623

การประชุมวิชาการ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประจำาปี 2554“การพัฒนาอนาคตชนบทไทย : ฐานรากที่มั่นคงเพื่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน” 27-29 มกราคม 2554

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมรรถนะเครื่องยนต์

ดีเซลขนาดเล็กในการทำางานจริงโดยใช้ไบโอดีเซลจากนำ้ามันพืชใช้

แลว้เปน็เชือ้เพลงิ และการสกึหรอของเครือ่งยนตด์เีซลและผลกระทบ

ต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อใช้นำ้ามันไบโอดีเซล เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้

นำา้มนัดเีซล จากการศกึษาวจิยั พบวา่ คา่ความรอ้นทัง้คา่ความรอ้นสงู

และคา่ความร้อนตำา่ของนำา้มนัสว่นผสมตา่ง ๆ จะลดลงเมือ่อตัราสว่น

การผสมของนำ้ามันไบโอดีเซลเพิ่มขึ้น นำ้ามันไบโอดีเซลในอัตราส่วน

ผสมตา่ง ๆ ใหค้า่แรงบดิ และคา่กำาลงัของเครือ่งยนตใ์กลเ้คยีงกบันำา้มนั

ดเีซล โดยมคีา่ตำา่กวา่เพยีงเลก็นอ้ย คา่แรงบดิจากนำา้มนัไบโอดเีซลใน

อัตราส่วนผสมต่าง ๆ จะมีค่าใกล้เคียงกับเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันดีเซล

ในชว่งความเรว็รอบของเครือ่งยนต ์1,200 ถงึ 1,800 รอบตอ่นาท ีโดย

ให้ค่าแรงบิดสูงสุดที่ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ 1,600 รอบต่อนาที

ส่วนกำาลังของเครื่องยนต์ที่ได้จากการใช้นำ้ามันไบโอดีเซล

ในอัตราส่วนผสมต่าง ๆ ก็พบว่ามีค่าใกล้เคียงกับค่ากำาลังที่ได้จากนำ้า

มนัดเีซลในชว่ง 1,200 ถงึ 2,200 รอบตอ่นาท ีและจะใหก้ำาลงังานสงูสดุ

ที่ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ประมาณ 2,200 รอบต่อนาที โดยมี

อัตราการสิ้นเปลืองนำ้ามันเชื้อเพลิงจำาเพาะของเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามัน

ไบโอดเีซลในอตัราสว่นผสมตา่ง ๆ สงูกวา่เครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัดเีซล

อยูป่ระมาณ 10-15% และการใชน้ำา้มนัไบโอดเีซลในอตัราสว่นผสมตา่ง

ๆ จะใหค้า่ควนัดำานอ้ยกวา่เครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัดเีซล ประมาณ 40%

และมปีรมิาณของคารบ์อนมอนนอกไซดท์ีน่อ้ยกวา่การใชน้ำา้มนัดเีซล

ทัง้นีเ้นือ่งจากสดัสว่นของนำา้มนัไบโอดเีซล สามารถผสมกบัอากาศได้

เหมาะสม จึงเกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ และมีปริมาณคาร์บอนมอน

นอกไซด์ออกมาน้อย

คำ�สำ�คัญt: เครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็ก นำ้ามันพืชใช้แล้ว ไบโอดีเซล

เชื้อเพลิง

Abstract The objective of this research study is to study the efficiency

of small diesel engine in using job by biodiesel from used cooking

oils as fuel and wear of diesel engines and their impact on the

environment when using biodiesel compared to diesel. The

results of the study showed that the higher heating value and

ก�รศึกษ�สมรรถนะเคร่ืองยนต์ดีเซลขน�ดเล็กในก�รทำ�ง�นจริงโดยใช้ไบโอดีเซลจ�กนำ�้มันพืชใช้แล้วเป็นเช้ือเพลิง

Performance Study of Small Diesel Engine to Actually Work by Biodiesel from Used

Cooking Oils as Fuel

ธรรมศักดิ์ พันธุ์แสนศรี1 และอนุกูล จันทร์แก้ว1

1มหาวิทยาลัยแม่โจ้-แพร่ เฉลิมพระเกียรติ ต.แม่ทราย อ.ร้องกวาง จ.แพร่ 54140 , E-mail: tammasak@phrae.mju.ac.th

Tammasak Punsaensri1, and Anukul Junkaew1ะ

1Maejo- Phrae University, Phrae, 54140 , E-mail: tammasak@phrae.mju.ac.th

lower heating value of various ingredients of the oil decreases

as the mixing ratio of biodiesel increases. Diesel in different

ratios and the torque of the engine is similar to diesel by the

slightly lower. Torque from the diesel in different ratios is close

to diesel engines in the engine speed of 1,200 to 1,800 rpm the

maximum torque at engine speeds of 1,600 rpm.

The engine is derived from the use of biodiesel in

various ratios, it was found that the values are similar to that

of diesel fuel during 1,200 to 2,200 rpm and will provide the

maximum power of the engine speed around 2,200 rpm. The

rate of specific fuel consumption of engines that use biodiesel

fuel in different ratios than the diesel engine is 10-15%. The

rate of used of biodiesel in various ratios to the black smoke of

diesel engines that use less than 40%. The biodiesel has been

amount of carbon monoxide is less than diesel. Because the

proportion of biodiesel can be properly mixed with air. Therefore

the complete combustion and carbon monoxide out low.

Key words: Small Diesel Engine, Used Cooking Oils, Biodiesel

1. บทนำ� จากข้อมูลของกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์

พลังงาน กระทรวงพลังงาน รายงานว่า ในปี 2551 ประเทศไทย

มีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นปีที่ 10 และเพิ่มขึ้นจากปี

2550 ร้อยละ 2.2 โดยใช้พลังงานเชิงพาณิชย์ อันประกอบด้วยนำ้ามัน

สำาเร็จรูป ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และไฟฟ้า เพิ่มขึ้นร้อยละ 1.5 และ

ใช้พลังงานใหม่และหมุนเวียน อันประกอบด้วย ฟืน ถ่าน แกลบ และ

กากอ้อย เพิ่มขึ้นร้อยละ 5.3 โดยมีการใช้พลังงานปริมาณรวมทั้งสิ้น

66,284 พันตันเทียบเท่านำ้ามันดิบ

ซึง่ในปจัจบุนัรฐับาลไดต้ระหนกัถงึปญัหาดา้นพลงังาน ไม่

ว่าจะเป็นแหล่งพลังงานที่มีอยู่จำากัดหรือการใช้พลังงานของประเทศ

จึงทำาให้มีนโยบายการใช้พลังงานอย่างประหยัด และคุ้มค่ามากขึ้น

ส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานหมุนเวียน พลังงานทดแทน เช่น พลังลม

พลงังานแสงอาทติย ์พลงันำา้ขนาดเลก็ และพลงังานจากกาก หรอืเศษ

624

การประชุมวิชาการ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประจำาปี 2554“การพัฒนาอนาคตชนบทไทย : ฐานรากที่มั่นคงเพื่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน” 27-29 มกราคม 2554

วัสดุเหลือใช้ในการเกษตร หรือ กากจากการผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

หรือการเกษตร ขยะมูลฝอย ไม้จากการปลูกป่า เป็นเชื้อเพลิงในการ

ผลติไฟฟา้ เพือ่ทีจ่ะทดแทนพลงังานสิน้เปลอืงกำาลงัมรีาคาสงูขึน้และ

หมดไป ซึ่งปริมาณการผลิตพลังงานขั้นต้นภายในประเทศ ดังภาพ

ที่ 1

2

สงเสริมใหมีการใชพลังงานหมุนเวียน พลังงานทดแทน เชน พลังลมพลังงานแสงอาทิตย พลังน้ําขนาดเล็ก และพลังงานจากกาก หรือเศษวัสดุเหลือใชในการเกษตร หรือ กากจากการผลิตภัณฑอุตสาหกรรม หรือการเกษตร ขยะมูลฝอย ไมจากการปลูกปา เปนเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟา เพื่อที่จะทดแทนพลังงานสิ้นเปลืองกําลังมีราคาสูงขึ้นและหมดไป ซึ่งปริมาณการผลิตพลังงานขั้นตนภายในประเทศ ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 การเปรียบเทียบปริมาณการผลิตพลังงานขั้นตน ภายใน ประเทศระหวางป 2541 และ 2551 [1]

จากปญหาการใชพลังงานที่ไมมีประสิทธิภาพประกอบกับราคาน้ํามันสูงที่ถูกควบคุมโดยประเทศผูผลิตและสงออกน้ํามัน จึงถือเปนบทเรียนสําคัญที่ประเทศไทยตองตระหนักถึงการพึงพาตนเองใหมากขึ้น การพยายามพึ่งพาตนเองที่ดีที่สุดก็คือ การใชพลังงานจากวัตถุดิบภายในประเทศ มาใชทดแทนใหไดมากที่สุด ซึ่งทําใหมีหลายหนวยงานไดทําการวิจัยและพัฒนาวัตถุดิบภายในประเทศ เชน น้ํามันพืชชนิดตางๆ น้ํามันพืชใชแลว ฯลฯ มาผลิตเปนผลิตภัณฑใชแทนน้ํามันดีเซล เรียกวา “ไบโอดีเซล”

ไบโอดีเซล (Biodiesel) เปนผลิตภัณฑที่ไดจากการนําน้ํามันพืชชนิดตางๆ หรือน้ํามันสัตวมาสกัดเอายางเหนียวและสิ่งสกปรกออก จากนั้นนําไปผานกระบวนการทางเคมีโดยการเติมแอลกอฮอล เชน เอทานอล หรือเมทานอล และตัวเรงปฏิกิริยา เชน โซเดียมไฮดรอกไซด ภายใตสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อเปลี่ยนโครงสรางของน้ํามันจาก Triglycerides เปน Organic Acid Esters เรียกวาไบโอดีเซล และไดกลีเซอรอลเปนผลพลอยไดใชเปนวัตถุดิบสําหรับอุตสาหกรรมยา เครื่องสําอาง ฯลฯ วัตถุประสงคของกระบวนการดังกลาวคือ ชวยปรับปรุงคุณสมบัติของน้ํามันในเรื่องความหนืดใหเหมาะสมกับการใชงานกับเครื่องยนตดีเซล และเพิ่มคา cetane number

การใชไบโอดีเซลสามารถลดมลพิษทางอากาศ ซึ่งเปนผลจากการเผาไหมในเครื่องยนตไดสวนหนึ่ง เนื่องจากองคประกอบของไบ

โอดีเซลไมมีธาตุกํามะถัน แตมีออกซิเจนเปนองคประกอบประมาณ 10 % โดยน้ําหนัก จึงชวยการเผาไหมไดดีขึ้นและลดมลพิษซัลเฟอรไดออกไซด ไฮโดรคารบอนคารบอนมอนนอกไซด ฝุนละออง ฯลฯ นอกจากนี้ไบโอดีเซลมีคุณสมบัติในการหลอลื่นดีกวาน้ํามันดีเซล จึงมีการนําไบโอดีเซลมาใชผสมน้ํามันดีเซลในสัดสวนตางๆ กัน หรือใชโดยไมตองผสมกับน้ํามันดีเซลเลยก็ได แตไบโอดีเซลเปนตัวทําละลายที่ดี จึงอาจทําใหทอทางเดินน้ํามัน ซึ่งทําจากยางและพลาสติกบวม และร่ัวได อีกทั้งประชาชนโดยสวนใหญยังไมกลาที่จะใชเพราะกลัวกําลังของเครื่องยนตตก พังงาย สมรรถนะลดลง ฉะนั้นจําเปนที่จะตองมีขอมูลทางวิชาการที่ชัดเจนใหประชาชนไดทราบ ไมวาจะเปนเรื่องสมรรถนะของเครื่องยนต การสึกหรอของเครื่องยนต อัตราการสินเปลืองเชื้อเพลิง เปนตน

ดังนั้นในการศึกษาเรื่อง “การศึกษาสมรรถนะเครื่องยนตดีเซลขนาดเล็กในการทํางานจริงโดยใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเปนเชื้อเพลิง” จึงเปนแนวทางหนึ่งที่จะแกปญหาและเสริมสรางศักยภาพการผลิตเชื้อ เพลิงไบโอดี เซลและใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถชวยใหประชาชนทราบขอเท็จจริงในการนําไบโอดีเซลไปใชกับเครื่องยนตได

2. วัตถุประสงค ในการศึกษามีวัตถุประสงคเพื่อศึกษาสมรรถนะเครื่องยนต

ดีเซลขนาดเล็กในการทํางานจริงโดยใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเปนเชื้อเพลิง และการสึกหรอของเครื่องยนตดีเซลและผลกระทบตอสิ่งแวดลอมเมื่อใชน้ํามันไบโอดีเซล เมื่อเปรียบเทียบกับการใชน้ํามันดีเซล

3. วัสดุอุปกรณและวิธีการ โครงการวิจัยนี้เปนการศึกษาสมรรถนะเครื่องยนตดีเซลขนาด

เล็กในการทํางานจริงโดยใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเปนเชื้อเพลิง เมื่อศึกษาและสํารวจขอมูล พรอมทั้งเตรียมอุปกรณและเครื่องมือที่ใชในการทดสอบ โดยงานวิจัยนี้ใชเครื่องยนตเล็ก คูโบตา RT80 (8 แรงมา) และจะทําการในการศึกษาวิจัยเพื่อเก็บขอมูล โดยขั้นตอนการศึกษาออกเปน 5 ขั้นตอน ดังรายละเอียดตอไปนี้

ขั้นท่ี 1 ศึกษาสมรรถนะและมลพิษของเครื่องยนตท่ีใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเทียบกับน้ํามันดีเซล ทําการศึกษาสมรรถนะและมลพิษของเครื่องยนตที่ใชน้ํามันดีเซลที่ชั่วโมงเริ่มตน ติดเครื่องยนตทิ้งไวประมาณ 20 นาที โดยใหเครื่องยนตทํางานที่รอบเดินเบา จากนั้นจึงเรงเครื่องยนตใหมีรอบเพิ่มขึ้น ทําการปอนภาระใหกับเครื่องยนต แลวคอย ๆ ปรับตําแหนงคันเรงเพื่อทําใหรอบของเครื่องยนตสูงขึ้นเรื่อย ๆ ทําการบันทึกคาแรงบิด อัตราการสิ้นเปลืองน้ํามัน และมลพิษที่เกิดขึ้น ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเคร่ืองยนต

ภ�พที่ 1 การเปรียบเทียบปริมาณการผลิตพลังงานขั้นต้น ภายใน

ประเทศระหว่างปี 2541 และ 2551 [1]

จากปญัหาการใชพ้ลงังานทีไ่มม่ปีระสทิธภิาพประกอบกบั

ราคานำา้มนัสงูทีถ่กูควบคมุโดยประเทศผูผ้ลติและสง่ออกนำา้มนั จงึถอื

เปน็บทเรยีนสำาคญัทีป่ระเทศไทยตอ้งตระหนกัถงึการพงึพาตนเองให้

มากขึ้น การพยายามพึ่งพาตนเองที่ดีที่สุดก็คือ การใช้พลังงานจาก

วตัถดุบิภายในประเทศ มาใชท้ดแทนใหไ้ดม้ากทีส่ดุ ซึง่ทำาใหม้หีลาย

หนว่ยงานไดท้ำาการวจิยัและพฒันาวตัถดุบิภายในประเทศ เชน่ นำา้มนั

พืชชนิดต่างๆ นำ้ามันพืชใช้แล้ว ฯลฯ มาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ใช้แทน

นำ้ามันดีเซล เรียกว่า “ไบโอดีเซล”

ไบโอดีเซล (Biodiesel) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการนำา

นำา้มนัพชืชนดิตา่งๆ หรอืนำา้มนัสตัวม์าสกดัเอายางเหนยีวและสิง่สกปรก

ออก จากนั้นนำาไปผ่านกระบวนการทางเคมีโดยการเติมแอลกอฮอล์

เช่น เอทานอล หรือเมทานอล และตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียม

ไฮดรอกไซด์ ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของ

นำา้มนัจาก Triglycerides เปน็ Organic Acid Esters เรยีกวา่ไบโอดเีซล

และไดก้ลเีซอรอลเปน็ผลพลอยไดใ้ชเ้ปน็วตัถดุบิสำาหรบัอตุสาหกรรม

ยา เครื่องสำาอาง ฯลฯ วัตถุประสงค์ของกระบวนการดังกล่าวคือ

ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของนำ้ามันในเรื่องความหนืดให้เหมาะสมกับ

การใช้งานกับเครื่องยนต์ดีเซล และเพิ่มค่า cetane number

การใช้ไบโอดีเซลสามารถลดมลพิษทางอากาศ ซึ่งเป็นผล

จากการเผาไหมใ้นเครือ่งยนตไ์ดส้ว่นหนึง่ เนือ่งจากองคป์ระกอบของ

ไบโอดเีซลไมม่ธีาตกุำามะถนั แตม่อีอกซเิจนเปน็องคป์ระกอบประมาณ

10 % โดยนำ้าหนัก จึงช่วยการเผาไหม้ได้ดีขึ้นและลดมลพิษซัลเฟอร ์

ไดออกไซด ์ไฮโดรคารบ์อนคารบ์อนมอนนอกไซด ์ฝุน่ละออง ฯลฯ นอก

จากนีไ้บโอดเีซลมคีณุสมบตัใินการหลอ่ลืน่ดกีวา่นำา้มนัดเีซล จงึมกีาร

นำาไบโอดีเซลมาใช้ผสมนำ้ามันดีเซลในสัดส่วนต่างๆ กัน หรือใช้โดย

ไมต่อ้งผสมกบันำา้มนัดเีซลเลยกไ็ด ้แตไ่บโอดเีซลเปน็ตวัทำาละลายทีด่ ี

จงึอาจทำาใหท้อ่ทางเดนินำา้มนั ซึง่ทำาจากยางและพลาสตกิบวม และรัว่

ได ้อกีทัง้ประชาชนโดยสว่นใหญย่งัไมก่ลา้ทีจ่ะใชเ้พราะกลวักำาลงัของ

เครือ่งยนตต์ก พงังา่ย สมรรถนะลดลง ฉะนัน้จำาเปน็ทีจ่ะตอ้งมขีอ้มลูทาง

วชิาการทีช่ดัเจนใหป้ระชาชนไดท้ราบ ไมว่า่จะเปน็เรือ่งสมรรถนะของ

เครื่องยนต์ การสึกหร่อของเครื่องยนต์ อัตราการสินเปลืองเชื้อเพลิง

เป็นต้น

ดังนั้นในการศึกษาเรื่อง “การศึกษาสมรรถนะเครื่องยนต์

ดีเซลขนาดเล็กในการทำางานจริงโดยใช้ไบโอดีเซลจากนำ้ามันพืช

ใช้แล้วเป็นเชื้อเพลิง” จึงเป็นแนวทางหนึ่งที่จะแก้ปัญหาและเสริม

สร้างศักยภาพการผลิตเชื้อเพลิงไบโอดีเซลและใช้พลังงานอย่าง

มีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถช่วยให้ประชาชนทราบข้อเท็จจริงใน

การนำาไบโอดีเซลไปใช้กับเครื่องยนต์ได้

2. วัตถุประสงค์ ในการศกึษามวีตัถปุระสงคเ์พือ่ศกึษาสมรรถนะเครือ่งยนต์

ดเีซลขนาดเลก็ในการทำางานจรงิโดยใชไ้บโอดเีซลจากนำา้มนัพชืใชแ้ลว้

เป็นเชื้อเพลิง และการสึกหรอของเครื่องยนต์ดีเซลและผลกระทบต่อ

สิ่งแวดล้อมเมื่อใช้นำ้ามันไบโอดีเซล เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้นำ้ามัน

ดีเซล

3. วัสดุอุปกรณ์และวิธีก�ร โครงการวิจัยนี้เป็นการศึกษาสมรรถนะเครื่องยนต์ดีเซล

ขนาดเลก็ในการทำางานจรงิโดยใชไ้บโอดเีซลจากนำา้มนัพชืใชแ้ลว้เปน็

เชื้อเพลิง เมื่อศึกษาและสำารวจข้อมูล พร้อมทั้งเตรียมอุปกรณ์และ

เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ โดยงานวิจัยนี้ใช้เครื่องยนต์เล็ก คูโบต้า

RT80 (8 แรงม้า) และจะทำาการในการศึกษาวิจัยเพื่อเก็บข้อมูล โดย

ขั้นตอนการศึกษาออกเป็น 5 ขั้นตอน ดังรายละเอียดต่อไปนี้

ขั้นที่ 1 ศึกษาสมรรถนะและมลพิษของเครื่องยนต์ที่ใช้

ไบโอดีเซลจากนำ้ามันพืชใช้แล้วเทียบกับนำ้ามันดีเซล ทำาการศึกษา

สมรรถนะและมลพิษของเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันดีเซลที่ชั่วโมงเริ่มต้น

ตดิเครือ่งยนตท์ิง้ไวป้ระมาณ 20 นาท ีโดยใหเ้ครือ่งยนตท์ำางานทีร่อบ

เดินเบา จากนั้นจึงเร่งเครื่องยนต์ให้มีรอบเพิ่มขึ้น ทำาการป้อนภาระ

ให้กับเครื่องยนต์ แล้วค่อย ๆ ปรับตำาแหน่งคันเร่งเพื่อทำาให้รอบของ

เครือ่งยนตส์งูขึน้เรือ่ย ๆ ทำาการบนัทกึคา่แรงบดิ อตัราการสิน้เปลอืง

นำ้ามัน และมลพิษที่เกิดขึ้น ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบ

ของเครื่องยนต์

ขั้นที่ 2 การสึกหรอของเครื่องยนต์ที่ใช้ไบโอดีเซลจาก

นำา้มนัพชืใชแ้ลว้เทยีบกบันำา้มนัดเีซล โดยนำานำา้มนัหลอ่ลืน่ทีย่งัไมผ่า่น

การใช้งานไปทำาการตรวจสอบหาปริมาณของโลหะที่มีอยู่ในนำ้ามัน

หล่อลื่นเพื่อใช้สำาหรับเปรียบเทียบ ทำาการเก็บตัวอย่างนำ้ามันหล่อ

ลื่นประมาณ 20 ลบ.ซม. เพื่อนำาไปวิเคราะห์หาปริมาณธาตุโลหะ ที่

ระยะเวลาเดินเครื่อง 75 ชั่วโมง ทำาการดับเครื่องยนต์ แล้วถอดชิ้น

ส่วนของเครื่องยนต์ออกมาเพื่อตรวจสอบสภาพของลูกสูบ แหวน

625

การประชุมวิชาการ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประจำาปี 2554“การพัฒนาอนาคตชนบทไทย : ฐานรากที่มั่นคงเพื่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน” 27-29 มกราคม 2554

ลูกสูบ กระบอกสูบ วาล์ว ชิ้นส่วนภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยง ทำาการ

ชั่งนำ้าหนักแหวนลูกสูบ พร้อมทั้งบันทึก

ขั้นที่ 3 ศึกษาสมรรถนะและมลพิษของเครื่องยนต์ที่ใช้

ไบโอดเีซลจากนำา้มนัพชืใชแ้ลว้ผสมนำา้มนัดเีซล ในอตัราสว่น 0, 25, 50,

75 และ 100 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร โดยเตรียมเชื้อเพลิงผสมโดย

การตวงวัดให้ได้ตามอัตราส่วนผสม โดยจะทำาการผสมให้ได้ปริมาณ

เพียงพอสำาหรับการทดสอบแต่ละครั้ง เปลี่ยนเครื่องยนต์ชุดใหม่

ทุกครั้งที่เปลี่ยนอัตราส่วนผสมของเชื้อเพลิงและควบคุมสภาวะใน

การทดสอบให้เหมือนกันทุกครั้ง เพื่อให้ได้มาตรฐานในการทดสอบ

เดยีวกนั ทำาการปอ้นภาระใหก้บัเครือ่งยนต ์แลว้คอ่ย ๆ ปรบัตำาแหนง่

คนัเรง่เพือ่ทำาใหร้อบของเครือ่งยนตส์งูขึน้เรือ่ย ๆ ทำาการบนัทกึคา่แรง

บิด อัตราการสิ้นเปลืองนำ้ามัน และมลพิษที่เกิดขึ้น ทุกครั้งที่มีการ

เปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเครื่องยนต์

ขั้นที่ 4 การสึกหรอของเครื่องยนต์ที่ใช้ไบโอดีเซลจาก

นำ้ามันพืชใช้แล้วผสมนำ้ามันดีเซลในอัตราส่วน 0, 25, 50, 75 และ 100

เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร โดยนำานำ้ามันหล่อลื่นที่ยังไม่ผ่านการใช้งาน

ไปทำาการตรวจสอบหาปริมาณของโลหะที่มีอยู่ในนำ้ามันหล่อลื่นเพื่อ

ใช้สำาหรับเปรียบเทียบ ทำาการเก็บตัวอย่างนำ้ามันหล่อลื่นประมาณ

20 ลบ.ซม. เพื่อนำาไปวิเคราะห์หาปริมาณธาตุโลหะ ที่ระยะเวลา

เดินเครื่อง 75 ชั่วโมง ทำาการดับเครื่องยนต์ แล้วถอดชิ้นส่วนของ

เครื่องยนต์ออกมาเพื่อตรวจสอบสภาพของลูกสูบ แหวนลูกสูบ

กระบอกสบู วาลว์ ชิน้สว่นภายในหอ้งเพลาขอ้เหวีย่ง ทำาการชัง่นำา้หนกั

แหวนลูกสูบ พร้อมทั้งบันทึก

ขั้นที่ 5 ศึกษาประสิทธิภาพการทำางานในพื้นที่จริงเมื่อใช้

เชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากนำ้ามันพืชใช้แล้วเทียบกับนำ้ามันดีเซล โดย

การนำาเครื่องยนต์ติดตั้งกับรถไถเดินตาม แล้วทำาการไถพลิกหน้า

ดิน เครื่องยนต์ที่ใช้จะมีจำานวน 5 เครื่อง คือ เครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิง

ดเีซล เครือ่งยนตท์ีเ่ชือ้เพลงิไบโอดเีซล เครือ่งยนตท์ีใ่ชเ้ชือ้เพลงิดเีซล

ผสมไบโอดีเซล 25% 50% และ 75% ตามลำาดับ ควบคุมสภาวะใน

การทดสอบให้เหมือนกันทุกครั้ง เพื่อให้ได้มาตรฐานในการทดสอบ

เดียวกัน ทำาการป้อนภาระให้กับเครื่องยนต์ พร้อมทำาการบันทึกค่า

อัตราการสิ้นเปลืองนำ้ามัน พื้นที่ในการทดสอบ และเวลาการทำางาน

ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเครื่องยนต์

4. ผลก�รศึกษ�และวิเคร�ะห์ผล 4.1 ก�รศกึษ�ทัง้ค�่คว�มรอ้นของนำ�้มนัสว่นผสมต�่ง ๆ

จากการผสมนำา้มนัไบโอดเีซลกบันำา้มนัดเีซล ในอตัราสว่นนำา้มนัดเีซล

ต่อนำ้ามันไบโอดีเซล คือ 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 และ 0:100 ตาม

ลำาดบั ทมีผูว้จิยัไดท้ำาการตรวจวดัคา่ความรอ้นทัง้คา่ความรอ้นสงูและ

คา่ความรอ้นตำา่โดยใชเ้ครือ่งบอมแคลอรีม่เิตอร ์พบวา่ คา่ความรอ้นทัง้

ค่าความร้อนสูงและค่าความร้อนตำ่าของนำ้ามันส่วนผสมต่าง ๆ จะลด

ลงเมือ่อตัราสว่นการผสมของนำา้มนัไบโอดเีซลเพิม่ขึน้ เนือ่งจากนำา้มนั

ไบโอดีเซลมีค่าความร้อนตำ่ากว่านำ้ามันดีเซล (ภาพที่ 2) โดยคิดความ

หนาแนน่ของนำา้มนัดเีซลและนำา้มนัไบโอดเีซลเทา่กบั 0.85 และ 0.89

กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ตามลำาดับ

ภ�พที่ 2 ค่าความร้อนที่อัตราส่วนผสมไบโอดีเซลต่าง ๆ

4.2 ผลก�รทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนต์ดีเซล

ขน�ดเลก็ทีใ่ชไ้บโอดเีซลในอตัร�สว่นผสมต�่ง ๆ ผลการทดลองหา

คา่แรงบดิและคา่กำาลงัของเครือ่งยนตท์ัง้ 5 ชนดิ พบวา่ นำา้มนัไบโอดเีซล

ในอตัราสว่นผสมตา่ง ๆ ใหค้า่แรงบดิ และคา่กำาลงัของเครือ่งยนตใ์กล้

เคียงกับนำ้ามันดีเซล โดยมีค่าตำ่ากว่าเพียงเล็กน้อย ส่วนอัตราการ

สิน้เปลอืงนำา้มนัเชือ้เพลงิจำาเพาะของเครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัไบโอดเีซล

ในอตัราสว่นผสมตา่ง ๆ เปรยีบเทยีบกบันำา้มนัดเีซล พบวา่ อตัราการ

สิน้เปลอืงนำา้มนัเชือ้เพลงิจำาเพาะของเครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัไบโอดเีซล

ในอตัราสว่นผสมตา่ง ๆ สงูกวา่เครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัดเีซลอยูป่ระมาณ

10-15% เนื่องจากนำ้ามันไบโอดีเซลมีค่าความร้อนที่ตำ่ากว่า

4.3 ผลก�รศึกษ�มลพิษของเครื่องยนต์ดีเซลขน�ด

เล็กที่ใช้ไบโอดีเซลในอัตร�ส่วนผสมต่�ง ๆ ค่าความหนาแน่น

ของควันของเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันใบโอดีเซล เทียบกับเครื่องยนต์ที่

ใช้นำ้ามันดีเซล พบว่า เครื่องยนต์ที่ใช้ไบโอดีเซลจะมีค่าควันดำาน้อย

กว่าเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันดีเซล ประมาณ 40% การหาปริมาณแก๊ส

ไอเสยีทีป่ลอ่ยจากเครือ่งยนตด์เีซลขนาดเลก็ โดยใชน้ำา้มนัไบโอดเีซล

ในอัตราส่วนผสมต่าง ๆ พบว่า การใช้นำ้ามันไบโอดีเซลในอัตราส่วน

ผสมต่าง ๆ จะมีปริมาณของคาร์บอนมอนนอกไซด์ที่น้อยกว่าการใช้

นำา้มนัดเีซล ทัง้นีเ้นือ่งจากสดัสว่นของนำา้มนัไบโอดเีซล สามารถผสม

กับอากาศได้เหมาะสม จึงเกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์

4.4 ศึกษ�ก�รสึกหรอของเครื่องยนต์ที่ใช้ไบโอดีเซล

จ�กนำ้�มันพืชใช้แล้วผสมนำ้�มันดีเซล

ผลการวัดระยะห่างปากแหวน พบว่า ค่าระยะห่างปาก

แหวนที่ได้อยู่ในเกณฑ์ค่ามาตรฐานและไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจน

แสดงว่าผลกระทบเนื่องจากใช้นำ้ามันทั้ง 5 ชนิด ยังไม่ชัดเจน มากนัก

ในระยะเวลาทำางาน 300 ชั่วโมง

ผลการวดัระยะหา่งระหวา่งแหวนกบัรอ่งแหวนลกูสบูทีว่ดั

ไดจ้ากเครือ่งยนตท์ัง้ 5 ชนดิ พบวา่ คา่ระยะหา่งระหวา่งแหวนกบัรอ่ง

แหวนลูกสูบที่ได้อยู่ในเกณฑ์ค่ามาตรฐานและมีค่าใกล้เคียง

ผลการวัดปลอกสูบและวัดค่าแรงดันหัวฉีดที่วัดได้จาก

เครื่องยนต์ทั้ง 5 ชนิด พบว่า พบว่าการวัดในแนวตั้ง จุดตำ่าสุด

ของเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันใบโอดีเซลจะสึกมากกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้

นำา้มนัดเีซล 0.02 มม. สว่นการวดัในแนวราบจดุบนสดุและจดุกึง่กลาง

เครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันใบโอดีเซล จะสึกมากกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามัน

ดเีซล 0.01 มม. และคา่แรงดนัหวัฉดีทีว่ดัไดข้องเครือ่งยนตท์ัง้สองชนดิ

ตำ่ากว่าเกณฑ์แรงดันหัวฉีดมาตรฐาน ที่ทางบริษัทกำาหนด

3

ขั้นท่ี 2 การสึกหรอของเคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเทียบกับน้ํามันดีเซล โดยนําน้ํามันหลอลื่นที่ยังไมผานการใช ง านไปทํ าการตรวจสอบหาปริม าณของโลหะที่ มี อ ยู ในน้ํ ามันหลอลื่นเพื่อใชสําหรับเปรียบเทียบ ทําการเก็บตัวอยางน้ํามันหลอลื่นประมาณ 20 ลบ.ซม. เพื่อนําไปวิเคราะหหาปริมาณธาตุโลหะ ที่ระยะเวลาเดินเคร่ือง 75 ชั่วโมง ทําการดับเคร่ืองยนต แลวถอดชิ้นสวนของเครื่องยนตออกมาเพ่ือตรวจสอบสภาพของลูกสูบ แหวนลูกสูบ กระบอกสูบ วาลว ชิ้นสวนภายในหองเพลาขอเหวี่ยง ทําการชั่งน้ําหนักแหวนลูกสูบ พรอมทั้งบันทึก

ขั้นท่ี 3 ศึกษาสมรรถนะและมลพิษของเคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวผสมน้ํามันดีเซล ในอัตราสวน 0, 25, 50, 75 และ 100 เปอรเซ็นตโดยปริมาตร โดยเตรียมเช้ือเพลิงผสมโดยการตวงวัดใหไดตามอัตราสวนผสม โดยจะทําการผสมใหไดปริมาณเพียงพอสําหรับการทดสอบแตละคร้ัง เปลี่ยนเคร่ืองยนตชุดใหมทุกคร้ังที่เปลี่ยนอัตราสวนผสมของเชื้อเพลิงและควบคุมสภาวะในการทดสอบใหเหมือนกันทุกคร้ัง เพื่อใหไดมาตรฐานในการทดสอบเดียวกัน ทําการปอนภาระใหกับเคร่ืองยนต แลวคอย ๆ ปรับตําแหนงคันเรงเพื่อทําใหรอบของเคร่ืองยนตสูงขึ้นเร่ือย ๆ ทําการบันทึกคาแรงบิด อัตราการสิ้นเปลืองน้ํามัน และมลพิษที่เกิดขึ้น ทุกคร้ังที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเคร่ืองยนต

ขั้นท่ี 4 การสึกหรอของเคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวผสมน้ํามันดีเซลในอัตราสวน 0, 25, 50, 75 และ 100 เปอรเซ็นตโดยปริมาตร โดยนําน้ํามันหลอลื่นที่ยังไมผานการใชงานไปทําการตรวจสอบหาปริมาณของโลหะที่มีอยูในน้ํามันหลอลื่นเพื่อใชสําหรับเปรียบเทียบ ทําการเก็บตัวอยางน้ํามันหลอลื่นประมาณ 20 ลบ.ซม. เพื่อนําไปวิเคราะหหาปริมาณธาตุโลหะ ที่ระยะเวลาเดินเคร่ือง 75 ชั่วโมง ทําการดับเคร่ืองยนต แลวถอดชิ้นสวนของเคร่ืองยนตออกมาเพ่ือตรวจสอบสภาพของลูกสูบ แหวนลูกสูบ กระบอกสูบ วาลว ชิ้นสวนภายในหองเพลาขอเหวี่ยง ทําการชั่งน้ําหนักแหวนลูกสูบ พรอมทั้งบันทึก

ขั้นท่ี 5 ศึกษาประสิทธิภาพการทํางานในพื้นที่จริงเมื่อใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเทียบกับน้ํามันดีเซล โดยการนําเคร่ืองยนตติดต้ังกับรถไถเดินตาม แลวทําการไถพลิกหนาดิน เคร่ืองยนตที่ใชจะมีจํานวน 5 เคร่ือง คือ เคร่ืองยนตที่ใชเชื้อเพลิงดีเซล เคร่ืองยนตที่ เชื้อเพลิงไบโอดีเซล เคร่ืองยนตที่ใชเชื้อเพลิงดีเซลผสมไบโอดีเซล 25% 50% และ 75% ตามลําดับ ควบคุมสภาวะในการทดสอบใหเหมือนกันทุกคร้ัง เพื่อใหไดมาตรฐานในการทดสอบเดียวกัน ทําการปอนภาระใหกับเคร่ืองยนต พรอมทําการบันทึกคา อัตราการสิ้นเปลืองน้ํามัน พื้นที่ในการทดสอบ และเวลาการทํางาน ทุกคร้ังที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของเคร่ืองยนต

4. ผลการศึกษาและวิเคราะหผล

4.1 การศึกษาท้ังคาความรอนของน้ํามันสวนผสมตาง ๆ จากการผสมน้ํามันไบโอดีเซลกับน้ํามันดีเซล ในอัตราสวนน้ํามันดีเซลตอน้ํามันไบโอดีเซล คือ 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 และ 0:100 ตามลําดบั ทีมผูวิจัยไดทําการตรวจวัดคาความรอนทั้งคาความรอนสูงและคาความรอนตํ่าโดยใชเคร่ืองบอมแคลอร่ีมิเตอร พบวา คาความรอนทั้งคาความรอนสูงและคาความรอนต่ําของน้ํามันสวนผสมตาง ๆ จะลดลงเม่ืออัตราสวนการผสมของน้ํ ามันไบโอดี เซลเพิ่มขึ้น เนื่องจากน้ํามันไบโอดีเซลมีคาความรอนต่ํากวาน้ํามันดีเซล (ภาพที่ 2) โดยคิดความหนาแนนของน้ํามันดีเซลและน้ํามันไบโอดีเซลเทากับ 0.85 และ 0.89 กรัมตอลูกบาศกเซนติเมตร ตามลําดับ

ภาพท่ี 2 คาความรอนที่อัตราสวนผสมไบโอดีเซลตาง ๆ 4.2 ผลการทดสอบสมรรถนะของเคร่ืองยนตดีเซลขนาดเล็กท่ี

ใชไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ผลการทดลองหาคาแรงบิดและคากําลังของเคร่ืองยนตทั้ง 5 ชนิด พบวา น้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ใหคาแรงบิด และคากําลังของเครื่องยนตใกลเคียงกับน้ํามันดีเซล โดยมีคาตํ่ากวาเพียงเล็กนอย สวนอัตราการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงจําเพาะของเครื่องยนตที่ใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ เปรียบเทียบกับน้ํามันดีเซล พบวา อัตราการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงจําเพาะของเครื่องยนตที่ใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ สูงกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํ ามันดี เซลอยูประมาณ 10-15% เนื่องจากน้ํามันไบโอดีเซลมีคาความรอนที่ตํ่ากวา

4.3 ผลการศึกษามลพิษของเครื่องยนตดีเซลขนาดเล็กท่ีใชไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ คาความหนาแนนของควันของเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันใบโอดีเซล เทียบกับเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล พบวา เคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจะมีคาควันดํานอยกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล ประมาณ 40% การหาปริมาณแกสไอเสียที่ปลอยจากเคร่ืองยนตดีเซลขนาดเล็ก โดยใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ พบวา การใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ จะมีปริมาณของคารบอนมอนนอกไซดที่นอยกวาการใชน้ํามันดีเซล ทั้งนี้เนื่องจากสัดสวนของน้ํามันไบโอดีเซล สามารถผสมกับอากาศไดเหมาะสม จึงเกิดการเผาไหมที่สมบูรณ

4.4 ศึกษาการสึกหรอของเครื่องยนตท่ีใชไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวผสมน้ํามนัดีเซล

ผลการวัดระยะหางปากแหวน พบวา คาระยะหางปากแหวนที่ไดอยูในเกณฑคามาตรฐานและไมมีความแตกตางที่ชัดเจน แสดงวา

คาความ

รอน (

kJ / kg

-fuel)

รอยละของไบโอดีเซล

626

การประชุมวิชาการ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ประจำาปี 2554“การพัฒนาอนาคตชนบทไทย : ฐานรากที่มั่นคงเพื่อการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน” 27-29 มกราคม 2554

4.5 ศึกษาประสิทธิภาพการทำางานในพื้นที่จริงเมื่อ

ใช้เชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากนำ้ามันพืชใช้แล้วเทียบกับนำ้ามันดีเซล

ในช่วงความเร็วรอบเครื่องยนต์ตั้งแต่ 1000 ถึง 1500 รอบต่อนาที

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของนำ้ามัน B100 ดีกว่า รองลงมาคือ B75

B50 B25 และ D100 ตามลำาดับ เนื่องจากมีช่วงล่าช้าในการเผาไหม้

สัน้กวา่นำา้มนัดเีซล ทำาใหเ้ชือ้เพลงิสว่นใหญถ่กูเผาไหมห้มดในชว่งการ

เผาไหมท้ีถ่กูควบคมุโดยการผสม สง่ผลใหม้กีารเผาไหมใ้นชว่งการเผา

ไหม้ช้าเหลือเพียงเล็กน้อยและสิ้นสุดเร็ว (ภาพที่ 3) แต่เมื่อความเร็ว

รอบสูงขึ้นเกินกว่า 1750 รอบต่อนาที การฉีดเชื้อเพลิงจะหนาขึ้น

นำ้ามัน B100 ซึ่งมีความหนืดมากกว่าจึงแตกตัวเป็นละอองฝอยยาก

และมีละอองนำ้ามันขนาดใหญ่ การระเหย และผสมกับอากาศจึงเกิด

ขึน้ชา้ ชว่งลา่ชา้ในการเผาไหมจ้งึเพิม่ขึน้ ทำาใหป้ระสทิธภิาพเชงิความ

ร้อนลดลง และเครื่องยนต์ที่ใช้ นำ้ามันB100 จะใช้พลังงานที่ได้จาก

การเผาไหมเ้ชือ้เพลงิเพือ่ใหไ้ดก้ำาลงัของเครือ่งยนตท์ีเ่ทา่กนันอ้ยกวา่

นำา้มนัดเีซล เนือ่งจาก นำา้มนัB100 มปีระสทิธภิาพเชงิความรอ้นสงูกวา่

จงึสามารถเปลีย่นพลงังานเคมจีากเชือ้เพลงิมาเปน็งานไดม้ากกวา่ แต่

เนื่องจาก นำ้ามันB100 มีค่าความร้อนของเชื้อเพลิงตำ่ากว่าทำาให้อัตรา

การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำาเพาะสูงกว่า (ภาพที่ 4)

4

ผลกระทบเนื่องจากใชน้ํามันทั้ง 5 ชนิด ยังไมชัดเจน มากนัก ในระยะเวลาทํางาน 300 ชั่วโมง

ผลการวัดระยะหางระหวางแหวนกับรองแหวนลูกสูบที่วัดไดจากเครื่องยนตทั้ง 5 ชนิด พบวา คาระยะหางระหวางแหวนกับรองแหวนลูกสูบที่ไดอยูในเกณฑคามาตรฐานและมีคาใกลเคียง

ผลการวัดปลอกสูบและวัดคาแรงดันหัวฉีดที่วัดไดจากเคร่ืองยนตทั้ง 5 ชนิด พบวา พบวาการวัดในแนวต้ัง จุดตํ่าสุดของเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันใบโอดีเซลจะสึกมากกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล 0.02 มม. สวนการวัดในแนวราบจุดบนสุดและจุดก่ึงกลางเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันใบโอดีเซล จะสึกมากกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล 0.01 มม. และคาแรงดันหัวฉีดที่วัดไดของเคร่ืองยนตทั้งสองชนิด ตํ่ากวาเกณฑแรงดันหัวฉีดมาตรฐาน ที่ทางบริษัทกําหนด

4.5 ศึกษาประสิทธิภาพการทํางานในพื้นท่ีจริงเมื่อใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเทียบกับน้ํามันดีเซล ในชวงความเร็วรอบเคร่ืองยนตต้ังแต 1000 ถึง 1500 รอบตอนาที ประสิทธิภาพเชิงความรอนของนํ้ามัน B100 ดีกวา รองลงมาคือ B75 B50 B25 และ D100 ตามลําดับ เนื่องจากมีชวงลาชาในการเผาไหมสั้นกวาน้ํามันดีเซล ทําใหเชื้อเพลิงสวนใหญถูกเผาไหมหมดในชวงการเผาไหมที่ถูกควบคุมโดยการผสม สงผลใหมีการเผาไหมในชวงการเผาไหมชาเหลือเพียงเล็กนอยและส้ินสุดเร็ว (ภาพที่ 3) แตเมื่อความเร็วรอบสูงขึ้นเกินกวา 1750 รอบตอนาที การฉีดเชื้อเพลิงจะหนาขึ้น น้ํามันB100ซึ่งมีความหนืดมากกวาจึงแตกตัวเปนละอองฝอยยากและมีละอองน้ํามันขนาดใหญ การระเหย และผสมกับอากาศจึงเกิดขึ้นชา ชวงลาชาในการเผาไหมจึงเพิ่มขึ้น ทําใหประสิทธิภาพเชิงความรอนลดลง และเคร่ืองยนตที่ใช น้ํามันB100 จะใชพลังงานที่ไดจากการเผาไหมเชื้อเพลิงเพื่อใหไดกําลังของเคร่ืองยนตที่เทากันนอยกวาน้ํามันดีเซล เนื่องจาก น้ํามันB100 มีประสิทธิภาพเชิงความรอนสูงกวาจึงสามารถเปล่ียนพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิงมาเปนงานไดมากกวา แตเนื่องจาก น้ํามันB100 มีคาความรอนของเชื้อเพลิงตํ่ากวาทําใหอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะสูงกวา (ภาพที่ 4)

ภาพท่ี 3 ประสิทธิภาพเชิงความรอนเมื่อเปรียบเทียบที่กําลังเทากัน

ภาพท่ี 4 อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะโดยการทดสอบเคร่ืองยนตที่ภาระงานเทากัน

ดังนั้นจะเห็นไดวาอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะของน้ํามันไบโอดีเซลที่สัดสวนตาง ๆ เมื่อนํามาใชงานกับเคร่ืองยนตดีเซลสูบเดียวในรถไถเดินตาม พบวา อัตราการสิ้นเปลืองของนํ้ามันไบโอดีเซลที่สัดสวนตาง ๆ มีคามากกวาน้ํามันดีเซล และในกลุมน้ํามันไบโอดีเซลดวยกัน คาอัตราการส้ินเปลืองเช้ือเพลิงจําเพาะจะเพิ่มมากขึ้นเมื่อใชสัดสวนของน้ํามันไบโอดีเซลที่เพิ่มสูงขึ้น 5. สรุปผลการศึกษา

- คาความรอนทั้งคาความรอนสูงและคาความรอนตํ่าของน้ํามันสวนผสมตาง ๆ จะลดลงเมื่ออัตราสวนการผสมของน้ํามันไบโอดีเซลเพิ่มขึ้น ซึ่งการผสมน้ํามันไบโอดีเซลเขาไปจะชวยลดความสูญเสียพลังงานเน่ืองจากความเสียดทานในปมฉีดเชื้อเพลิงและความสึกหรอของปมฉีดเชื้อเพลิงไดดี

- น้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ใหคาแรงบิด และคากําลังของเคร่ืองยนตใกลเคียงกับน้ํามันดีเซล โดยมีคาตํ่ากวาเพียงเล็กนอย และกําลังของเคร่ืองยนตที่ไดจากการใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ก็พบวามีคาใกลเคียงกับคากําลังที่ไดจากน้ํามันดีเซล และมีอัตราการส้ินเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงจําเพาะของเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ สูงกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซลอยูประมาณ 10-15%

- การใชไบโอดีเซลจะมีคราบของคารบอนหลงเหลือที่บริเวณกระบอกสูบมากกวาการใชน้ํามันดีเซลทั่วไป และหลังจากการใชงาน ลูกสูบปมเชื้อเพลิงแรงดันสูงจะมีการสึกหรอจากการเสียดสีทําใหเปนรอยเสนและหลุมจากการกระทบกันของลูกสูบและเส้ือสูบเพียงเล็กนอย ซึ่งไมมีผลกระทบที่มีนัยสําคัญตอการทํางานของเคร่ืองยนต

เคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจะมีคาควันดํานอยกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล ประมาณ 40% และมีปริมาณของคารบอนมอนนอกไซดที่นอยกวาการใชน้ํามันดีเซล 6. กิตติกรรมประกาศ

โครงการน้ีไดรับเงินสนับสนุนจากสํานักวิจัยและสงเสริมวิชาการการเกษตร มหาวิทยาลัยแมโจ ซึ่งไดใหเงินทุนอุดหนุนการวิจัยในปงบประมาณ 2552 พรอมกันนี้คณะผูวิจัยขอขอบคุณชาวบานแมทราย ชาวบานรองกวางและมหาวิทยาลัยแมโจ-แพร เฉลิมพระเกียรติ ที่ไดอนุเคราะหดานอาคารและสถานที่ตลอดจนอุปกรณการทดลองตาง ๆ ในการทําวิจัยในคร้ังนี ้7. เอกสารอางอิง [1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน กระทรวง พลังงาน (2551) [2] ชาญชัย อมรสกุล (2541). การลดมลพิษไอเสียของเครื่องยนตแกส

ความเร็วรอบเคร่ืองยนต (rpm)

ประส

ิทธิภาพเชิ

งความ

รอน (

%)

อัตราก

ารสิ้นเป

ลืองเชื้

อเพลิงจ

ําเพาะ

ความเร็วรอบเคร่ืองยนต (rpm)

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำาเพาะ

ของนำ้ามันไบโอดีเซลที่สัดส่วนต่าง ๆ เมื่อนำามาใช้งานกับเครื่องยนต์

ดีเซลสูบเดียวในรถไถเดินตาม พบว่า อัตราการสิ้นเปลืองของนำ้ามัน

ไบโอดเีซลทีส่ดัสว่นตา่ง ๆ มคีา่มากกวา่นำา้มนัดเีซล และในกลุม่นำา้มนั

ไบโอดเีซลดว้ยกนั คา่อตัราการสิน้เปลอืงเชือ้เพลงิจำาเพาะจะเพิม่มากขึน้

เมื่อใช้สัดส่วนของนำ้ามันไบโอดีเซลที่เพิ่มสูงขึ้น

4

ผลกระทบเนื่องจากใชน้ํามันทั้ง 5 ชนิด ยังไมชัดเจน มากนัก ในระยะเวลาทํางาน 300 ชั่วโมง

ผลการวัดระยะหางระหวางแหวนกับรองแหวนลูกสูบที่วัดไดจากเครื่องยนตทั้ง 5 ชนิด พบวา คาระยะหางระหวางแหวนกับรองแหวนลูกสูบที่ไดอยูในเกณฑคามาตรฐานและมีคาใกลเคียง

ผลการวัดปลอกสูบและวัดคาแรงดันหัวฉีดที่วัดไดจากเคร่ืองยนตทั้ง 5 ชนิด พบวา พบวาการวัดในแนวต้ัง จุดตํ่าสุดของเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันใบโอดีเซลจะสึกมากกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล 0.02 มม. สวนการวัดในแนวราบจุดบนสุดและจุดก่ึงกลางเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันใบโอดีเซล จะสึกมากกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล 0.01 มม. และคาแรงดันหัวฉีดที่วัดไดของเคร่ืองยนตทั้งสองชนิด ตํ่ากวาเกณฑแรงดันหัวฉีดมาตรฐาน ที่ทางบริษัทกําหนด

4.5 ศึกษาประสิทธิภาพการทํางานในพื้นท่ีจริงเมื่อใชเชื้อเพลิงไบโอดีเซลจากน้ํามันพืชใชแลวเทียบกับน้ํามันดีเซล ในชวงความเร็วรอบเคร่ืองยนตต้ังแต 1000 ถึง 1500 รอบตอนาที ประสิทธิภาพเชิงความรอนของนํ้ามัน B100 ดีกวา รองลงมาคือ B75 B50 B25 และ D100 ตามลําดับ เนื่องจากมีชวงลาชาในการเผาไหมสั้นกวาน้ํามันดีเซล ทําใหเชื้อเพลิงสวนใหญถูกเผาไหมหมดในชวงการเผาไหมที่ถูกควบคุมโดยการผสม สงผลใหมีการเผาไหมในชวงการเผาไหมชาเหลือเพียงเล็กนอยและส้ินสุดเร็ว (ภาพที่ 3) แตเมื่อความเร็วรอบสูงขึ้นเกินกวา 1750 รอบตอนาที การฉีดเชื้อเพลิงจะหนาขึ้น น้ํามันB100ซึ่งมีความหนืดมากกวาจึงแตกตัวเปนละอองฝอยยากและมีละอองน้ํามันขนาดใหญ การระเหย และผสมกับอากาศจึงเกิดขึ้นชา ชวงลาชาในการเผาไหมจึงเพิ่มขึ้น ทําใหประสิทธิภาพเชิงความรอนลดลง และเคร่ืองยนตที่ใช น้ํามันB100 จะใชพลังงานที่ไดจากการเผาไหมเชื้อเพลิงเพื่อใหไดกําลังของเคร่ืองยนตที่เทากันนอยกวาน้ํามันดีเซล เนื่องจาก น้ํามันB100 มีประสิทธิภาพเชิงความรอนสูงกวาจึงสามารถเปล่ียนพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิงมาเปนงานไดมากกวา แตเนื่องจาก น้ํามันB100 มีคาความรอนของเชื้อเพลิงตํ่ากวาทําใหอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะสูงกวา (ภาพที่ 4)

ภาพท่ี 3 ประสิทธิภาพเชิงความรอนเมื่อเปรียบเทียบที่กําลังเทากัน

ภาพท่ี 4 อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะโดยการทดสอบเคร่ืองยนตที่ภาระงานเทากัน

ดังนั้นจะเห็นไดวาอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจําเพาะของน้ํามันไบโอดีเซลที่สัดสวนตาง ๆ เมื่อนํามาใชงานกับเคร่ืองยนตดีเซลสูบเดียวในรถไถเดินตาม พบวา อัตราการสิ้นเปลืองของนํ้ามันไบโอดีเซลที่สัดสวนตาง ๆ มีคามากกวาน้ํามันดีเซล และในกลุมน้ํามันไบโอดีเซลดวยกัน คาอัตราการส้ินเปลืองเช้ือเพลิงจําเพาะจะเพิ่มมากขึ้นเมื่อใชสัดสวนของน้ํามันไบโอดีเซลที่เพิ่มสูงขึ้น 5. สรุปผลการศึกษา

- คาความรอนทั้งคาความรอนสูงและคาความรอนตํ่าของน้ํามันสวนผสมตาง ๆ จะลดลงเมื่ออัตราสวนการผสมของน้ํามันไบโอดีเซลเพิ่มขึ้น ซึ่งการผสมน้ํามันไบโอดีเซลเขาไปจะชวยลดความสูญเสียพลังงานเน่ืองจากความเสียดทานในปมฉีดเชื้อเพลิงและความสึกหรอของปมฉีดเชื้อเพลิงไดดี

- น้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ใหคาแรงบิด และคากําลังของเคร่ืองยนตใกลเคียงกับน้ํามันดีเซล โดยมีคาตํ่ากวาเพียงเล็กนอย และกําลังของเคร่ืองยนตที่ไดจากการใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ ก็พบวามีคาใกลเคียงกับคากําลังที่ไดจากน้ํามันดีเซล และมีอัตราการส้ินเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงจําเพาะของเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันไบโอดีเซลในอัตราสวนผสมตาง ๆ สูงกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซลอยูประมาณ 10-15%

- การใชไบโอดีเซลจะมีคราบของคารบอนหลงเหลือที่บริเวณกระบอกสูบมากกวาการใชน้ํามันดีเซลทั่วไป และหลังจากการใชงาน ลูกสูบปมเชื้อเพลิงแรงดันสูงจะมีการสึกหรอจากการเสียดสีทําใหเปนรอยเสนและหลุมจากการกระทบกันของลูกสูบและเส้ือสูบเพียงเล็กนอย ซึ่งไมมีผลกระทบที่มีนัยสําคัญตอการทํางานของเคร่ืองยนต

เคร่ืองยนตที่ใชไบโอดีเซลจะมีคาควันดํานอยกวาเคร่ืองยนตที่ใชน้ํามันดีเซล ประมาณ 40% และมีปริมาณของคารบอนมอนนอกไซดที่นอยกวาการใชน้ํามันดีเซล 6. กิตติกรรมประกาศ

โครงการน้ีไดรับเงินสนับสนุนจากสํานักวิจัยและสงเสริมวิชาการการเกษตร มหาวิทยาลัยแมโจ ซึ่งไดใหเงินทุนอุดหนุนการวิจัยในปงบประมาณ 2552 พรอมกันนี้คณะผูวิจัยขอขอบคุณชาวบานแมทราย ชาวบานรองกวางและมหาวิทยาลัยแมโจ-แพร เฉลิมพระเกียรติ ที่ไดอนุเคราะหดานอาคารและสถานที่ตลอดจนอุปกรณการทดลองตาง ๆ ในการทําวิจัยในคร้ังนี ้7. เอกสารอางอิง [1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน กระทรวง พลังงาน (2551) [2] ชาญชัย อมรสกุล (2541). การลดมลพิษไอเสียของเครื่องยนตแกส

ความเร็วรอบเคร่ืองยนต (rpm)

ประส

ิทธิภาพเชิ

งความ

รอน (

%)

อัตราก

ารสิ้นเป

ลืองเชื้

อเพลิงจ

ําเพาะ

ความเร็วรอบเคร่ืองยนต (rpm)

ภ�พที่ 3 ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเมื่อเปรียบเทียบที่กำาลังเท่ากัน

ภ�พที่ 4 อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำาเพาะโดยการทดสอบ

เครื่องยนต์ที่ภาระงานเท่ากัน

5. สรุปผลก�รศึกษ� - ค่าความร้อนทั้งค่าความร้อนสูงและค่าความร้อนตำ่า

ของนำ้ามันส่วนผสมต่าง ๆ จะลดลงเมื่ออัตราส่วนการผสมของนำ้ามัน

ไบโอดเีซลเพิม่ขึน้ ซึง่การผสมนำา้มนัไบโอดเีซลเขา้ไปจะชว่ยลดความ

สญูเสยีพลงังานเนือ่งจากความเสยีดทานในปัม๊ฉดีเชือ้เพลงิและความ

สึกหรอของปั๊มฉีดเชื้อเพลิงได้ดี

- นำ้ามันไบโอดีเซลในอัตราส่วนผสมต่าง ๆ ให้ค่าแรงบิด

และค่ากำาลังของเครื่องยนต์ใกล้เคียงกับนำ้ามันดีเซล โดยมีค่าตำ่ากว่า

เพียงเล็กน้อย และกำาลังของเครื่องยนต์ที่ได้จากการใช้นำ้ามันไบโอ

ดีเซลในอัตราส่วนผสมต่าง ๆ ก็พบว่ามีค่าใกล้เคียงกับค่ากำาลังที่ได้

จากนำ้ามันดีเซล และมีอัตราการสิ้นเปลืองนำ้ามันเชื้อเพลิงจำาเพาะ

ของเครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันไบโอดีเซลในอัตราส่วนผสมต่าง ๆ สูงกว่า

เครื่องยนต์ที่ใช้นำ้ามันดีเซลอยู่ประมาณ 10-15%

- การใช้ไบโอดีเซลจะมีคราบของคาร์บอนหลงเหลือที่

บรเิวณกระบอกสบูมากกวา่การใชน้ำา้มนัดเีซลทัว่ไป และหลงัจากการ

ใช้งาน ลูกสูบปั๊มเชื้อเพลิงแรงดันสูงจะมีการสึกหรอจากการเสียดสี

ทำาให้เป็นรอยเส้นและหลุมจากการกระทบกันของลูกสูบและเสื้อสูบ

เพียงเล็กน้อย ซึ่งไม่มีผลกระทบที่มีนัยสำาคัญต่อการทำางานของ

เครื่องยนต์

เครื่องยนต์ที่ ใช้ ไบโอดี เซลจะมีค่าควันดำาน้อยกว่า

เครือ่งยนตท์ีใ่ชน้ำา้มนัดเีซล ประมาณ 40% และมปีรมิาณของคารบ์อน

มอนนอกไซด์ที่น้อยกว่าการใช้นำ้ามันดีเซล

6. กิตติกรรมประก�ศ โครงการนี้ได้รับเงินสนับสนุนจากสำานักวิจัยและส่งเสริม

วิชาการการเกษตร มหาวิทยาลัยแม่โจ้ ซึ่งได้ให้เงินทุนอุดหนุน

การวิจัยในปีงบประมาณ 2552 พร้อมกันนี้คณะผู้วิจัยขอขอบคุณ

ชาวบ้านแม่ทราย ชาวบ้านร้องกวางและมหาวิทยาลัยแม่โจ้-แพร่

เฉลิมพระเกียรติ ที่ได้อนุเคราะห์ด้านอาคารและสถานที่ตลอดจน

อุปกรณ์การทดลองต่าง ๆ ในการทำาวิจัยในครั้งนี้

7. เอกส�รอ้�งอิง[1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวง

พลังงาน (2551)

[2] ชาญชัย อมรสกุล (2541). การลดมลพิษไอเสียของเครื่องยนต์

แก๊ส โซลีนสองจังหวะโดยเทคโนโลยีเชื้อเพลิงทดแทน.

วิทยานิพนธ์วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิตม. สถาบันเทคโนโลยี

พระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง.กรุงเทพ,

[3] มาริดา ทองรุณ (2544). การศึกษากระบวนการเผาไหม้ใน

เครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเอทานอล. วิทยานิพนธ์ วิศวกรรม

ศาสตรมหาบัณฑิต. สถาบันเทคโนโลยีพระจอมกล้าธนบุรี.

กรุงเทพ.

[4] Guerrieri, A.D.; Caffrey, J.P. and Rao, V. (1995). “Investigation

into the Vehicle Exhaust Emissions of High Percentage

Ethanol Blends.” Gasoline Additives, Emissions and

Performance. SAE Paper 950777.