โครงการศึกษา จัดทําเครื่องสูบน้ําพลังน้ํา ( STREAM CURRENT DRIVEN WATER PUMP )

โดย

นายปริญญา กมลสินธุ

ผูเชี่ยวชาญดานวิศวกรรมชลประทาน (ดานชลศาสตร)

สํานักวิจัยและพัฒนากรมชลประทาน

บทคัดยอ

โครงการจัดทําเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย เปนการศึกษาการใชพลังงานการ

ไหลของนํ้าเปนตนกําลังในการสูบนํ้า โดยใชหลักการของเคร่ืองสูบนํ้าแบบ Coil Pump รวมกับ Spiral

Pump ซึ่งออกแบบใหสามารถสูบนํ้าขึ้นจากแมนํ้า ลําคลอง และทางนํ้าธรรมชาติทั่วไป ที่มีกระแสนํ้า

ไหลตลอดเวลา เคร่ืองสูบนํ้าน้ีสามารถทํางานได โดยอาศัยพลังงานจากความเร็วการไหลของนํ้า ดันครีบ

บนลอที่พันขดทอสายยางสองขางของทุนลอยรูปทรงจรวด เมื่อลอหมุน ขดทอสายยางบนลอก็หมุนตาม

ไปดวย ทําใหปลายเปดของทอสายยางวักนํ้าเขาสูขดทอ และไหลไปตามทอเกลียวภายใตแรงดันที่เกิดจาก

แรงเหว่ียงของการหมุน ในจังหวะการหมุนลอที่ปลายเปดทอลอยเหนือผิวนํ้า อากาศจะเขาไปในทอแทน

นํ้า ทําใหนํ้าและอากาศ ไหลเขาไปในทอสายยางขดเกลียวสลับกันเปนระยะๆ ทั้งลอดานซายและ

ดานขวา และไหลเขาไปในเพลากลวงทางปลายทั้งสองดานของเพลา ไหลมาชนกันตรงกลางของความ

ยาวเพลา ซึ่งมีรูเปดขึ้นดานบนใหนํ้าไหลออกสูทอสงนํ้าไปเก็บในถังพักนํ้า และ สงตอไปใชงาน ผลการ

ทดสอบการทํางานของ เคร่ืองสูบนํ้าตนแบบ ในคลองลัดโพธิ์ อําเภอพระประแดง จังหวัดสมุทรปราการ สูบนํ้าในคลองบริเวณดานทายประตูระบาย ความเร็วกระแสนํ้าใกลผิวนํ้าที่เคร่ืองสูบนํ้าลอยอยู มีคา

ระหวาง 0.80 - 1 เมตร/วินาที ความสูงรวมในการสูบนํ้า 7 - 10 เมตร สามารถสูบนํ้าได 360 -400 ลิตร/

ชั่วโมง คิดเปนปริมาณนํ้าประมาณ 8 -10 ลูกบาศกเมตร ตอ วัน

คํานํา การขาดแคลนพลังงานนับวันกลายเปนปญหาทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นเร่ือยๆ อันมีสาเหตุจาก

การขยายตัวภาคอุตสาหกรรม การขยายตัวของชุมชนเมือง และ การเพิ่มขึ้นของประชากรทํา

ทรัพยากรธรรมชาติ ที่เปนแหลงกําเนิดของพลังสิ้นเปลือง ทั้ง นํ้ามัน กาซธรรมชาติ ถานหิน เปนตน

นับวันขาดแคลน การเสาะแสวงหาพลังงานรูปแบบอ่ืน มาใชแทนจึงเปนสิ่งที่จําเปน โดยเฉพาะพลังงาน

หมุนเวียน (Renewable)ในรูปแบบตางๆ ที่ไมกอใหเกิดมลพิษตอสิ่งแวดลอม พลังงานจากนํ้านับวา

เปนพลังงานรูปแบบที่ไมมีวันสูญหายไปจากโลก นํ้ามีไดทั้งพลังงานศักยในรูปความสูง และพลังงาน

จลนในรูปของการไหล ซึ่งประเทศไทย มีแมนํ้า ลําคลอง ทั้งธรรมชาติ และคลองชลประทาน หลายสาย

ที่มีนํ้าไหลแรงตลอดป สํานักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน ไดทําการศึกษาคิดคนประดิษฐเคร่ืองสูบ

นํ้า โดยอาศัยพลังงานนํ้าไหลเปนตนกําลังในการสูบนํ้า เคร่ืองสูบนํ้าที่ประดิษฐขึ้นน้ี เปนเคร่ืองสูบนํ้า

แบบขดทอเกลียวทุนลอย ใชชื่อเฉพาะวา “ปรินปม ( PRIN PUMP) ” ตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าที่ประดิษฐ

ไดนําไปทดสอบใชงานแลว สามารถสูบนํ้าไดผลตามวัตถุประสงค โดยไมตองใชพลังงานภายนอกอ่ืน

ใดชวยในการสูบนํ้า

ก

สารบัญ

หนา

บทคัดยอ

คํานํา

สารบัญ ก

สารบัญตาราง ข

สารบัญรูป ค

บทที่ 1 บทนํา

1.1 หลักการและเหตุผล 1

1.2 วัตถุประสงคของโครงการ 1

1.3 ขอบเขตและขั้นตอนการดําเนินงานโครงการวิจัย 1

บทที่ 2 ทฤษฎีและหลักการ

2.1 นิยามเคร่ืองสูบนํ้า 3

2.2 พลังงานนํ้า 3

2.3 การพัฒนาเคร่ืองสูบนํ้าพลังงานทดแทน 6

2.4 ทฤษฎี สมมุติฐาน และกรอบแนวความคิดของโครงการวิจัย 12

บทที่ 3 วิธีดําเนินการ

3.1 การสรางโมเดลทดลองเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า 16

3.2 การสรางตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย 21

3.3 การทดสอบการทํางานของ เคร่ืองสูบนํ้าตนแบบ ในคลองลัดโพธิ์ อ.พระประแดง

จ.สมุทรปราการ

27

บทที่ 4 สรุปและขอเสนอแนะ

4.1 สรุป 28

4.2 ประโยชน 28

4.3 ขอเสนอแนะ 29

เอกสารอางอิง 30

ผูดําเนินงานวิจัย ภาคผนวก

32

33

ข

สารบัญตาราง

หนา

ตารางที่ 3.1 ผลการทดสอบการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าตนแบบทดสอบ

ที่ความเร็วนํ้าไหลประมาณ 0.5 - 0.7 ม./วินาท ี

25

ค

สารบัญรูป

หนา

ภาพที่ 2.1 กังหันลมสูบนํ้า 6

ภาพที่ 2.2 กงลอวิดนํ้าโดยใชกําลังงานจากนํ้าไหล (ก) กงลอวิดนํ้าโดยใชแรงคน (ข) 7

ภาพที่ 2.3 เคร่ืองสูบนํ้าแบบสกรู โดยใชแรงคน 7

ภาพที่ 2.4 แบบจําลองการนําพลังงานคลื่นมาใชประโยชน โดยใชทุนลอยใหคลื่นดันขึ้นลง แรงดันคลื่นขึ้นลงสงถายผานกลไกไปเปนตนกําลัง ในการสูบนํ้า

7

ภาพที่ 2.5 เคร่ืองตะบันนํ้า(Hydraulic Ram) ใชแรงจากการไหลกระแทกของนํ้าในการสูบนํ้า 8

ภาพที่ 2.6 กังหันสูบนํ้า ใชพลังงานจากความเร็วกระแสนํ้าขับกังหันถายกําลังสูเคร่ืองสูบนํ้า 9

ภาพที่ 2.7 เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว (ก) ทํางานดวยมือหมุน (ข)ทํางานดวยพลังงานนํ้าไหล 10

ภาพที่ 2.8 หลักการสูบนํ้าดวยพลังงานนํ้าไหลโดยอาศัยแรงเหว่ียงของการไหลในขดทอเกลียวกน หอย (ก) แสดงลักษณะการติดครีบรับแรงขับนํ้า (ข) ลักษณะขดทอเกลียวปลายเปดรับ

นํ้าที่ขอบนอก

11

ภาพที่ 2.9 หลักการสูบนํ้าดวยพลังงานนํ้าไหลโดยอาศัยแรงเหว่ียงของการไหลในขดทอเกลียว 12

ภาพที่ 2.10 หลักการทํางานของ Air Lift Pump โดยใหอากาศผสมกับนํ้าทําใหนํ้ามีมวลเบากวานํ้า

ปกติ ด้ังน้ันเมื่อนํ้ามวลเบาถูกแรงดันก็จะลอยตัวสูงขึ้นไดมากกวานํ้าปกติ

13

ภาพที่ 3.1 ภาพสเก็ตการทํางานของ Spiral Pump (บน) และ Coil Pump (ลาง) 16

ภาพที่ 3.2 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 1 17

ภาพที่ 3.3 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 1 (ก) กอนปรับปรุงสวนหัว

(ข) หลังปรับปรุงสวนหัว

18

ภาพที่ 3.4 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 2 (ก) แสดงลักษณะการพันขดทอสาย

ยาง (ข) แสดงลักษณะครีบของลอรับแรงดันนํ้ามุมเอียง

20

ภาพที่ 3.5 แบบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย ตนแบบ 22

ภาพที่ 3.6 เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย ประกอบดวย 2 สวนหลัก คือ ทุนลอยรูปทรง

เคร่ืองบินและลอมวนขดเกลียวทอสายยาง มีครีบปะทะการไหลของนํ้าติดตามแนวเสน

รอบวงของลอ ประกบอยู 2 ขางของทุนลอย (ก) มุมมองดานหลัง (ข)มุมมองดานขาง

(ค) ขณะลอยนํ้า

24

ง

สารบัญรูป (ตอ)

หนา

ภาพที่ 3.7 การทดสอบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยในบอทดลอง (ก) เคร่ืองเรือหางยาว

ขับใหนํ้าไหลดันครีบลอเคร่ืองสูนํ้าใหหมุน (ข) การยึดเคร่ืองสูบนํ้าตนแบบขณะทดลอง

(ค) สายยางที่ใชสงนํ้าจากการสูบทดสอบความสูงในการสูบยกนํ้า

26

ภาพที่ 3.8 การทดสอบการทํางาน ใตสะพานทายประตูระบายนํ้าคลองลัดโพธิ์ อ.พระประแดง

จ. สมุทรปราการ

27

1

บทที่ 1 บทนํา

1.1 หลักการและเหตุผล

การขาดแคลนพลังงานนับวันกลายเปนปญหาทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นเร่ือยๆ อันมีสาเหตุ

จากการขยายตัวภาคอุตสาหกรรม การขยายตัวของชุมชนเมือง และ การเพิ่มขึ้นของประชากรทํา

ทรัพยากรธรรมชาติ ที่เปนแหลงกําเนิดของพลังสิ้นเปลือง ทั้ง นํ้ามัน กาซธรรมชาติ ถานหิน เปน

ตน นับวันขาดแคลน การเสาะแสวงหาพลังงานรูปแบบอ่ืน มาใชแทนจึงเปนสิ่งที่จําเปน โดยเฉพาะ

พลังงานหมุนเวียน(Renewable)ในรูปแบบตางๆ ที่ไมกอใหเกิดมลพิษตอสิ่งแวดลอม พลังงานจากนํ้า นับวาเปนพลังงานรูปแบบที่ไมมีวันสูญหายไปจากโลก นํ้ามีไดทั้งพลังงาน

ศักยในรูปความสูง และพลังงานจลนในรูปของการไหล ซึ่งประเทศไทย มีแมนํ้า ลําคลอง ทั้ง

ธรรมชาติ และคลองชลประทาน หลายสายที่มีนํ้าไหลแรงตลอดป พลังงานนํ้าดังกลาวถือวาเปน

พลังงานที่สะอาด ใชไดโดยไมตองเสียคาใชจาย จึงมีงานวิจัย การประดิษฐคิดคน นวัตกรรมใหมๆ

เกี่ยวกับการนําพลังงานนํ้ามาใชประโยชนในหลายรูปแบบ การสูบนํ้าดวยพลังงานนํ้า เปนประเด็น

หน่ึงของการวิจัยประยุกตที่ทาทาย ในการนําพลังงานนํ้ามาเปนตนกําลังในการสูบนํ้า ผลงานศึกษา

วิจัย นวัตกรรม สิ่งประดิษฐที่สรางขึ้นมีหลักการแนวคิด ทั้งคลายกันและตางกัน ตามความ

เหมาะสมของสภาพพื้นที่ สิ่งแวดลอม และ ศักยภาพของแหลงนํ้าตนกําลังที่มี

สํานักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน พิจารณาเห็นวา คลองสงนํ้า คลองระบายนํ้า

ชลประทาน รวมถึง แมนํ้า ลําคลองตางๆ ตามธรรมชาติ ที่มีนํ้าไหล ควรจะนําพลังงานนํ้าไหล

เหลาน้ี มาเปนตนกําลังในการสูบนํ้า ใหเกิดประโยชนตอไป

1.2 วัตถุประสงคของโครงการ

1.2.1 เพื่อศึกษาทดลองเคร่ืองสูบนํ้าที่ใชพลังงานจากความแรงการไหลของนํ้า ขับใหเคร่ือง

สูบนํ้าสามารถทํางานไดโดยที่ไมตองใชพลังงานจากภายนอก

1.2.2 เพื่อจัดทําเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าตนแบบ

1.3 ขอบเขตและข้ันตอนการดําเนินงานโครงการวิจัย

โครงการศึกษา น้ี จะทําการคนควา ทบทวน ขอมูล เอกสาร ผลงานวิจัย ตางๆเกี่ยว เคร่ือง

สูบนํ้า รูปแบบตาง ที่ใชพลังงานการไหลของนํ้าขับใหเคร่ืองทํางาน พัฒนา รูปแบบ เคร่ืองสูบนํ้า

พลังนํ้าตนแบบ ที่ออกแบบ และสรางไดงาย ไมยุงยากซับซอนโดยมุงเนน นําเอาวัสดุที่สามารถหา

ไดจากชุมชน มีขายตามทองตลาด หรือ สถานที่ใกลเคียง สามารถหาอะไหลไดงายมีความคงทนสูง

2

สามารถนําไปใชไดตามสภาพความเปนจริง สามารถใชงานไดอยางตอเน่ือง โดยมีขั้นตอนการ

ดําเนินงานดังน้ี

ก) ศึกษา ทฤษฎี วิศวกรรมชลศาสตร กลศาสตร เกี่ยวกับ พลังงานการไหลของนํ้า

ข) รวบรวมขอมูล รูปแบบ ผลงานวิจัย เกี่ยวกับ เคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า วิธีการสูบนํ้าที่เคย

มีการศึกษาและจัดทําแลว เพื่อใชเปนแนวทาง ในการพัฒนา ตอยอด

ค) ออกแบบเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า และ สรางแบบจําลอง ทําการทดลองความเปนไปได

และปรับปรุงใหสามารถทํางานได

ง) สรางตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า และ ทําการทดสอบประสิทธิภาพการทํางาน ของ

เคร่ืองสูบนํ้าตนแบบที่สรางขึ้นมา

จ) นําเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าไปติดต้ังใชงาน

3

บทที่ 2

ทฤษฎี และ หลักการ

2.1 นิยามเคร่ืองสูบนํ้า

เคร่ืองสูบนํ้า( Pump ) คือ เคร่ืองจักรกลชลศาสตรชนิดหน่ึงที่ทําหนาที่เปลี่ยน

พลังงานกล ( Mechanical Energy ) ใหเปนพลังงาน ในการยกนํ้าใหมีระดับสูงขึ้นหรือใชเปนเคร่ือง

เรงนํ้าใหไหลในทอไดเร็วยิ่งขึ้น โดยพลังงานกลที่ใชกับเคร่ืองสูบนํ้าอาจจะไดมาจากพลังงานไฟฟา

พลังงานเคร่ืองกล พลังงานแสงอาทิตย พลังงานจากลม พลังงานจากนํ้า พลังงานจากแรงคน หรือ

พลังงานจากแหลงอ่ืนๆ ตน ซึ่งปจจุบันการพัฒนาขยายดานเศรษฐกิจอุตสาหกรรม การเพิ่มขึ้นของ

ประชากรโลก การขยายตัวของชุมชนเมือง ทําใหการใชพลังงาน ที่มีแหลงกําเนิดมาจาก

ทรัพยากรธรรมชาติเร่ิมขาดแคลน ผลกระทบจากการใชปลอยกาซเสียจากการเผาผลาญพลังงาน

สิ้นเปลืองเกิดผลกระทบตอสิ่งแวดลอม และ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก จึงเกิดแนวคิด ในการ

หาพลังงานทดแทนจากธรรมชาติในรูปแบบพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) มาใช

ประโยชน สิ่งสําคัญที่ตองพิจารณาในการเลือกใชพลังงานทดแทน ตองคํานึงถึงปจจัย สําคัญ

ดังตอไปน้ี

ก) ปริมาณพลังงานทดแทนที่มี

ข) รูปแบบหรือชนิดของพลังงานทดแทน

ค) ระยะเวลาและความตอเน่ืองของพลังงาน

ง) ผลกระทบตอสิ่งแวดลอม

จ) การลงทุนความคุมคา

2.2 พลังงานนํ้า

พลังงานนํ้า เปนพลังงานหมุนเวียนรูปแบบหน่ึง โดยการอาศัยพลังงานของนํ้าที่เคลื่อนที่

ปจจุบันน้ีพลังงานนํ้าสวนมากจะถูกใชเพื่อใชในการผลิตไฟฟา นอกจากน้ีแลวพลังงานนํ้ายังถูก

นําไปใชในการชลประทาน การสี การทอผา และใชในโรงเลื่อย พลังงานของมวลนํ้าที่เคลื่อนที่ได

ถูกมนุษยนํามาใชมานานแลวนับศตวรรษ โดยไดมีการสรางกังหันนํ้า ( Water Wheel) เพื่อใชในการ

งานตางๆ ในอินเดีย และชาวโรมันก็ไดมีการประยุกตใชเพื่อใชในการโมแปงจากเมล็ดพืชตางๆ

สวนผูคนในจีนและตะวันออกไกลก็ไดมีการใชพลังงานนํ้าเพื่อสราง Pot Wheel เพื่อใชในวิดนํ้าเพื่อ

การชลประทาน โดยในชวงทศวรรษ 1830 ซึ่งเปนยุคที่การสรางคลองเฟองฟูถึงขีดสุด ก็ไดมีการ

ประยุกตเอาพลังงานนํ้ามาใชเพื่อขับเคลื่อนเรือขึ้นและลงจากเขา โดยอาศัยรางรถไฟที่ลาดเอียง

(Inclined Plane Railroad : Funicular)โดยตัวอยางของการประยุกตใชแบบน้ี อยูที่คลอง Tyrone ใน

4

ไอรแลนดเหนือ อยางไรก็ตามเน่ืองจากการประยุกตใชพลังงานนํ้าในยุคแรกน้ันเปนการสงตอ

พลังงานโดยตรง (Direct Mechanical Power Transmission) ทําใหการใชพลังงานนํ้าในยุคน้ันตอง

อยูใกลแหลงพลังงาน เชน นํ้าตก เปนตน ปจจุบันน้ี พลังงานนํ้าไดถูกใชเพื่อการผลิตไฟฟา ทําให

สามารถสงตอพลังงานไปใชในที่ที่หางจากแหลงนํ้าได

การนําเอาพลังงานนํ้ามาใชประโยชนทําไดโดยใหนํ้าไหลจากที่สูงลงสูที่ตํ่า พลังงานศักย

ของนํ้าถูกเปลี่ยนเปนพลังงานจลน อุปกรณที่ใชในการเปลี่ยนน้ีคือ กังหันนํ้า (Turbines) นํ้าที่มี

ความเร็วสูงจะผานเขาทอแลวใหพลังงานจลนแกกังหันนํ้า ซึ่งหมุนขับเคร่ืองกําเนิดไฟฟา ใน

ปจจุบันพลังงานที่ไดจากแหลงนํ้าที่รูจักกันโดยทั่วไป มี 4 รูปแบบหลัก คือ

1. พลังงานนํ้าตก การผลิตไฟฟาจากพลังงานนํ้าน้ีทําไดโดยอาศัยพลังงานของนํ้าตก ออก

จากนํ้าตามธรรมชาติ หรือนํ้าตกที่เกิดจากการดัดแปลงสภาพธรรมชาติ เชน นํ้าตกที่เกิดจากการ

สรางเขื่อนกั้นนํ้า นํ้าตกจากทะเลสาบบนเทือกเขาสูหุบเขา กระแสนํ้าในแมนํ้าไหลตกหนา

ผา เปนตน การสรางเขื่อนกั้นนํ้าและใหนํ้าตกไหลผานกังหันนํ้าซึ่งติดอยูบนเคร่ืองกําเนิดไฟฟา

กําลังงานนํ้าที่ไดจะขึ้นอยูกับความสูงของนํ้าและอัตราการไหลของนํ้าที่ปลอยลงมา ดังน้ันการผลิต

พลังงานจากพลังงานน้ีจําเปนตองมีบริเวณที่เหมาะสมและการสรางเขื่อนน้ันจะตองลงทุนอยาง

มาก แตอยางไรก็ตามจากการสํารวจคาดวาทั่วโลกสามารถผลิตกําลังไฟฟาจากกําลังนํ้ามากกวา

พลังงานทดแทนประเภทอ่ืน

2. พลังงานนํ้าข้ึนนํ้าลง มีพื้นฐานมาจากพลังงานศักยและพลังงานจลนของระบบที่

ประกอบดวยดวงอาทิตย โลก และดวงจันทร จึงจัดเปนแหลงพลังงานประเภทใชแลวไมหมดไป

สําหรับในการเปลี่ยนพลังงานนํ้าขึ้นนํ้าลงใหเปนพลังงานไฟฟา คือ เลือกแมนํ้าหรืออาวที่มีพื้นที่

เก็บนํ้าไดมากและพิสัยของนํ้าขึ้นนํ้าลงมีคาสูงแลวสรางเขื่อนที่ปากแมนํ้าหรือปากอาว เพื่อใหเกิด

เปนอางเก็บนํ้าขึ้นมา เมื่อนํ้าขึ้นจะไหลเขาสูอางเก็บนํ้า และเมื่อนํ้าลงนํ้าจะไหลออกจากอางเก็บ

นํ้า การไหลเขาออกจากอางของนํ้าตองควบคุมใหไหลผานกังหันนํ้าที่ตอเชื่อมกับเคร่ืองกําเนิด

ไฟฟา เมื่อกังหันนํ้าหมุนก็จะไดไฟฟาออกมาใชงานหลักการผลิตไฟฟาจากนํ้าขึ้นนํ้าลงมีหลักการ

เชนเดียวกับการผลิตไฟฟาจากพลังงานนํ้าตก แตกําลังที่ไดจากพลังงานนํ้าขึ้นนํ้าลงจะไมคอย

สม่ําเสมอเปลี่ยนแปลงไปมากในชวงขึ้นลงของนํ้า แตอาจจัดใหมีพื้นที่กักนํ้าเปนสองบริเวณหรือ

บริเวณพื้นที่เดียว โดยการจัดระบบการไหลของนํ้าระหวางบริเวณบอสูงและบอตํ่า และกักบริเวณ

ภายนอกในชวงที่มีการขึ้นลงของนํ้าอยางเหมาะสม จะทําใหกําลังงานพลังงานนํ้าขึ้นนํ้าลง

สม่ําเสมอดีขึ้น

3. พลังงานคลื่น เปนการเก็บเกี่ยวเอา พลังงานที่ลม ถายทอดใหกับผิวนํ้าในมหาสมุทรเกิด

เปนคลื่นว่ิงเขาสูชายฝงและเกาะแกงตางๆเคร่ืองผลิต ไฟฟาพลังงานคลื่นจะถูกออกแบบใหลอยตัว

5

อยูบนผิวนํ้าบริเวณหนาอาวดานหนาที่หันเขาหา คลื่น การใชคลื่นเพื่อผลิตไฟฟาน้ันถาจะใหไดผล

จะตองอยูในโซนที่มียอดคลื่นเฉลี่ยอยูที่ 8 เมตร ซึ่งบริเวณน้ันตองมีแรงลมดวย แตจากการวัดความ

สูงของยอดคลื่นสูงสุดในประเทศไทยที่จังหวัดระนองพบวา ยอดคลื่นสูงสุดเฉลี่ยอยูที่ 4 เมตร

เทาน้ัน ทําใหเทคโนโลยี การผลิตไฟฟาดวยพลังงานคลื่นในปจจุบันน้ันยังคงไมสามารถใชใน

ประเทศไทยไดผลจริงจัง

4.พลังงานนํ้าไหล นํ้าไหลตามแมนํ้า ลําคลอง ตามแรงโนมถวงของโลก เปนรุปแบบของ

พลังงานจลนของนํ้า ซึ่งแรงที่เกิดจากการไหลของนํ้ามีความสัมพันธ กับความเร็ว และปริมาณการ

ไหลของนํ้า

ประโยชนและขอดีของพลังงานนํ้า มีดังน้ี

ก) พลังงานนํ้าเปนพลังงานหมุนเวียนที่สามารถนํากลับมาใชใหมไดไมหมดสิ้น คือเมื่อใชพลังงาน

ของนํ้าสวนหน่ึงไปแลวนํ้าสวนน้ันก็จะไหลลงสูทะเลและนํ้าในทะเลเมื่อไดรับพลังงานจาก

แสงอาทิตยก็จะระเหยกลายเปนไอนํ้า เมื่อไอนํ้ารวมตัวเปนเมฆจะตกลงมาเปนฝนหมุนเวียนกลับมา

ทําใหเราสามารถใชพลังงานนํ้าไดตลอดไปไมหมดสิ้น

ข) เคร่ืองกลพลังงานนํ้าสามารถเร่ิมดําเนินการผลิตพลังงานไดในเวลาอันรวดเร็ว และควบคุมให

ผลิตกําลังงานออกมาไดใกลเคียงกับความตองการ อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพในการทํางานสูงมาก

ชิ้นสวนของเคร่ืองกลพลังงานนํ้าสวนใหญจะมีความคงทน และมีอายุการใชงานนานกวา

เคร่ืองจักรกลอยางอ่ืน

ค) เมื่อนําพลังงานนํ้าไปใชแลว นํ้ายังคงมีคุณภาพเหมือนเดิมทําใหสามารถนําไปใชประโยชนอยาง

อ่ืนไดอีก เชน เพื่อการชลประทาน การรักษาระดับนํ้าในแมนํ้าใหไหลลึกพอแกการเดินเรือ เปนตน

ง) การสรางเขื่อนเพื่อกักเก็บและทดนํ้าใหสูงขึ้น สามารถชวยกักนํ้าเอาไวใชในชวงที่ไมมีฝนตก

ทําใหไดแหลงนํ้าขนาดใหญสามารถใชเลี้ยงสัตวนํ้าหรือใชเปนสถานที่ทองเที่ยวได และยังชวย

รักษาระบบนิเวศของแมนํ้าไดโดยการปลอยนํ้าจากเขื่อนเพื่อไลนํ้าโสโครกในแมนํ้าที่เกิดจาก

โรงงานอุตสาหกรรม นอกจากน้ียังสามารถใชไลนํ้าเค็มซึ่งขึ้นมาจากทะเลก็ได

แตพลังงานนํ้ามีขอเสียบางประการ เชน การพัฒนาแหลงพลังงานนํ้าตองใชเงินลงทุนสูง และ

ยังทําใหเสียพื้นที่ของปาไปบางสวน นอกจากน้ีพลังงานนํ้ายังมีความไมแนนอนเกิดขึ้น เชน

หนาแลงหรือกรณีที่ฝนไมตกตองตามฤดูกาล และมักเกิดปญหาในเร่ืองการจัดหาบุคลากรไป

ปฏิบัติงาน รวมทั้งการซอมแซม บํารุงรักษาสิ่งกอสราง และอุปกรณตาง ๆ จะไมคอยสะดวกนัก

เพราะสถานที่ต้ังอยูหางไกลจากชุมชน

6

2.3 การพัฒนาเคร่ืองสูบนํ้าพลังงานทดแทน

วิธีการสูบนํ้า ทําไดหลายวิ ธี นับจากวิธีการอยางงายดวยภูมิปญญาชาวบาน ไมยุงยาก

ซับซอน โดยใชพลังงานจากคน สัตว เชน กงลอวิดนํ้า การสูบนํ้าแบบสกรู ( Screw Pump) เคร่ือง

สูบนํ้าแบบคันโยก การใชพลังงานจากธรรมชาติ เชน พลังงานนํ้าตก นํ้าไหล พลังงานลม ในการ

ขับเคลื่อนใหเคร่ืองสูบนํ้าทํางาน เชน กังหันวิดนํ้า เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดเกลียว (Spiral Pump)

เคร่ืองตะบันนํ้า(Hydraulic Ram) เปนตน และ เคร่ืองสูบนํ้าที่ผลิตขายเชิงพานิช ซึ่งเปนเคร่ืองสูบนํ้า

ที่พัฒนาประสิทธิภาพในการสูบนํ้า มีสวนประกอบที่ซับซอนมากขึ้น มีทั้งเคร่ืองขนาดเล็กและ

ขนาดใหญ พลังงานที่ใชในการขับเคลื่อนเคร่ืองสูบนํ้าเหลาน้ีสวนใหญจะใชพลังงานไฟฟา หรือ

เคร่ืองยนต ขับใหใบพัดเคร่ืองสูบนํ้าหมุน เกิดแรงดูดนํ้าไหลเขาสูเคร่ืองสูบและใบพัดหมุนเกิดแรง

เหว่ียงสงนํ้าออกไปทางทอจายนํ้า เชน เคร่ืองสูบนํ้าแบบหอยโขง เคร่ืองสูบนํ้าแบบใบพัดขนาด

ใหญจุมใตนํ้า เปนตน

เคร่ืองสูบนํ้าพลังงานลม ใชกังหันลม ต้ังบนเสาสูง พลังงานที่เกิดจากการหมุนกังหัน สง

ถายดวยกลไก มายังเคร่ืองสูบนํ้า มีขอดีคือใชงานงาย ตอเน่ือง และไมใชพลังงานสิ้นเปลือง

ไดปริมาณการไหลสูง แตตองมีลมพัดจึงจะสามารถทํางานได กังหันลมตองมีขนาดใหญเพื่อใหได

พลังงานมาก (ภาพที่ 2.1)

ภาพที่ 2.1 กังหันลมสูบนํ้า

กังหันวิดนํ้า มีใชงานมาต้ังแตสมัยโบราณ สวนใหญทําเปนกงลอ ใหนํ้าไหลผานครีบที่ติด

อยูกับขอบกงลอ เชนเดียวกับกระบอกตักนํ้า เมื่อกงลอหมุนกระบอกก็จะตักนํ้า และเทไหลออกเมื่อ

ตําแหนงของกระบอกหมุนขึ้นดานบนของกงลอ ขอดี คือสราง งาย ไมซับซอน ใชงานงาย ไมใช

พลังงานสิ้นเปลือง แตตองมีตองมีกระแสนํ้าไหล หรือ ใชแรงคนในการขับเคลื่อน (ภาพที่ 2.2)

7

(ก) (ข)

ภาพท่ี 2.2 กงลอวิดนํ้าโดยใชกําลังงานจากนํ้าไหล (ก) กงลอวิดนํ้าโดยใชแรงคน (ข)

เคร่ืองสูบนํ้าแบบสกรู ใชหลักการทํางานของสกรู ดวยการสรางสกรู ขนาดใหญใสในทอ

แกนเพลาของสกรูหมุนดวยมือ ใหปลายดานหน่ึงของสกรูจุมในนํ้า เวลาสกรุหมุน ก็จะเกิดแรง

เหว่ียงดันใหนํ้าสูงขึ้น จนไหลออกที่ปลายอีกดานหน่ึง ปจจุบันมีการพัฒนาใชเคร่ืองยนต ขับเคลื่อน

แทนแรงคนแลว แตหลักการทํางานยังคงเหมือนเดิม (ภาพที่ 2.3)

ภาพท่ี 2.3 เคร่ืองสูบนํ้าแบบสกรู โดยใชแรงคน

เคร่ืองสูบนํ้าพลังงานคลื่น เปนการหาวิธีการนําพลังงานคลื่นในทะเล ซึ่งมีพลังงานทั้ง

ความแรง ความสูงคลื่น มาเปนตนกําลังในการสูบนํ้า แตมีขอจํากัดเคร่ืองสูบนํ้าพลังคลื่น คือ

จะตองมีคลื่นจึงจะทํางาน ระดับนํ้าตองอยูในระยะที่ออกแบบพอเหมาะจึงจะทํางานไดอยางมี

ประสิทธิภาพ (ภาพที่ 2.4)

เครื่องสูบนํ้าแบบสกรูหมุน

8

ภาพท่ี 2.4 แบบจําลองการนําพลังงานคลื่นมาใชประโยชน โดยใชทุนลอยใหคลื่นดันขึ้นลง แรงดัน

คลื่นขึ้นลงสงถายผานกลไกไปเปนตนกําลัง ในการสูบนํ้า

เคร่ืองตะบันนํ้า เปนการประยุกตหลักการของแรงกระแทกของนํ้าที่เกิดจากการทําใหนํ้าที่

ไหลดวยความเร็วสูงหยุดไหลกะทันหัน จนทําใหนํ้ามีแรงดันเพิ่มขึ้น จนนํามาใชประโยชนในการ

สูบนํ้า ขอดี คือ สงนํ้าไดระดับสูง สามารถทําจากวัสดุหาไดงาย สามารถใชงานไดตอเน่ือง มีขนาด

เล็กและติดต้ังงาย ไมใชพลังงานสิ้นเปลือง ไมตองการนํ้ามันหลอลื่น เสียคาบํารุงรักษาตํ่าไม

ตองการนํ้ามันเชื้อเพลิงนอกจากนํ้า แตมีขอจํากัด คือ ตองมีแรงดันนํ้าตนทุนจากที่ที่มีระดับนํ้าสูง

กวา มีการสูญเสียหรือนํ้าทิ้งไปสวนหน่ึง และ ปริมาณสงนํ้านอย เสียนํ้าเปนจํานวนมากไดนํ้านอย

เกิดเสียงดังในขณะใชงานและมีประสิทธิภาพคอนขางตํ่า (ภาพที่ 2.5)

ภาพท่ี 2.5 เคร่ืองตะบันนํ้า(Hydraulic Ram) ใชแรงจากการไหลกระแทกของนํ้าในการสูบนํ้า

9

เคร่ืองสูบนํ้าแบบกังหันทุนลอย กังหันนํ้าสูบนํ้าทุนลอย (River Current Turbine

Pump) ออกแบบสรางขึ้นเพื่อติดต้ังในแมนํ้าลําธาร เปนกังหันนํ้าชนิดสะเทินนํ้าสะเทินบก

เคลื่อนยายไดงายกลาวคือเมื่อติดต้ังอยูในแมนํ้าลําธาร ตัวของมันเองจะสามารถลอยอยูบนผิวนํ้า

และจะสามารถปรับตัวของมันเองตามระดับนํ้าขึ้นลงได กังหันนํ้าทุนลอยแบบน้ีประกอบดวยทุน

ลอย (ภาพที่ 2.6)

ภาพท่ี 2.6 กังหันสูบนํ้า ใชพลังงานจากความเร็วกระแสนํ้าขับกังหันถายกําลังสูเคร่ืองสูบนํ้า

เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว หลักการทํางานคลายคลึงกับเคร่ืองสูบนํ้าแบบสกรู โดยการเปลี่ยน

สกรูเปนทอเกลียวหมุนวนคลายสกรู ที่สําคัญคือ เวลานํ้าไหลเขาไปในทอเกลียว จะมีอากาศเขาไป

ผสมกับนํ้า เปนระยะ ซึ่งเปนขอดีของการสูบนํ้าวิธีน้ี เน่ืองจากอากาศที่เขาไปจะทําใหมวลนํ้าเบาลง

กวานํ้าอยางเดียว และ อากาศที่ถูกอัด ทําหนาทีคลายสปริงในทอ ชวยสงใหนํ้าในทอไหลไดสูงขึ้น

เคร่ืองสูบนํ้าแบบน้ีมีทั้งแบบมือหมุนพลังงานคน และแบบใชพลังงานนํ้า (ภาพที่ 2.7)

10

(ก)

(ข)

ภาพที่ 2.7 เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว (ก) ทํางานดวยมือหมุน (ข)ทํางานดวยพลังงานนํ้าไหล

เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวกนหอย หลักการทํางานคลายคลึงกับเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว

แตกตางกันเพียงเกลียวทอมีลักษณะวนคลายกนหอย ใหนํ้าและอากาศในทอไหลเร็วขึ้นเมื่อเขาใกล

จุดศูนยกลางและสงออกมาในแนวศูนยกลางการหมุนผานขอตอหมุน (Rotary Joint) ตอเชื่อมกับทอ

สงนํ้า นําไปใชงาน (ภาพที่ 2.8)

11

(ก)

(ข)

ภาพที่ 2.8 หลักการสูบนํ้าดวยพลังงานนํ้าไหลโดยอาศัยแรงเหว่ียงของการไหลในขดทอเกลียวกน

หอย (ก) แสดงลักษณะการติดครีบรับแรงขับนํ้า (ข) ลักษณะขดทอเกลียวปลายเปดรับนํ้าที่ขอบ

นอก

เคร่ืองสูบนํ้าแบบสลิงปม (Sling Pump)

Sling Pump เปนเคร่ืองสูบนํ้าชนิดหน่ึงที่สูบนํ้าโดยใชกําลังงานจากการไหลของนํ้าใน

แมนํ้าลําคลอง ( Water Driven Water Pump) ขับหมุนใบพัดที่อยูสวนหัวของเคร่ืองทําใหตัวของ

Sling Pump ที่มีลักษณะเปนทรงกระบอกภายในกลวงลอยนํ้าได มีสายยางขนาดเสนผาศูนยกลาง

1/2น้ิว ปลายเปดมวนเปนเกลียวอยูภายใน เมื่อเคร่ืองหมุนจะเกิดแรงเหว่ียงดันใหนํ้าที่ไหลเขาไปใน

12

ทอ สงออกไปดานหัวซึ่งมีสายยางตอออกไปยังจุดที่ตองการนํ้าเหมือนเคร่ืองสูบนํ้าทั่วไป จากการ

ทดสอบของ กลุมงานชลศาสตร พบวา ความเร็วนํ้าในคลองประมาณ 0.4-0.5 เมตร ตอวินาที

เคร่ืองสูบนํ้าไดประมาณ 3 ลบ.ม./ วัน เฮดสูบยกนํ้าไดสูงประมาณ 10 เมตร

ภาพที่ 2.9 หลักการสูบนํ้าดวยพลังงานนํ้าไหลโดยอาศัยแรงเหว่ียงของการไหลในขดทอเกลียว

2.4 ทฤษฎี สมมุติฐาน และกรอบแนวความคิดของโครงการวิจัย

เคร่ืองปมนํ้าพลังงานทดแทนที่มีอยูทั่วไป จะใชพลังงานจากธรรมชาติเชน ลม คลื่น

แสงแดด มาแปลงเปนพลังงานกล ซึ่งจะตองคํานึงปริมาณพลังงานภายนอกที่เปนปจจัยหลักหรือ

สิ่งแวดลอมที่อยูรอบๆ มาใชเพิ่มพลังงานใหกับนํ้า

การเพิ่มระดับนํ้าใหมีความสูงขึ้นสามารถทําได 2 วิธี

วิธีท่ี 1 การเพิ่มพลังงานใหกับนํ้า วิธีน้ีมีใชโดยทั่วไป จะทําการโดยเปลี่ยนพลังงานจากแหลง

พลังงานอ่ืนๆ เพื่อใหเปนพลังงานศักยหรือพลังงานจลใหกับนํ้า เชน 1. ปมนํ้าไฟฟา มีการเปลี่ยน

พลังงานไฟฟาเปนพลังงานจลและพลังงานศักยตามลําดับ 2. ปมนํ้าพลังงานทดแทน เชนปมนํ้า

พลังงานคลื่น จะทําการเปลี่ยนแปลงพลังงานคลื่นเปนพลังงานศักยใหกับนํ้า เปนตน

พลังงานภายยอกที่ถูกเปลี่ยนเปนพลังงานศักยของนํ้าไดหลายวิธี เชนการดันโดยลูกสูบการ

เหว่ียงหนีจุดศูนยถวง เปนตน วิธีการน้ีเปนวิธีที่ใชกันแพรหลาย หรือเรียกไดวามีอยูในทุกๆปมนํ้าที่

มีใชกันในปจจุบัน

วิธีท่ี 2 วิธีน้ีเปนหลักการพื้นฐานของงานวิจัยน้ี จะอาศัยการลดความหนาแนนของของเหลวมวล

รวมซึ่งเปนสวนผสมของนํ้ากับของเหลวชนิดอ่ืนเพื่อใชในการเพิ่มความสูงของนํ้า วีน้ีจะไมมีการ

เพิ่มพลังงานใหกับระบบหรือใชพลังงานจากภายนอกใดๆ แตจะใชหลักการควบคุมความหนาแนน

ของนํ้าที่ออกจากระบบใหมีความหนาแนนตํ่ากวาพลังงานดานตนนํ้า เพื่อเพิ่มความสูงของนํ้าดาน

ปลายทาง แทนการเพิ่มพลังงานใหนํ้าตนทางเหมือนกับวิธีที่ 1 ดังน้ันวิธีน้ีจึงไมจําเปนตองเพิ่ม

พลังงานใหกับระบบหรือใชพลังงานนอกระบบใดๆ พลังงานที่จะใชในระบบจึงสามารถจายนํ้าเขา

13

ระบบตามปกติ ซึ่งนํ้าที่จายเขาจะเปนแรงดันใหระบบขับเคลื่อนไดโดยผานกลไกการลดความ

หนาแนน แลวจึงเดินทางออกเปลี่ยนปลายทาง

หลักการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าแบบลดความหนาแนนของมวลนํ้า คือ การทําให

มวลนํ้ามีความหนาแนนนอยลง มีนํ้าหนักเบาขึ้นโดยอัดอากาศเขาไปผสมนํ้า ทําใหนํ้าที่ปกติมีความ

หนาแนน 1,000 กก/ลบ.ม. มีนํ้าหนักลดลงตามปริมาณของฟองอากาศที่เขาไปผสม เชน ถา

อัตราสวนผสมของอากาศกับนํ้า 1 : 1 โดยปริมาตร จะทําใหนํ้าผสมฟองอากาศมีนํ้าหนักเพียง 500

กก/ลบ.ม. โดยปกติเมื่อนําทอ หรือ หลอด ปลายเปดทั้งสองดาน จุมต้ังตรงแนวด่ิงในนํ้า สภาพปกติ

ถาไมเติมอากาศในทอ ระดับนํ้าสูงสุดในทอจะมีระดับเทากับระดับนํ้าภายนอกทอ แตถาเติมอากาศ

เขาไปในทอจากดานลางซึ่งเปนจุดที่แรงดันนํ้าสูงสุด ฟองอากาศที่เขาไปผสมกับนํ้า จะทําใหมวล

นํ้าในทอเบาลงกวาปกติดังคําอธิบายขางตน ทําใหระดับนํ้าในทอ สูงกวาระดับนํ้าภายนอก

เน่ืองจากแรงดันนํ้าทีปลายลางทอเทาเดิมแตดันมวลนํ้าที่อยูในทอเบากวาเดิมระดับนํ้าในทอจึง

สูงขึ้น ความสูงของนํ้าในทอขึ้นอยูกับปริมาณฟองอากาศที่ผสมอยูในนํ้า และเมื่อดันอากาศอยาง

ตอเน่ือง จนนํ้าผสมอากาศไหลออกปลายเปดดานบนของทอ เปน วิธีการสูบนํ้าแบบหน่ึง ที่เรียกวา

Air Lift Pump ( ภาพที่ 2.10 ) ซึ่งวิธีการที่จะทําใหแรงดันนํ้าสูงสุด คือ การวางปลายทอดานลางให

อยูที่ระดับตํ่าสุดของทองนํ้า ตัวอยางเชน ถาวางปลายทอไวใตผิวนํ้า 5 เมตร แลวเติมอากาศเขาใน

ทอดานลาง อัตราสวนผสมอากาศ 1 : 1 ก็จะทําใหนํ้าในทอสูงขึ้นได 10 เมตร ( สูงกวาระดับผิวนํ้า

ขึ้นไป 5 เมตร แตถาเติมอากาศมากขึ้น ความสูงในการยกนํ้าก็จะมากกวา 10 เมตร แตปริมาณนํ้าที่

ไหลออกดานบนของทอก็จะนอยลง เปนตน)

ภาพท่ี 2.10 หลักการทํางานของ Air Lift Pump โดยใหอากาศผสมกับนํ้าทําใหนํ้ามีมวลเบากวานํ้า

ปกติ ด้ังน้ันเมื่อนํ้ามวลเบาถูกแรงดันก็จะลอยตัวสูงขึ้นไดมากกวานํ้าปกติ

14

การเพิ่มอากาศเขาไปยังระบบเพื่อลดความหนาแนนของนํ้าในนํ้าทางออก เปนการลด

พลังงานทางออกเพื่อใหแรงดันตนทางสามารถเอาชนะแรงดันปลายทางได การคํานวณแรงดัน

ปลายทางจะตองสอดคลองกับระดับนํ้าระหวางตนทางและปลายทาง

การลดความหนาแนนจะสงผลใหมวลของดานที่เปนนํ้าผสมของเหลวมวลเบามีนํ้าหนัก

เบากวามวลของนํ้าโดยอยางเดียว การคํานวณระดับความสูงของดานที่เปนของเหลวผสมจะ

สามารถทําไดโดยการเปรียบเทียบนํ้าหนักกับดานที่เปนนํ้าอยางเดียว

การออกแบบจะใชความแตกตางของความหนาแนนที่กลาวในเบื้องตน มาเปนพลังงาน

ผลักดันใหนํ้าไหลจากตํ่าไปที่สูง โดยที่แรงดันดานออกจะนอยกวาแรงดันดานเขาทําใหนํ้าไหลออก

จากระบบดวยแรงดันที่แตกตางของสองขาง

การออกแบบจะมุงเนนนําเอาวัสดุที่สามารถหาไดจากชุมชนหรือสถานที่ใกลเคียงเปนหลัก

สามารถหาอะไหลไดงายมีความคงทนสูง สามารถนําไปใชไดตามสภาพความเปนจริง ปมนํ้าจะ

สามารถใชงานไดอยางตอเน่ือง สามารถปรับความสูงของนํ้าไดตามตองการ การผสมนํ้าและอากาศ

จะอาศัยพลังงานภายในของระบบเปนตัวผลักดัน แรงดันสวนหน่ึงจะสูญเสียไป แรงดันสวนที่เหลือ

จะนํามาใชเปนแรงดันตนทุนในการดันนํ้าขึ้นที่สูง

ในการวิเคราะห การทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า พลังงานทั้งหมดที่ตองใชในการสูบ

นํ้า หาไดจาก สมการที่ (1) และ การหากําลังงานของนํ้าไหลที่นํามาเปนตนกําลังในการสูบนํ้า หา

ไดจากสมการที่ (2)

พลังงานที่ใชในการสูบนํ้า ( P )

P = ρgQH …………………………… (1)

P = กําลังงานในการสูบนํ้า (วัตต)

ρ = ความหนาแนนของนํ้า (กก/ม3)

g = อัตราเรงเน่ืองจากแรงโนมถวงของโลก, 9.81 ( ม/วินาที2)

H = เฮด (Head) หรือ ความสูงในการสูบยกนํ้า (ม.)

Q = อัตราการสูบนํ้า (ม3/วินาท ี

15

พลังงานนํ้าไหลที่ขับใบพัดเคร่ืองสูบนํ้าใหขดทอเกลียวหมุน

P = 1/2 Cp ρ A V3 ………………………(2)

P = พลังงานนํ้าไหล (วัตต)

ρ = ความหนาแนนของนํ้า (กก/ม3)

A = พื้นที่กวาดหรือพื้นที่ฉายของใบพัดกังหัน (ม2)

V = ความเร็วของกระแสนํ้า ( ม/วินาท)ี

Cp = Power Coefficient มีคาประมาณ 0.3-0.5

16

บทที่ 3 การดําเนินงาน

3.1 การสรางโมเดลทดลองเคร่ืองสูบน้ําพลังน้ํา

หลักการพื้นฐานของงานวิจัยน้ี จะใชวิธีการลดความหนาแนนของนํ้ามวลรวมซึ่งเปน

สวนผสมของนํ้ากับอากาศ เพื่อใชในการเพิ่มความสูงของนํ้า วิธีน้ีจะไมมีการเพิ่มพลังงานใหกับ

ระบบหรือใชพลังงานจากภายนอกใดๆ แตจะใชหลักการควบคุมความหนาแนนของนํ้าที่ออกจาก

ระบบใหมีความหนาแนนตํ่ากวาพลังงานดานตนนํ้า เพื่อเพิ่มความสูงของนํ้าดานปลายทาง แทนการ

เพิ่มพลังงานใหนํ้าตนทาง หรือ การสูบดวยเคร่ืองและพลังงานอ่ืน ที่ใสพลังงานในการสูบที่ตนทาง

พลังงานที่จะใชในระบบจึงสามารถจายนํ้าเขาระบบตามปกติ ซึ่งนํ้าที่จายเขาจะเปนแรงดันใหระบบ

ขับเคลื่อนไดโดยผานกลไกการลดความหนาแนน แลวจึงเดินทางออกเปลี่ยนปลายทาง

โดยใชหลักการกลาว กับการประยุกตการสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โดยใชทอเกลียวแบบ

ผสมระหวางแบบขดทอ Spiral Pump และ Coil Pump (ภาพที่3.1) ที่มีใชงานอยูทั่วไป โดยใช

พลังงานนํ้าไหลเปนตนกําลังในการทําใหขดทอเกลียวหมุน ดันใหนํ้าผสมกับฟองอากาศสูบนํ้าขึ้น

จากแมนํ้า ลําคลอง ที่มีนํ้าไหล

ภาพท่ี 3.1 ภาพสเก็ตการทํางานของ Spiral Pump (บน) และ Coil Pump (ลาง)

17

โมเดลเคร่ืองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว สรางขึ้นมาเพื่อทดสอบความเปนไปไดของแนวคิดใน

การสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวผสมระหวางเกลียวแบบ Coil และแบบ Spiral จํานวน 3 โมเดลดังน้ี

สวนประกอบของโมเดลประกอบดวย สวนสําคัญดังน้ี

(ก) โมเดล 1 มีสวนประกอบที่สําคัญ คือ ขดทอสายยางขนาดรูทอ 7 มม. ขดมวนเปนกนหอยบน

แผนอลูมิเนียม ขนาดเสนผาศูนยกลางมวนขดทอ 30 ซม.ยึดติดกับแผนอลูมิเนียมที่ติดครีบรับ

แรงดันนํ้า จํานวน 8 ครีบ จํานวน 2 ชุด ปลายขดทอสายยางดานนอกเปด ใหนํ้าไหลเขาทอไดเวลา

ขดมวนทอสายยางหมุน ปลายอีกดานหน่ึงของขดทอสายยาง(ดานศูนยกลางของขดทอกนหอย) แต

ละมวนสอดเขาไปในเพลาทองเหลืองกลวงขนาดเสนผาศูนยกลาง 10 มม. ที่ใชทําเปนแกนหมุน

เหมือนลอเกวียน และ ตรงกลางเพลา เจาะรูใหนํ้าที่ไหลมาตามทอจากขดสายยางทั้งซายและขวา ซึ่ง

ไหลมาชนกันตรงกลางเพลาบริเวณที่เจาะรูพุงออกไป ขณะที่ตรงกลางเพลาทองเหลืองบริเวณรูเจาะ

มีทอเหล็กขนาด 25 มม.พรอมบูททําดวยเทปลอน ครอบเพลาทองเหลือง ทําหนาที่เปนขอตอ

เคลื่อนที่ ใหเพลาทองเหลืองหมุนอิสระ แตทอเหล็กจะอยูกับที่ ใหนํ้าจากรูเจาะของเพลา

ทองเหลืองพุงออกทะลุขึ้นสูจุกตอทอสายยางสงนํ้าขึ้นขางบน

ดังน้ันเมื่อนําโมเดลไปติดต้ังทดลองในรางนํ้า โดยปลอยใหนํ้าไหลดวยความเร็วตางๆ กัน

แรงเน่ืองจากความเร็วกระแสนํ้าดันครีบของลอขดทอ ทําใหขดทอสายยางหมุน และดานปลายเปด

ของทอสายยางก็จะตักนํ้าใหไหลเขาไปตามขดทอ ไหลเขาสูเพลาทองเหลือง นํ้าที่ไหลมาจากขดทอ

ดานซายและขวาไหลมาชนกันตรงกลางและพุงขึ้นสูดานบน (ภาพที่ 3.2 ) ผลการทดลอง ปรากฏวา

นํ้าสามารถไหลขึ้นขางบนไดอยางตอเน่ือง โดยมีอากาศและนํ้าไหลสลับกัน แสดงวา หลักการสูบ

นํ้าตามที่ต้ังไวมีความเปนไปได

ภาพท่ี 3.2 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 1

18

หลังจากน้ัน ไดปรับปรุง สวนหัวของชุดทดลองโมเดล 1 ที่มีลักษณะตานนํ้าให

โคงมน เพื่อใหกระแสนํ้าไหลเขาปะทะครีบของลอใหมากที่สุด ขณะเดียวกัน ก็ชวยลดแรงปะทะ

ของนํ้า เพื่อทุนแรงในการติดต้ังเคร่ืองมือในนํ้าเวลาใชงานจริง (ภาพที่ 3.3 )

(ก)

(ข)

ภาพท่ี 3.3 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 1 (ก) กอนปรับปรุงสวนหัว

(ข) หลังปรับปรุงสวนหัว

19

(ข) โมเดล 2 หลังจากการทดลองโมเดล1 แสดงใหเห็นวา หลักการทํางานที่ต้ังไวทํางาน

ไดผล แตการติดต้ังเคร่ืองสูบนํ้ากับที่ อาจมีปญหาเกี่ยวกับระดับนํ้าและทิศทางการไหลของนํ้าใน

ลํานํ้าที่ติดต้ังใชงาน ที่สําคัญการเคลื่อนยายควรทําไดสะดวก รวดเร็ว ดังน้ันจึงไดต้ังเปาหมายที่จะ

ทําใหเคร่ืองสูบนํ้าสามารถเคลื่อนยาย นําไปติดต้ังที่ใดๆก็ได โดยไมจําเปนตองยึดติดอยูกับที่ ดวย

การทําใหเคร่ืองสูบนํ้าตามโมเดล1 ติดต้ังบนทุนลอย ซึ่งไดออกแบบทุนลอยเปนรูปทรงกระสวย

คลายสวนหัวเคร่ืองบินที่มีลักษณะโคงมนลดแรงตานของนํ้า ดานทาย มีครีบหางและครีบทอง

เพื่อให ทุนลอยในสภาวะสมดุล และหันหนาสวนกับทิศทางนํ้าไหล

นอกจากน้ีไดปรับปรุง ขดทอสายยางแบบผสมระหวาง Coil กับ Spiral โดยที่ ขดแบบ Coil

พันรอบลอ แลวเจาะทะลุออกมาดานนอกลอมวนแบบ Spiral ตอเขากับเพลาทองเหลืองเหมือน

โมเดล 1 เพื่อใหไดความยาวมวนทอสายยางเพิ่มขึ้น และจะสงผลใหสูบนํ้าไดสูงขึ้นดวย ขณะที่

ครีบรับแรงขับของกระแสนํ้า ได ปรับปรุงมาติดในแนวเสนรอบวงของลอ เพื่อเพิ่มแรงขับของนํ้า

รวมถึงการปรับมุมครีบใหเปนมุมเอียงเวลาหมุนลงปะทะนํ้า แทนการปะทะนํ้าในแนวราบ ทั้งน้ีการ

ปรับครีบไดชวยใหลอหมุนคลองขึ้น และ เพื่อใหเคร่ืองสูบสูบนํ้าไมไหลหลุดลอยไปตาม

กระแสนํ้า จําเปนตองใชเชือกผูกยึดทุน ดึงไวในเวลาติดต้ังใชงานดวย (ภาพที่ 3.4)

20

(ก)

(ข)

ภาพท่ี 3.4 แบบจําลองเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว โมเดล 2 (ก) แสดงลักษณะการพันขด

ทอสายยาง (ข) แสดงลักษณะครีบของลอรับแรงดันนํ้ามุมเอียง

21

3.2 การสรางตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย

ผลจากการทดลองเคร่ืองสูบนํ้าโมเดล1 และ โมเดล 2 และการปรับปรุงรูปแบบจนไดเคร่ือง

สูบนํ้าพลังนํ้าไดผลสมสมบูรณแลว ไดออกแบบ เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยตนแบบ

นําไป จัดทํา และ ทดสอบการใชงานในสภาพจริง โดยมีรายละเอียดสวนประกอบและ หลักการ

ทํางาน ดังน้ี

3.2.1 สวนประกอบและหลักการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย

การสูบนํ้าใชหลักการของเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียว (Coil Pump) ผสมผสานกับ แบบขดทอ

เกลียวกนหอย (Spiral Pump) ประกอบดวย 2 สวนหลัก คือ

สวนท่ี 1 ทุนลอยนํ้ารูปทรงกระสวยคลายเคร่ืองบิน ทําดวยไฟเบอรกลาสความยาวทุนลอย

1.80 ม. ดานทายมีครีบหางติดอยูสองขางของทุน และครีบใตทอง ชวยบังคับใหเคร่ืองสูบนํ้าหันหัว

สวนกับทิศทางนํ้าไหล โดยใชเชือก หรือ ลวดสลิงผูกหูซึ่งติดอยูสวนหัวของทุน ไมใหไหลลอยไป

ตามนํ้า

สวนท่ี 2 ลอพันขดทอสายยางติดครีบรับแรงปะทะการไหลของนํ้าตามแนวเสนรอบวง

จํานวน 12 ครีบ 2 ลอเชื่อมตอกันดวยทอเพลากลวงเหล็กกันสนิมขนาด 3/4 น้ิว ลอที่ใชพันสายยาง

ขนาดเสนผาศูนยกลาง 60 ซม.ความยาว 20 ซม. ปดหัวทายทอดวยแผนไฟเบอรกลาสกลม

เสนผาศูนยกลาง 80 ซม. สายยางที่ใชขนาด 3/4น้ิว พันจนเต็มชวงความยาวลอและเจาะทะลุแผนปด

ลอออกมาดานขางมวนเปนขดกนหอยใหปลายทอดานที่เหลือของสายยางเสียบเขาไปในเตาซึ่งมีรู

ใหนํ้าไหลผานจากปลายสายยางสูเพลากลวงที่เจาะทะลุผานจุดศูนยกลางของลอใหปลายเพลาอยูที่

แนวขอบนอกของลอทั้ง2ขาง นํ้าจากขดทอสายยางจากลอดานซายและดานขวาจะไหลมาชนกัน

ตรงกลางและมีรูเปดขึ้นดานบน ใหนํ้าไหลออกสูทอสงนํ้าไปใชงาน การกอสราง เคร่ืองสูบนํ้า

ตนแบบใชวัสดุที่หาไดตามทองตลาด ประกอบดวยวัสดุหลัก ดังน้ี

1. วัสดุทําไฟเบอรกลาส (เรซิน,ใยแกว)

2.สายยางขนาด 3/4 น้ิว ยาวประมาณ 100 ม.

3.เหล็กแผนหนา 2 มม. ขนาด 4 ฟุต×8 ฟุต 1 แผน

4.เชือก หรือลวดสลิงในการดึงเคร่ืองสูบนํ้า

5.ทอ Stainless ขนาด 3/4 น้ิว ยาว 80 ซม. 1 ทอน

โดยมีรายละเอียดของการออกแบบ ภาพที่ 3.5

22

ภาพที 3.5 แบบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย ตนแบบ

23

3.2.2 หลักการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย

เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยออกแบบใหสามารถสูบนํ้าขึ้นจากแมนํ้า ลําคลอง

และทางนํ้าธรรมชาติทั่วไป ที่มีกระแสนํ้าไหลตลอดเวลา เคร่ืองสูบนํ้าน้ีสามารถทํางานได โดย

อาศัยพลังงานจากความเร็วการไหลของนํ้า ดันครีบบนลอที่พันขดทอสายยางทั้ง 2 ขางของทุนลอย

รูปทรงเคร่ืองบิน ซึ่งลอและครีบจมนํ้าลึกประมาณ 60 ซม. เมื่อลอหมุน ขดทอสายยางบนลอก็หมุน

ตามไปดวย ทําใหปลายเปดของทอสายยางวักนํ้าเขาสูขดทอ และไหลไปตามทอเกลียวภายใต

แรงดันที่เกิดจากแรงเหว่ียงของการหมุน ในจังหวะการหมุนลอที่ปลายเปดทอลอยเหนือผิวนํ้า

อากาศจะเขาไปในทอแทนนํ้า ทําใหนํ้าและอากาศ ไหลเขาไปในทอสายยางขดเกลียวสลับกันเปน

ระยะๆ ทั้งลอดานซายและดานขวา และไหลเขาไปในเพลากลวงทางปลายทั้ง 2 ดานของเพลา ไหล

มาชนกันตรงกลางของความยาวเพลา ซึ่งมีรูเปดขึ้นดานบนใหนํ้าไหลออกสูทอสงนํ้าไปเก็บในถัง

พักนํ้า และ สงตอไปใชงาน ซึ่งขอกําหนดในการออกแบบใชงาน และ วัสดุกอสรางเคร่ืองสูบนํ้า

ตนแบบ กําหนดไว ดังน้ี

ในการออกแบบไดกําหนดให เคร่ืองสูบนํ้า ตนแบบ ทํางานไดดังน้ี

- ความดันในการสูบนํ้า สูง 15 ม.

- ความเร็วกระแสนํ้าไหลที่เคร่ืองทํางาน ประมาณ 0.30 ม./วินาที ขึ้นไป

- อัตราการสูบนํ้าประมาณ 5- 10 ลบ.ม./ วัน

- เคร่ืองควรติดต้ังใชงานในทางนํ้า แมนํ้า ลําคลอง ขนาด ความลึกนํ้ามากกวา 0.7 เมตร

และความกวางทางนํ้าประมาณ 1.5 เมตร ขึ้นไป

โดยมีรายละเอียดของการออกแบบ ภาพที่ 3.6

24

(ก)

(ข)

(ค)

ภาพท่ี 3.6 เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย ประกอบดวย 2 สวนหลัก คือ ทุนลอยรูปทรง

เคร่ืองบินและลอมวนขดเกลียวทอสายยาง มีครีบปะทะการไหลของนํ้าติดตามแนวเสนรอบวงของ

ลอ ประกบอยู 2 ขางของทุนลอย (ก) มุมมองดานหลัง (ข)มุมมองดานขาง (ค) ขณะลอยนํ้า

25

3.2.3 การทดสอบการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยตนแบบ

เมื่อสรางตนแบบแลวเสร็จ ไดนําเคร่ืองตนแบบ ทดสอบการสูบนํ้าในบอ นํ้าน่ิง โดยใช

เคร่ืองยนตเรือหางยาวขับใหกระแสนํ้าไหล แทนการไหลในแมนํ้า ความเร็วของกระแสนํ้าสูงสุดที่

เคร่ืองเรือหางยาวทําไดในการทดลอง 0.7 ม./วินาที แตการทํางานของเคร่ืองเรือหางยาวขับนํ้าใหมี

ความเร็วแตกตางจากการไหลธรรมชาติ คือ ความเร็วกระแสนํ้าที่เกิดขึ้นไมสม่ําเสมอ และเกิดการ

ไหลปนปวนมาก ไมเปนผลดีตอการขับลอเคร่ืองสูบนํ้า ประกอบกับ มวลนํ้า ที่ไหลเขาปะทะครีบ

ของลอเคร่ืองสูบนํ้า มีฟองอากาศมาก ดังน้ันแรงจากความเร็วกระแสนํ้าที่ขับครีบของลอใหหมุนจึง

มีประสิทธิภาพนอย แตอยางไรก็ตาม ผลการทดลองไดแสดงใหเห็น ถึงความสัมพันธระหวางอัตรา

การสูบนํ้า ความสูงในการสูบยกนํ้า ดังแสดงในตารางที่ 3.1 และ ภาพที่ 3.7

ตารางที่ 3.1 ผลการทดสอบการทํางานของเคร่ืองสูบนํ้าตนแบบ

ทดสอบที่ความเร็วนํ้าไหลประมาณ 0.5 - 0.7 ม./วินาที

ทดลองคร้ัง

ที่

ความสูงในการสูบยกนํ้า อัตราสูบนํ้าตอชั่วโมง ( ลิตร / ชม. ) อัตราสูบนํ้าเฉลี่ย

H ( ม.) 1 2 3 4 เฉลี่ย ตอวัน( ลบ.ม./วัน)

1 6.0 252 248 233 304 259 6.2

2 5.5 216 244 222 275 239 5.7

3 5.0 270 264 222 214 243 5.8

4 4.5 334 265 252 252 276 6.6

5 4.0 393 442 376 216 357 8.6

6 3.5 375 375 318 420 372 8.9

7 3.0 450 350 377 355 388 9.2

8 2.5 452 354 356 380 390 9.3

อัตราสูบนํ้าเฉลี่ย 316 7.5

26

(ก)

(ข)

(ค)

ภาพท่ี 3.7 การทดสอบเคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยในบอทดลอง (ก) เคร่ืองเรือหางยาว

ขับใหนํ้าไหลดันครีบลอเคร่ืองสูนํ้าใหหมุน (ข) การยึดเคร่ืองสูบนํ้าตนแบบขณะทดลอง (ค) สาย

ยางที่ใชสงนํ้าจากการสูบทดสอบความสูงในการสูบยกนํ้า

27

3.3 การทดสอบการทํางานของ เคร่ืองสูบนํ้าตนแบบ ในคลองลัดโพธิ์ อ.พระประแดง

จ.สมุทรปราการ

การทดสอบการทํางานในสภาพจริงของเคร่ืองสูบนํ้าตนแบบ สูบนํ้าในคลองลัดโพธิ์

บริเวณดานทายประตูระบาย ซึ่งเปนบริเวณที่นํ้าไหลแรง ไดผล ดังน้ี

- ความเร็วกระแสนํ้าที่ใกลผิวนํ้าซึ่งเคร่ืองสูบนํ้าลอยอยู มีคาระหวาง 0.80 ถึง 1 ม./วินาที

- ความสูงรวมในการสูบยกนํ้า 7 ถึง 10 เมตร

- ความสามารถในการสูบนํ้า 360 ถึง 400 ลิตร/ชม. คิดเปนปริมาณการสูบนํ้าประมาณ 8

ถึง 10 ลูกบาศกเมตร ตอ วัน

รายละเอียดประกอบการทดสอบการทํางาน แสดงในภาพที่ 3.8

(ก)

(ข)

ภาพท่ี 3.8 การทดสอบการทํางาน ใตสะพานทายประตูระบายนํ้าคลองลัดโพธิ์ อ.พระประแดง

จ. สมุทรปราการ

(ก) การลอยตัวของเคร่ืองสูบนํ้าขณะทํางาน โดยใชเชือกผูกยึดไวกับราวสะพาน

(ข) ทดลองสูบนํ้าดวยความสูงจากผิวนํ้า 7-10 ม.

28

บทที่ 4 สรุปและขอเสนอแนะ

4.1 สรุป

โครงการจัดทําเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย เปนการศึกษาการใชพลังงาน

การไหลของนํ้าเปนตนกําลังในการสูบนํ้า โดยใชหลักการของเคร่ืองสูบนํ้าแบบ Coil Pump รวมกับ

Spiral Pump ซึ่งออกแบบใหสามารถสูบนํ้าขึ้นจากแมนํ้า ลําคลอง และทางนํ้าธรรมชาติทั่วไป ที่มี

กระแสนํ้าไหลตลอดเวลา เคร่ืองสูบนํ้าน้ีสามารถทํางานได โดยอาศัยพลังงานจากความเร็วการไหล

ของนํ้า ดันครีบบนลอที่พันขดทอสายยางสองขางของทุนลอยรูปทรงจรวด เมื่อลอหมุน ขดทอสาย

ยางบนลอก็หมุนตามไปดวย ทําใหปลายเปดของทอสายยางวักนํ้าเขาสูขดทอ และไหลไปตามทอ

เกลียวภายใตแรงดันที่เกิดจากแรงเหว่ียงของการหมุน ในจังหวะการหมุนลอที่ปลายเปดทอลอย

เหนือผิวนํ้า อากาศจะเขาไปในทอแทนนํ้า ทําใหนํ้าและอากาศ ไหลเขาไปในทอสายยางขดเกลียว

สลับกันเปนระยะๆ ทั้งลอดานซายและดานขวา และไหลเขาไปในเพลากลวงทางปลายทั้งสองดาน

ของเพลา ไหลมาชนกันตรงกลางของความยาวเพลา ซึ่งมีรูเปดขึ้นดานบนใหนํ้าไหลออกสูทอสงนํ้า

ไปเก็บในถังพักนํ้า และ สงตอไปใชงาน ผลการทดสอบการทํางานของเคร่ืองตนแบบ ในคลองลัด

โพธิ์ อําเภอพระประแดง จังหวัดสมุทรปราการ สูบนํ้าในคลองบริเวณดานทายประตูระบาย

ความเร็วกระแสนํ้าใกลผิวนํ้าที่เคร่ืองสูบนํ้าลอยอยู มีคาระหวาง 0.80 - 1 เมตร/วินาที ความสูงรวม

ในการสูบนํ้า 7 - 10 เมตร สามารถสูบนํ้าได 360 -400 ลิตร/ชั่วโมง คิดเปนปริมาณนํ้าประมาณ 8 -

10 ลูกบาศกเมตร ตอ วัน

4.2 ประโยชน

PRIN PUMP เปนเคร่ืองสูบนํ้าที่ใชพลังงานจากการไหลของนํ้า ในการสูบนํ้าจึงไมตองเสีย

คาใชจาย คาพลังงานใดๆ เชน คาไฟฟา คานํ้ามัน ซึ่งเปนประโยชนโดยตรงแลว ยังมีขอดีอยางอ่ืน

อีก ดังน้ี

1.การทํางาน ไมมีเสียงดัง ไมมีแกสเสียปลอยออก ไมมีกลิ่น ไมทําลายสภาพแวดลอม

โดยเฉพาะไมมีการปลอยควันเสียจนเกิดสภาวะโลกรอน

2.สรางไดงาย โดยไมตองใชเคร่ืองจักร เคร่ืองมือที่เปนเทคโนโลยีชั้นสูง และอุปกรณทุก

อยางหาไดในทองถิ่น

3.ติดต้ังใชงานสะดวก ดวยการนําไปลอยในนํ้าโดยมีเชือกหรือลวดสลิงผูกใหลอยอยูใน

บริเวณทีตองการ

4.ประหยัดคาบํารุงรักษา เน่ืองจากเคร่ืองสูบนํ้าไมมีเคร่ืองยนต ในกรณีที่มีบางสวนชํารุด

สึกหรอกสามารถแกไขซอมแซมไดโดยงาย

29

5. เคร่ืองปมนํ้าสามารถนําไปใชตามบานเรือนชนบทที่ไมมีพลังงานไฟฟาหรือนํ้ามันได ลด

คาใชจาย ประหยัดพลังงาน และลดการขาดดุลของประเทศได

6. หลักการทํางานของเคร่ืองสามารถไปออกแบบพัฒนาใหมีสเกลใหญและนําใชในงานสง

นํ้าเพื่อการเกษตร-ชลประทาน

7. นําหลักการวิชาการสามารถไปพัฒนาทํางานควบคุมกับปมนํ้าที่ใชไฟฟาหรือนํ้ามันได

เพื่อลดการใชพลังงาน

4.3 ขอเสนอแนะ

งานวิจัยน้ีเปนการศึกษาและพัฒนาเคร่ืองปมนํ้าพลังงานที่ไมใชพลังงานจากภายนอกระบบ

อยางไรก็ตาม ตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าที่ประดิษฐขึ้นมาคร้ังน้ี ถึงแมจะใชงานไดแลว แตขนาดยัง

คอนขางใหญ ถึงแมชิ้นสวนประกอบสรางดวยวัสดุเบา เชน ไฟเบอรกลาส ทอยางใส นํ้าหนัก

โดยรวมยังมาก ประมาณ 70 กก. เพื่อความสะดวกในการขนยายติดต้ังอาจจะตองปรับปรุงขนาดให

เล็กลง โดยใชคนเพียง 2 คน ในการยกติดต้ังใชงานแตละคร้ัง

30

เอกสารอางอิง

กีรติ ลีวัจนกุล. 2543. วิศวกรรมชลศาสตร. มหาวิทยาลัยรังสิต, กรุงเทพฯ. 959 น.

ศิริจันทร ทองประเสริฐ. 2529. การจําลองแบบปญหา. จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ. 210 น.

วิบูลย บุญยธโรกุล. 2540. การวางแผนและออกแบบงานสูบน้ํา. ศูนยการศึกษาตอเนื่องสถาบัน

เทคโนโลยีแหงเอเชีย, ปทุมธานี. 325 น.

สมจิต วัฒนาชยากูล. 2532. สถิติวิเคราะหเบื่องตน. สาขาวิชาคณิตศาสตร-สถิติ. คณะ

วิทยาศาสตรและเทคโนโลย,ี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร, กรุงเทพฯ. 298 น.

กรมชลประทาน (2542) การศึกษาระบบสูบน้ําโดยแบบจําลองชลศาสตรทางกายภาพ งานสํารวจออกแบบ

โครงการเขื่อนทดน้ําบานน้ําหัก (ชลประทานสูบน้ําจากแมน้ําพุมดวง) จังหวัดสุราษฎรธานี.

บรรจง วรรชนะพงษ : เครื่องสูบน้ําพลังน้ําที่พัฒนาขึ้นอันเนื่องมาจากพระราชดําริใน พระบาทสมเด็จ พระเจาอยูหัว , 2542

Atkinson, E. 1986. The Performance of Diversion Weirs in Rivers Carrying High Sediment Loads : A

Field Study in Northern Thailand. Hydraulic Research Ltd., Wallingford, Oxfordshire.

1986. 30 p.

George H.Hickox. Hydraulic Models.

Richard H. French (1986). Open-Chanel Hydraulics.

United States Department of The Interior Bureau Of Rechamation (1967). Water Measurement

Manual.

Arora, K, R.; Irrigation, Water Power and Water Resources Engineering.

Miller, D.S. 1994. Headlosses in closed conduit systems flowing full. pp. 152-216. In D.S. Miller (ed.).

Discharge Characteristics. A.A. Balkema Publushers, Rotterdam.

31

Fox, R.W. and A.T. McDonald. 1985. Introduction to Fluid Mechanics. John Willy & Sons, Inc., Singapore.

741 p.

Chow, V.T. Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill,NY,1959

Liggett, J.A. Intermediate Fluid Mechanics . McGraw-Hill,NY,1994

Robert C. J ., Kurt M.M Fundamentals of Machine Component Design. Wiley.1983

James F.C. Mohsen M.S. Vijay P. Singh Elementary Hydraulies Thomson. 2008

Richard K.P .R.I. Murray Thermofluid mechanics McGraw-Hill, 1966

Joseph B.F E.J Finnemore Fluid Mechanics, McGraw-Hill, 1997

32

ผูดําเนินงานวิจัย นายปริญญา กมลสินธุ ผูเช่ียวชาญดานวิศวกรรมชลประทาน หัวหนาโครงการ (ดานวิศวกรรมชลศาสตร) สํานักวิจัยและพัฒนา

33

ภาคผนวก

34

สมเด็จพระเทพพระรัตนราชสุดาสยามบรมราชกุมารี เสด็จเปดงานนิทรรศการวันท่ี 19 ตุลาคม 2552

โมเดลเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้า แสดงในงาน

นิทรรศการ”ทรัพยากรไทยผันสูวิถีใหมในฐานไทย” ระหวางวันที1่9-25ตุลาคม 2552 ที่สวนสัตวเปดเขาเขียว จังหวัดชลบุรี

35

กระบวนการทดลองปรับปรุงจากแบบจําลองเล็กๆ จนได ตนแบบเคร่ืองสูบนํ้า ใชงานไดจริง

โมเดล 1

โมเดล 2

โมเดล 3

ตนแบบเคร่ืองสูบนํ้าพลังนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอย

36

การทดสอบสูบนํ้า ในแมนํ้าเจาพระยา ใตสะพานพระน่ังเกลา จังหวัดนนทบุรี

37

เคร่ืองสูบนํ้าแบบขดทอเกลียวทุนลอยตนแบบ แสดงในงานนิทรรศการราชพฤกษ เดือนธันวาคม 2552 จังหวัดเชียงใหม