดวา จะ

ไมมปญหาในการใช ซงปญหาสงแวดลอม จากการใชกาซธรรมชาต มคอนขางนอย เนองจากใน

ขบวนการ เผาไหมกาซธรรมชาต จะถกเผาไหมอยางสมบรณ ไดเปนคารบอนไดออกไซด และน า

เพอใหมการใชประโยชน ไดอยางสงสด กาซธรรมชาตจะถกนาไปแยกกอนการใช โดยสวนทเปน

กาซมเทนมกจะนาไปใชเปนเชอเพลง ในการผลตไฟฟา และในอตสาหกรรม รวมทง ใชเปน

เชอเพลงในยานพาหนะ สวนทเปนอเทน และโพรเพน จะนาไปใชเปนวตถดบ ในอตสาหกรรม

ปโตรเคม และสวนทเปนโพรเพนและบวเทน จะนาไปใชเปนกาซหงตม ใชเปนเชอเพลงในโรงงาน

อตสาหกรรม และยานพาหนะ

- ถานหน คอหนตะกอนชนดหนงซงสามารถตดไฟได และมสวนประกอบ ทเปน

สารประกอบ ของคารบอนไมนอยกวารอยละ 50 โดยน าหนก หรอ รอยละ 70 โดยปรมาตร และยง

มสารประกอบ อนๆ เชน ไฮโดรเจน ออกซเจน ไนโตรเจน และกามะถน เปนตน การจาแนก

คณสมบตของถานหน ตามคณสมบตทางเคม และคาความรอนอยางหยาบๆ สวนใหญมการใชถาน

หนเปนเชอเพลงในการผลตไฟฟา อตสาหกรรมปนซเมนต และอตสาหกรรมทใชหมอไอน า เชน

โรงงานกระดาษ และโรงงานชรส เปนตน อยางไรกตามในการ เผาไหมถานหนจะมการปลอยกาซ

ซลเฟอรไดออกไซด ออกไซดของไนโตรเจน คารบอนไดออกไซด คารบอนมอนอกไซด ฝ น

ละออง และควน ดงนน กอนนาเชอเพลงไปใชจะตองหาวธการจดการ กบมลพษ โดยอาจเลอกใช

ถานหนคณภาพด หรออาจลดปรมาณสารมลพษในเชอเพลง กอนนาไปใช หรอใชเทคโนโลย ใน

การกาจดมลพษทเกดขน กอนปลอยออกสสงแวดลอม

- เชอเพลงชวมวล คอสารทกรปแบบทไดจากสงมชวต รวมทง การผลตจากการเกษตรและ

ปาไมเชน ไมฟน แกลบ กากออย วสดเหลอใชทางการเกษตรอนๆ รวมถง ของเสยจากสตว เชนมล

สตวและของเสย จากโรงงานแปรรปทางเกษตร และขยะมาผลตกาซชวภาพ ในการผลตพลงงาน

5

จานวนเทาๆ กนตองใชไมฟน ในปรมาตรทมากกวาน ามนและถาน ดงนน จงเหมาะทจะใชใน

ครวเรอน

- พลงนา เปนพลงงานทไดมาจากแรงอดดนของนา ทปลอยจากอางเกบนาเหนอเขอน น าท

ปลอยไปน จะไดรบการทดแทนทกป โดยฝนหรอการละลายของหมะ แตในการกอสรางอางเกบน า

จะมผลกระทบตอสงแวดลอม โดยตองสญเสยพนทปาไม ตองมการอพยพสตวปา และชาวบานท

อาศยอยในบรเวณนน ทาใหชวตความเปนอย และสภาพแวดลอม บรเวณดงกลาวเปลยนแปลงไป

- พลงงานแสงอาทตย ไดมาจากการแผรงสของดวงอาทตย ซงนามาใชเปนพลงงานความ

รอน และการสงเคราะหแสง หรอโดยผานอปกรณรบแสง เชน เซลลแสงอาทตย เพอเปลยนเปน

พลงงานไฟฟาและความรอน เพอนาไปใชงานตอไป

- พลงงานลม เกดจากการเคลอนตวของอากาศ ถาอากาศเคลอนทดวยความเรวสง จะทาให

มพลงงานมาก ซงสามารถนามาใชหมนกงหนลม เพอผลตกระแสไฟฟา

- พลงงานความรอนใตพภพ เปนการนานารอนทมอยใตพนดน มาใชใหเกดประโยชน ใน

การผลตกระแสไฟฟา กลมประเทศทมการพฒนาพลงงาน ความรอนใตพภพ มาใชประโยชน อยาง

เดนชดมกเปนกลมประเทศ ทมสภาพทางธรณวทยา เอออานวยตอศกยภาพ ทางพลงงานความรอน

ใตพภพ ซงไดแก บรเวณทเปลอกโลกมการเคลอนไหว และมแนวของภเขาไฟอยางตอเนอง เชน

ประเทศอตาล ไอซแลนด สหรฐอเมรกา (แถบตะวนตก) เมกซโก ญปน ฟลปปนสอนโดนเซย

นวซแลนด เปนตน

- พลงงานนวเคลยร เปนพลงงานทไดมาจากปฏกรยานวเคลยร ซงเกดจากการแตกตวของ

นวเคลยสของธาตเชอเพลง เชน ยเรเนยม และใหพลงงานความรอนมหาศาล จงใชในการผลตไฟฟา

ปฏกรยานวเคลยร สามารถขจดปญหา การปลอยมลพษทางอากาศ รวมทง การปลอยกาซเรอน

กระจก ทเปนปญหาหลกของเชอเพลงฟอสซลได แตกมปญหาสงแวดลอมอนทอาจเกดจาก การใช

สารรงส ซงหากมเทคโนโลยควบคมทด กจะปองกนการรวไหลของสารรงสได นอกจากน ยงม

ปญหาเรองการกาจดกากนวเคลยร ซงจะตองมมาตรการควบคมดแล ไมใหการกาจดกาก ของเสย

สงผลตอสงแวดลอมโดยรอบ เนองจากสารเหลานมคาทางรงสสงมาก และจะคงสภาพอยเปนเวลา

นบพนๆ ลานป

6

2.2 ทฤษฎของแสง [3]

2.2.1 แสงอาทตย

เปนแหลงพลงงานธรรมชาตทมขนาดใหญทสด เปนพลงงานสะอาดและมอยท วไป แตการ

นามาใชประโยชนอาจยงมขอจากดอยบาง เนองจากแสงอาทตยมเฉพาะในตอนกลางวน ตลอดจนม

ความเขมของแสงทไมแนนอน เพราะขนอยกบสภาพอากาศและฤดกาลทเปลยนไป แสงอาทตยเกด

จากปฏกรยาเทอรโมนวเคลยรในดวงอาทตย เมอแสงอาทตยเดนทางมาถงนอกชนบรรยากาศของ

โลก จะมความเขมของแสงโดยเฉลยประมาณ 1,350 วตต/ตารางเมตร แตกวาจะลงมาถงพนโลก

พลงงานบางสวนตองสญเสยไปเมอผานชนบรรยากาศตางๆ ทหอหมโลก เชน ชนโอโซน ชนไอน า

ชนกาซคารบอนไดออกไซด ทาใหความเขมของแสงลดลงเหลอประมาณ 1,000 วตต/ตารางเมตร

(หรอประมาณรอยละ 70) ปรมาณแสงอาทตยทไดรบบนพนทใดพนทหนง จะมปรมาณสงสดเมอ

พนทนนทามมตงฉากกบแสงอาทตย ดงนนหากตองการใหพนทใดรบแสงอาทตยไดมากทสดตอ

วน กจะตองปรบพนทรบแสงน นๆ ตามการเคลอนทของแสงอาทตย ซงจะเคลอนทจากทศ

ตะวนออกไปสทศตะวนตกเสมอ นอกจากนน จากการทโลกเอยง ทาใหซกโลกเหนอหนหนาเขาหา

ดวงอาทตยในฤดรอน และเอยงซกโลกใตหนหนาเขาหาดวงอาทตยในฤดหนาว ดงนนเราจงตอง

ปรบมมพนทรบแสงนนๆ ในแนวเหนอใต (มมกมและมมเงย) ใหสอดคลองตามฤดกาลดวย เพอให

พนทนนๆ รบแสงอาทตยไดมากทสดตลอดทงป ประเทศไทยตงอยระหวางเสนขนานท 6-10 องศา

เหนอ จะไดรบแสงอาทตยเฉลยทงป ประมาณ 4-5 กโลวตต-ชวโมง/ตารางเมตร/วน ซงหากสามารถ

ปรบพนทรบแสงใหตดตามแสงอาทตยไดตลอดเวลาแลว คาดวาจะสามารถรบแสงไดเพมขนอก

ประมาณ 1.3-1.5 เทา

2.2.2 ศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย

จากแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยของประเทศไทย (พ.ศ. 2542) โดยกรมพฒนา และ

สงเสรมพลงงานและคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร พบวาการกระจายของความเขมรงส

ดวงอาทตยตามบรเวณตางๆ ในแตละเดอนของประเทศ ไดรบอทธพลสาคญจากลมมรสม

ตะวนออกเฉยงเหนอ และลมมรสมตะวนตกเฉยงใต และพนทสวนใหญของประเทศไดรบรงสดวง

อาทตยสงสดระหวางเดอนเมษายน และพฤษภาคม โดยมคาอยในชวง 20 ถง 24 MJ/m2-day เมอ

พจารณาแผนทศกยภาพพลงงานแสงอาทตยรายวนเฉลยตอป พบวาบรเวณทไดรบรงสดวงอาทตย

7

สงสดเฉลยทงปอยทภาคตะวนออกเฉยงเหนอ โดยครอบคลมบางสวนของจงหวดนครราชสมา

บรรมย สรนทร ศรสะเกษ รอยเอด ยโสธร อบลราชธาน และอดรธาน และบางสวนของภาคกลางท

จงหวดสพรรณบร ชยนาท อยธยา และลพบร โดยไดรบรงสดวงอาทตยเลยนทงป 19 ถง 20 MJ/m2-

day พนทดงกลาวคดเปน 14.3% ของพนททงหมดของประเทศ นอกจากนยงพบวา 50.2% ของ

พนททงหมดไดรบรงสดวงอาทตยเฉลยทงป ในชวง 18-19 MJ/m2-day จากการคานวณรงสรวม

ของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอปของพนททวประเทศพบวามคาเทากบ 18.2MJ/m2-day จากผลทได

นแสดงใหเหนวาประเทศไทยมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยคอนขางสง

ภาพท 2.1 แสดงความเขมของแสงแดดทวประเทศไทย

8

2.2.3 ลกษณะการแผรงสของดวงอาทตย

รงสดวงอาทตยเปนคลนแมเหลกไฟฟาทความถหรอความยาวคลนตางๆ พลงงาน

แสงอาทตยจงเปนพลงงานคลนแมเหลกไฟฟา พลงงานทปลดปลอยจากดวงอาทตยเกดจากปฏกรยา

เทอรโมนวเคลยร(Thermonuclear) หลายกระบวนการ ทกกระบวนการเรมดวยการเปลยนธาต

เรมตนคอไฮโดรเจน จนเปนธาตสดทายคอฮเลยม (ในขณะทธาตและอนภาคทเกดในแตละปฏกรย

อาจแตกตางกน) ในปฏกรยาเทอรโมนวเคลยรแตละปฏกรยา มวลรวมของอะตอมทเขาทา

ปฏกรยาจนอยกวามวลรวมหลงปฏกรยา มวลทหายไปถกเปลยนเปนพลงงานคลนแมเหลกไฟฟา

(และสวนนอยเปนพลงงานจลนของอะตอมและอนภาค) ตามสมการ E = mc2

2.3 จานพาราโบลา [4]

การนาพลงงานแสงอาทตยมาผลตกระแสไฟฟา นอกจากนยมนามาใชในรปแบบเซลล

แสงอาทตยเปนสวนใหญแลว ยงมการคดคนเทคโนโลยนาความรอนจากแสงอาทตย (Thermal-

Process) มาผลตไฟฟาดวย ซงมลกษณะการทางานคลายแวนขยาย โดยใชอปกรณรบแสง เชน

กระจกหรอวสดสะทอนแสงและหมนตามดวงอาทตย เพอรวบรวมความรอนจากแสงอาทตยมาไว

ทจดเดยวกน หรอทเรยกวา ระบบความรอนรวมศนย ทาใหเกดความรอนสง สงผานไปยงตวกลาง

เชน น าหรอน ามน แลวนาน าหรอน ามนทรอนไปหมนกงหนเครองกาเนดไฟฟา และผลต

กระแสไฟฟาตอไป

การผลตไฟฟาจากความรอนแสงอาทตยสามารถแบงได 3 ประเภทหลกๆ ตามกระบวนการ

รวบรวมความรอนใหกบตวกลาง กอนนาไปหมนกงหนเพอผลตไฟฟา ไดแก

- ระบบรางพาราโบลา (Parabolic Through) ประกอบดวยรางยาว โคงมตเดยวเปนตวรบ

แสง ตดตงอยบนระบบหมนตามดวงอาทตยแกนเดยว ทาหนาทรวมแสงอาทตยใหสะทอนไปยงทอ

ทขนานกบแนวราง เพอถายเทความรอนใหของเหลว (นาหรอนามน) ทไหลผานทอ ทาใหของเหลว

นนกลายเปนไอและไปขบเคลอนกงหนเพอผลตกระแสไฟฟา หากในชวงทไมมแสงอาทตย การ

ผลตไอนาจะใชพลงงานจากกาซธรรมชาตเขามาชวยเสรม

9

ภาพท 2.2 ระบบรางพาราโบลา (Parabolic Through)

- ระบบหอคอย (Power Tower) ประกอบดวยตวรบความรอนทตดตงอยกบทต งบน

หอคอย ทลอมรอบดวยแผงกระจกขนาดใหญจานวนมาก เรยกวา “โฮลโอสเตท” ซงจะหมนตาม

ดวงอาทตยและสะทอนแสงไปยงตวรบความรอน เพอใหของเหลวทอยภายในไดรบความรอนจน

ระเหยเปนไอและไปขบเคลอนกงหน เพอผลตกระแสไฟฟา ซงระบบนสวนใหญยงอยในขนตอน

การวจยและกาลงจะนามาใชในเชงพาณชย เชน โรงไฟฟา Gemasolar ในเมอง Seville ทางตอนใต

ของประเทศสเปน เปนตน

ภาพท 2.3 ระบบหอคอย (Power Tower)

10

- ระบบจานพาราโบลา (Parabolic Dish) จะทางานรวมกบเครองยนตสเตอรลง ระบบผลต

ไฟฟาแบบนจะใชหลกการแปลงพลงงานจากรงสดวงอาทตยใหเปนความรอน แลวแปลงพลงงาน

ความรอนใหเปนพลงงานกลเพอนาไปผลตไฟฟา โดยระบบประกอบดวยจานรวมแสงแบบ

พาราโบลา และเครองยนตสเตอรลง (Stirling Engine) กบเครองกาเนดไฟฟา โดยตวรวมแสงแบบ

จานพาราโบลา อาจมผวสะทอนเปนผวตอเนองหรอประกอบดวยแผนสะทอนแสงหลายชน ซง

ประกอบกนเปนผวโครงพาราโบลาและมเครองยนตสเตอรลงกบเครองกาเนดไฟฟาวางอยทจด

โฟกสของจานพาราโบลาโดยจานดงกลาวตองมระบบขบเคลอนแบบ 2 แกน ตามดวงอาทตยตลอด

ทงวนโดยทวไประบบจานพาราโบลารวมกบเครองยนตสเตอรลง 1 ชด จะมกาลงการผลต 25-40

kW แตละชดสามารถทางานโดยอสระ ถาตองการกาลงไฟฟามากกตดตงจานวนหลายชดคลายกบ

ระบบผลตไฟฟาดวยโซลาเซลล

ภาพท 2.4 ระบบจานพาราโบลา(Parabolic Dish)

11

2.2.1 ลกษณะทวไปของแผงรบแสงอาทตยระบบรวมแสง

ภาพท 2.5 แผงรบแสงอาทตยระบบรวมแสง

ก. ผวรบแสงแบบราบ, ผวสะทอนแสงแบบราบ

ข. ผวรบแสงรปทรงกระบอก, ผวสะทอนรปโคน

ค. ตวรวมแสงแบบพาราโบลา

ง. ตวรวมแสงแบบพาราโบลา

จ. ตวสะทอนแสงแบบเฟรสเนล

ฉ. ตวหกเหแบบเฟรสเนล

12

2.4 ทฤษฎทเกยวของกบการออกแบบจานพาราโบลา [1]

พาราโบลา เปนภาคตดกรวยชนดหนง มนยามวา เซตของจดบนเสนโคงมระยะหางจากจด

คงทจดหนงและเสนตรงเสนหนงดวยระยะทางทเทากน เราเรยกจดคงทจดนนวา "จดโฟกส”และ

เสนตรงเสนนนวา "เสนไดเรกตรกซ"

ทกๆ จดทอยบนกราฟพาราโบลา จะหางจากจดโฟกสและเสนไดเรกตรกซ ดวยระยะหางท

เทากนเสมอ ดงภาพท 2.6

ภาพท 2.6 แสดงตาแหนงจดโฟกสบนจานพาราโบลา

จากภาท 2.6 P1 ,P2 ,P3 เปนจดบนพาราโบลา ,จด F เปนจดโฟกสของพาราโบลา และ

เสนตรง L เปนเสนไดเรกตรกซของพาราโบลา

1. ถาวดระยะจากจด P1 ไปยงจด F จะตองเทากนกบระยะจากจด P1 ไปยงจด Q1 ซงเปน

จดบนเสนไดเรกตรกซ

2. ถาวดระยะจากจด P2 ไปยงจด F จะตองเทากนกบระยะจากจด P2 ไปยงจด Q2 ซงเปน

จดบนเสนไดเรกตรกซ

3. ถาวดระยะจากจด P3 ไปยงจด F จะตองเทากนกบระยะจากจด P3 ไปยงจด Q3 ซงเปน

จดบนเสนไดเรกตรกซ

13

2.4.1 พาราโบลา

ตวสะทอนรงสรปพาราโบลา (Parabola) หรอพาราโบลอยด (Paraboloids) สามารถพบเหน

ไดจากการประยกตใชใน กลองโทรทศน,ไฟหนาของรถยนตและจานดาวเทยมตวรบรงสรป

พาราโบลา มคณสมบตในการสะทอนรงสขนานทตกกระทบลงบนพนผวตวรบรงสใหรวมกนทจด

โฟกส หรอกรณตรงกนขาม ทตาแหนงกาเนดรงส ณ. จดโฟกสจะทาใหเกดการสะทอนของรงส

ออกในลกษณะขนาน รปภาพทแสดงดานลาง แสดงใหเหนวารงสขนานทเดนทางจากทางดานซาย

ตกกระทบกบตวรบรงสแลวจะไปรวมกนทจดโฟกส เพยงจดเดยว รงสทสะทอนไปรวมกน ณ.

ตาแหนงโฟกสนความเขมของรงสจะมคามากทสด

ภาพท 2.7 The focusing action of a parabola

จากรปคอตวอยางของพาราโบลาสะทอนรงสซงโดยทวไปแลวจะมผวหนาสมผสราบเรยบ

แต สามารถประยกตใชใหผวหนาดงกลาวมความแบนราบหรอโคงเวาไดมากกวานภายใตเงอนไข

ของสมการ พาราโบลา คอ

𝑦𝑦 = 𝑎𝑎𝑎𝑎2 (2.1)

14

เมอ a เปนคาคงท ความยาวโฟกสของพาราโบลา คอ f

𝑎𝑎 = 14𝑓𝑓

(2.2)

ภาพท 2.8 Parabola - focal length = f

เมอโฟกสทพกด (0 , f) สมการพาราโบลาเทากบ

𝑦𝑦 = 𝑥𝑥2

4𝑓𝑓 (2.3)

จากสมการขางตนแสดงใหเหนไดวา เมอกาหนดใหคา x เปนคาคงทแลวคา y มคามาก

ความยาว โฟกส f จะมคานอย ในทางกลบกนถาตองการใหความยาวโฟกส f มคามาก คา y จะตอง

มคานอย การสรางจานพาราโบลาทพบเหนทวไปมดวยกนหลายแบบ เชน ขนรปเปนจาพาราโบลา

แบบ จานเดยวคลายกบกระทะแบบแยกเปนสวนๆ คลายจานดาวเทยม

จานพาราโบลาทแยกแบบเปนสวนๆ (ดงรปท 2.9) แตละสวนจะมความคลายกบสวนโคง

เวาของรป พาราโบลา ซงประกอบจากเสนตรงสนๆหลายๆเสน มหลกในการพจารณาดวยกน 3

ประการคอ

1. ความโคงของพาราโบลกอยบนจดทเชอมเสนตรง 2 เสน

2. จดทเชอมตอกนของแตละสวนคอชองวางตามแนวแกน x

3. ระยะทางระหวางจดจะเพมขนตามระยะทางทหางจากจดศนยกลาง

15

ภาพท 2.9 Plan of the dish and section

จานวนผลรวมของสวนยอย เชน ถาประกอบดวยสวนยอย 24 สวน มมของรปสามเหลยม

แตละรปจะ เทากบ 360°24

หรอเทากบมม 15°

แตละ ระยะทาง x (x , 2x , 3x ……nx) คณกบ tangent ของครงมมยอด จะไดความกวาง

ครงหนง ของรปสามเหลยมทระยะทาง x จากจดศนยกลางของจาน ตามรปท 2.9

16

ภาพท 2.10 Top View of a Single Section

เมอมองรปประกอบยอยของจานพาราโบลาจากดานขาง จะไมเปนสามเหลยมอยางงาย แต

จะมความยากตอการเขาใจ ดงนนจงตองมการคานวณระยะทางระหวางดานขางทขนานกน ตาม

แนวแกน x, y ดงภาพท 2.11

ภาพท 2.11 Calculating the length of a segment

ระยะทางระหวางจดสองจดเปนไปตามสมการ

𝑍𝑍𝑛𝑛 = ((𝑋𝑋𝑛𝑛+1 − 𝑋𝑋𝑛𝑛)2 + (𝑌𝑌𝑛𝑛+1 − 𝑌𝑌𝑛𝑛)2)1/2

17

2.5 เทอรโมอเลกทรก [1]

เทอรโมอเลกทรกประกอบดวยสารกงตวนาสองชนดคอสาร N-Type และสาร P-Type ซง

ตออนกรมกนทางไฟฟาและตอขนานกนทางความรอน การผลตพลงงานไฟฟาจะเกดขนเมอปอน

พลงงานความรอนเขาทดานหนงของเทอรโมอเลกทรกและควบคมอณหภมอกดานหนงไวท

ระดบตากวาโดยใชตวระบายตวระบายความรอน ผลของอณหภมทแตกตางกน จะทาใหเกด

กระแสไฟฟาไหลไดถามภาระทางไฟฟาตออยภายนอกทาใหวงจรสมบรณ แรงดนและกาลงงานท

เทอรโมอเลกทรกผลตไดนนจะขนอยกบพลงงานความรอนทไดรบระบบระบายความรอนและ

จานวนของโมดลทนามาตอรวมกน

ภาพท 2.12 โครงสรางของเทอรโมอเลกทรก

เมอตอกนครบวงจร ดงภาพท 2 P-type จะดดอเลกตรอนเขามาทางขวา ซงมอยตรงรอยตอ

(Junction)ทาใหดานขวามอเปนลบเมอโปรตอนจากความรอนมากระทบ จะทาใหประจบวกลบ ซง

เปนกลางแยกออกจากกน เรยกวา Hole-Pair ทาใหประจลบจากขวาวงผานรอยตอไป ทางซายเปน

การเคลอนทของประจลบ (ทวนเขมนาฬกา) ทาใหเกดกระแสไฟฟา เคลอนทไปในทศสวนกลบ คอ

ตามเขมนาฬกา เทอรโมอเลกทรกสามารถเปลยนพลงงานความรอนใหเปนพลงงานไฟฟาไดโดย

สมการการถายเทความรอนทดานเยนหรอดานรอน ตามสมการท 2.4

𝑄𝑄𝑐𝑐 = (∝ 𝐼𝐼𝑇𝑇𝑐𝑐 − 0.5𝐼𝐼2𝑅𝑅 − 𝐾𝐾𝑡𝑡∆𝑇𝑇) (2.4)

18

โดยท 𝑄𝑄𝑐𝑐 คอ ปรมาณความเยนทใหกบเทอรโมอเลกทรก (W)

∝ คอ สมประสทธของซเบค (V/K)

∆𝑇𝑇 คอ ผลตางระหวางอณหภมดานรอนและอณหภมดานเยน (K)

R คอ ความตานทานไฟฟาของเทอรโมอเลกตรก

I คอ กระแสไฟฟา (A)

𝑇𝑇𝑐𝑐 คอ อณหภมดานเยนของเทอรโมอเลกตรก (K)

𝐾𝐾𝑡𝑡 คอ คาสภาพนาความรอนของเทอรโมอเลกตรก (Watt/cm-K)

และจะไดคากาลงเอาทพต คอ 𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑡𝑡 = 𝐼𝐼2𝑅𝑅𝐿𝐿 (2.5)

เมอ 𝑅𝑅𝐿𝐿 คอ ความตานทานโหลดไฟฟา

และจะไดคาแรงดนไฟฟาเอาทพต คอ

𝑉𝑉 = ∝ ∆𝑇𝑇 = (𝑅𝑅 + 𝑅𝑅𝐿𝐿)𝐼𝐼 (2.6)

𝐼𝐼 = ∝ ∆𝑇𝑇/(𝑅𝑅 + 𝑅𝑅𝐿𝐿) (2.7)

𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑡𝑡 = 𝑅𝑅𝐿𝐿(∝ ∆𝑇𝑇2)/(𝑅𝑅 + 𝑅𝑅𝐿𝐿) (2.8)

2.6 ระบบระบายความรอน (Convection) [5]

การพาความรอนเปนการสงผานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทไดรบความรอนเปน

ตวเคลอนทพาไป ถาพจารณาสภาวะของสสารทง 3 ชนด พบวา โมเลกลของของแขงจะเคลอนไหว

ไดยากกวาโมเลกลของของเหลวและกาซ ดงนนของแขงจงไมมการพาผานความรอนเกดขนสวน

โมเลกลของ ของเหลวหรอกาซเมอไดรบความรอนทาใหความหนาแนนของโมเลกลบรเวณนน

นอยลง โมเลกลเคลอนทดวยความเรวสงขนและพาเอาความรอนเคลอนทไปดวย สวนโมเลกลทยง

ไมไดรบความรอนจะเคลอนเขามาแทนท ทาใหเกดการหมนเวยนของความรอนขนการพาความ

รอนแบงความชนด การเคลอนทของโมเลกลตวกลางได 2 ชนดคอ

1. การพาความรอนอยางอสระ (Free Convection) เปนการพาความรอนทโมเลกลของ

ตวกลางเคลอนทไป เพราะมความหนาแนนตางกน

2. การพาความรอนอยางไมอสระ (Force Convection) เปนการพาความรอนทโมเลกลของ

ตวกลางถกทาใหเคลอนทโดยแรงภายนอก

19

ปรากฏการณของการพาความรอนไดแก กระแสน าไหลเวยนในมหาสมทร ลมบกลมทะเล

การถายเทความรอนในเครองยนต การระบายความรอนของเครองจกรในโรงงาน เปนตน

ก. ข.

ภาพท 2.13 แสดงปรากฏการณของการพาความรอน

ก. ปรากฏการณของการพาความรอนกระแสนาไหลเวยนในมหาสมทร ลมบก

ลมทะเล

ข. การถายเทความรอนในเครองยนต การระบายความรอนของเครองจกรใน

โรงงาน