เพิ่มความเร็วของของไหลตามหลักของกังหัน
อ่าน: 5118ค่ำนี้พา พ่อ แม่ น้องชาย น้องสะใภ้ กับหลานสาว ไปกินไก่ตะกร้าครับ บอกให้รู้ไว้เฉยๆ
จะเป็นกังหันลมหรือกังหันน้ำ ก็เป็นการเปลี่ยนพลังงาน จากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งครับ แต่หลักใหญ่คือมีของไหล ไหลผ่านกังหัน กังหันเป็นตัวเปลี่ยนโมเมนตัมเชิงเส้นของของไหล ไปเป็นโมเมนตัมเชิงมุม (หมุน)
ตามกฏของเบ็ทซ์ หรือพลังงานสูงที่สุด ที่เราเก็บเกี่ยวมาได้จากวิธีการของกังหันนี้คือ
P คือกำลัง มีหน่วยเป็นวัตต์
ρ คือความถ่วงจำเพาะ เช่นน้ำในอุณหภูมิบ้านเราก็มีค่าประมาณ 1 กก./ลิตร ที่ระดับน้ำทะเลปานกลาง
S คือพื้นที่หน้าตัดของกังหันหรือหน่วยดักจับพลังงาน swept area มีหน่วยเป็นตารางเมตร
v คือความเร็วของการไหล มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที
Cp คือสัมประสิทธิ์ของกำลัง มีค่าสูงสุดตามทฤษฎี = 16/27 = 0.593
มีสิ่งที่ต้องสังเกตอย่างหนึ่ง คือในบรรดาตัวแปรในสมการนี้ v ความเร็วสำคัญที่สุด เพราะ v ยกกำลังสาม ยกตัวอย่างเช่นกังหันลมใช้ใบพัดแบบเดียวกัน ลมความเร็ว 2 เมตร/วินาที กับ 2.5 เมตร/วินาที — ความเร็วลมเพิ่มขึ้น 25% แต่กลับให้พลังงานต่างกันถึง 95% (2.53/23-1)
ดังนั้น เราจึงเห็นการปรับปรุงสภาพแวดล้อมของกังหัน เพื่อเพิ่มความเร็วของของไหลมากกว่าความพยายามจะปรับปรุงอย่างอื่น เช่น
ตัวอย่างนี้ อยู่ในบันทึก [กังหันปั่นไฟฟ้าจากฝายเตี้ย] เป็นการบังคับให้น้ำ ไหลไปทางเดียวกัน เกิดเกลียวของน้ำ ลดความปั่นป่วน (turbulence) น้ำจึงมีความเร็วเพิ่มขึ้น กังหันสามารถจับพลังงานได้ดีขึ้น
เขื่อนแบบข้างบนนี้ เรียกว่าเขื่อนเข็ม (needle dam) รูปซ้ายจากสวิทเซอร์แลนด์ รูปขวาจากลานเวลา (ลำพูน) คือเขาเอาไม้เป็นแท่งๆ ลงไปขวางทางน้ำไหลครับ ไม่ต้องปิดทางน้ำให้สนิทก็ได้ ธรรมชาติของน้ำ พอมีอะไรไปขวาง มันก็หาทางไหลที่สะดวกกว่าเอง แล้วช่องที่เปิดไว้ ก็จะมีน้ำทะลักออก โดยมีความเร็วเพิ่มขึ้น
สำหรับลำคลอง-ลำธารที่ไม่มีเรือสัญจรไปมา บางทีเขาก็เอาหินไปขวางลำน้ำไว้บางส่วนครับ แน่นอนว่าน้ำไม่ได้หายไปไหน เพียงแต่ถูกบังคับให้ไหลผ่านช่องที่แคบกว่าความกว้างของลำน้ำเดิม ทั้งนี้เพื่อเพิ่มความเร็วของกระแสน้ำ
ตอนไปเที่ยวแถวขอบที่ราบสูงธิเบต มองไปในแม่น้ำ เห็นเขาทำเหมืองทรายกัน โดยสร้างฝายรูปเบ็ดหรือตัว J ขวางแม่น้ำไว้ครึ่งหนึ่ง ฝายมีความสูงกว่าระดับน้ำเล็กน้อย — ในเขตธุรกันดารในเมืองจีน ก็มีการก่อสร้างไปทั่ว ทรายไม่สามารถจะขนมาจากพื้นที่ไกลๆ ได้ แต่เขตเชิงที่ราบสูงธิเบต มีความลาดชันสูงมาก น้ำกัดเซาะหินและพาไหลมาตามสายน้ำ ขืนปล่อยให้ไปถึงเขื่อน ก็จะมีตะกอดตกอยู่หน้าเขื่อนมากจนกำจัดไม่ไหว
ฝายรูปเบ็ด กั้นน้ำไว้ ทำให้ส่วนโค้งมีความเร็วของน้ำต่ำลงมากจนทรายตกตะกอน แล้วเค้าก็ไปตักทรายขึ้นมาง่ายๆ ส่วนปลายเปิดด้านที่ไม่กักน้ำไว้ น้ำก็ไหลได้สะดวกและมีความเร็วของการไหลสูงขึ้น — ไม่มีรูปนะครับ ขี้เกียจหา
สำหรับกังหันลม วิธีเพิ่มความเร็วที่ดี คือเอากังหันลมไปไว้ตีนเขานะครับ
« « Prev : สึนามิปี 2547 เกิดจากการระเบิดในอวกาศ?
4 ความคิดเห็น
ขณะนี้ผมเชื่อว่าผมสามารถสร้างกังหันลมที่มีปสภ. สูงกว่า Betz’ limit ได้แล้ว มันเหลือเชื่อจริงๆ ผมทดลองกับกังหันเล็กๆที่ทำเองแบบง่ายๆ เดิมมันได้ ปสภ. 15% พอเอาใบกังหันผมติดเข้าไปแทนที่ มันทำปสภ.ได้ 25%
เมื่อเทียบบัญญัติไตรยางค์แล้วกังหันลมไฮเทคในวันนี้ทำปสภ. ได้ประมาณ 40% ถ้าใช้กันหันผมน่าจะทำได้ 66.66% (ในขณะที่ BL = 59.3% หรือ 16/27 นั่นแหละครับ)
ผมคิดเรื่องเทคโนโลยีไว้นับร้อยเรื่อง 98 เรื่องผมแจกฟรีหมด (ทั้งที่มูลค่ามหาศาล) แต่เรื่องนี้ผมคงต้องขออุบไว้ก่อนนะครับ ยังบอกไม่ได้ ตั้งใจว่าจะจดสิทธิบัตรทั่วโลก เพื่อหาเงินใช้สักหน่อย อิอิ (ค่าจดมันแพงระเบิด คงอย่างน้อย 1 ล้านบาท เห็นมีแต่บริษัทใหญ่ๆ ที่มันจดทั่วโลกได้ ส่วนเราคนไทยจนๆ คิดอะไรได้หน่อยก็ไม่มีทุนจะจด มันน่ามีธนาคารสิทธิบัตรไทยจริงๆเลย คือให้กู้บนพื้นฐานว่าถ้าได้กำไรต้องแบ่งเปอร์เซ็นต์กัน แต่ถ้าไม่ได้กำไรก็แล้วไป ถือเป็นหนี้สูญ ซึ่งธนาคารจะต้องประเมินการกู้เป็นอย่างดีจึงจะได้กำไร)
ตอนนี้ สนใจเรื่องเตาประสิทธิภาพสูง เอาไปแก้หนาว น่าจะดีกว่าเผาฟืนเยอะครับ
ถ้าพี่มีเวลา ช่วยขยายเรื่องเครื่องหยอดเมล็ดข้าวหน่อยซิครับ
เตาปสภ.สูงมันหุงต้มได้ดีมากครับ แต่แก้หนาวคงไม่ดี เพราะว่าไฟมันไม่กระจาย มันพุ่งสูงอย่างเดียว (เรดิเอชั่นต่ำแต่ คอนดั๊คชั่นสูง) …เรื่องง่ายๆแบบนี้คงมีแต่ด๊อครากหญ้าแบบพี่ที่คิดออก เพราะเราเล็งเห็นแต่อะไรที่มันง่ายๆ ที่มีผลต่อการดำรงชีวิตของเพื่อนมนุษย์ ที่พวกเขาไม่มีปัญญาจะไปคิดดิฟ/อินทีเกรต หาผลพวงของ particle physics ในระดับนาโนหรอกครับ
นอกจากเตานี้แล้วยังมีเตาปิ้งย่าง สรรพสิ่งอีกมากมายที่คิดค้นไว้ (และทดลองเห็นจริงแล้ว) ที่จะทำให้คนที่ชอบกินของพวกนี้ไร้มะเร็ง แถมคนปิ้งก็สะดวก ประหยัดพลังงาน เวลา ได้อีกมาก เช่น แทนที่จะพลิกกลับไก่ 60 ครั้ง สูดดมควันอยู่นั่นแหละ ก็เหลือเพียงครั้งเดียว โดยไม่มีควันอีกต่างหาก เป็นต้น
อิอิ..ต้องแวะมาแคมปิ้งที่มทส. (หนาวมากช่วงนี้) มาฟังเสียงนกนานาสกุลขันร้อง คืนละ 4 ครั้ง แล้วจะสาธิตเครื่องเคราต่างๆที่ว่ามานี้ให้ดูว่า “ไม่ได้โม้” เพียงแต่ว่าเราคิด ทำ ทดลอง อะไรได้หมด แต่ทำการตลาดไม่เป็น (คิดถึงพี่แม้วซะแล้วสิ)
และขอเชิญชวนมิตรสหาย “ลานปัญญา” ทุกคนด้วยนะครับ หลังบ้านผม มันโล่งเตียนมาก ปักเต้นท์ หน้าหนาวดีกว่าเขาใหญ่สิบเท่า อนุญาตก่อกองไฟ ..แต่ห้ามร้องเพลงนะ ม้นหนวกหูพวกนกกา จิ้งหรีด และงูเห่าน่ะ
[...] [เพิ่มความเร็วของของไหลตามหลักของก