มจธ.เร่งพัฒนาต่อยอดโครงการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนเชิงนวัตกรรมสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต หลังคว้าทุน “นักวิจัยแกนนำ” ก้อนโต 20 ล้านบาท จากสวทช. หัวหน้ากลุ่มวิจัยฯ เผยเป้าหมายผลิตงานวิจัยคุณภาพสูงเพื่อการใช้งานจริงในอุตสาหกรรม
ศาสตราจารย์ ดร.สมชาย วงศ์วิเศษ หัวหน้ากลุ่มวิจัย Fluid Mechanics, Thermal Engineering and Multiphase Flow Research Lab. (FUTURE) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) กล่าวถึง “โครงการการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนเชิงนวัตกรรมสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต” ว่า เป็นการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อการเพิ่มปริมาณการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer Enhancement) โดยอาศัยแนวความคิดการออกแบบอย่างชาญฉลาด (Smart Design)
“แต่เมื่อได้ยินคำว่าการถ่ายเทความร้อนหลายมองว่าเป็นเรื่องไกลตัว หรืออาจคิดว่าเกี่ยวข้องเฉพาะภาคอุตสาหกรรมเท่านั้น ทั้งที่จริงเป็นเรื่องที่วนเวียนอยู่ในชีวิตประจำวันของทุกๆ คน ตั้งแต่ตื่นนอน ทำอาหาร อาบน้ำอุ่น ต้มน้ำชงกาแฟ เปิดเครื่องปรับอากาศ ขับรถไปทำงาน ทุกสิ่งทุกอย่างล้วนเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนด้วยกันทั้งสิ้น”
“การถ่ายเทความร้อนทั้งหมดสามารถทำได้โดยการใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) หากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนถูกออกแบบมาอย่างไม่เหมาะสม จะส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนไม่ดี ผลที่ตามมาคือการใช้พลังงานสูงขึ้น สิ้นเปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น”
ศ.ดร.สมชาย กล่าวต่อว่า อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ดีนั้นต้องมีคุณสมบัติที่ดีทั้งในเชิงการถ่ายเทความร้อนและในเชิงกลศาสตร์ของไหล ดังนั้นในการออกแบบลักษณะของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนจึงมีความสำคัญและเป็นเรื่องซับซ้อนที่สามารถวิจัยและพัฒนาต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง และสิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันคือการเลือกใช้ของไหลทำงาน (Working Fluid) และการเลือกวัสดุให้เหมาะกับของไหลทำงานนั้นๆ
“จุดประสงค์หลักๆ ของการพัฒนาอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนจริงๆ ก็คือ เพื่อให้ได้มาซึ่งการประหยัดพลังงานหรือการใช้พลังงานอย่างคุ้มค่า ตัวอย่างที่เข้าใจได้ง่ายๆ เช่น การแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ (Waste Heat Recovery) ในโรงงานอุตสาหกรรมอาจมีการปล่อยแก๊สเสียอุณหภูมิหลายร้อยองศาออกสู่อากาศทุกวัน ในเชิงระบบนิเวศนั่นคือการทำลายสิ่งแวดล้อม ในเชิงพลังงานคือการทิ้งสิ่งของมีค่าให้สลายไปในอากาศ”
“หากเรานำอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งเรียกว่าอีโคโนไมเซอร์ (Economizer) ที่เหมาะสมไปติดตั้งบริเวณที่มีการปล่อยแก๊สเสีย ก่อนที่แก๊สเสียจะถูกปล่อยทิ้งสู่อากาศ แก๊สนี้ก็จะถ่ายเทความร้อนสู่ของไหลอีกตัวที่เราต้องการทำอุณหภูมิให้สูงขึ้นเพื่อการนำไปประยุกต์ใช้งานอื่นๆ ต่อไป”
“อีกหนึ่งตัวอย่างที่ใกล้ตัวมาก ได้แก่ การปรับปรุงเพิ่มประสิทธิภาพคอนเดนเซอร์ (Condenser) และอีวาโปเรเตอร์ (Evaporator) ซึ่งถือเป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนประเภทหนึ่งที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศ (Air Conditioner) หรือ เครื่องทำความเย็น (Refrigerator) หากอุปกรณ์ทั้งสองมีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่าง สารทำความเย็นกับอากาศ ดี ก็จะส่งผลให้สมรรถนะของเครื่องสูงขึ้นด้วย ลองคิดดูง่ายๆ ปัจจุบันใครๆ หรือที่ไหนๆ ก็ใช้เครื่องปรับอากาศ ถ้าเราสามารถออกแบบให้สมรรถนะของเครื่องปรับอากาศสูงขึ้นได้ในภาพรวมของทั้งประเทศ เราจะสามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าได้จำนวนมาก”
ศ.ดร.สมชาย กล่าวอีกว่า หลักๆ ของงานวิจัยคือ การค้นหาองค์ความรู้ใหม่ การคำนวณ ออกแบบ ทดสอบ วิเคราะห์ และเผยแพร่ หากเป็นขั้นตอนของการผลิตชิ้นงานที่ซับซ้อนจะอาศัยความร่วมมือจากภาคอุตสาหกรรม ซึ่งขณะนี้มีหลายบริษัทให้ความร่วมมือ ความร่วมมือกับบริษัทต่างๆ นั้นไม่ใช่เพื่อการทำธุรกิจ แต่เป็นไปในลักษณะผู้ร่วมวิจัย กลุ่มวิจัย ยังมีงานวิจัยอีกหลายเรื่องที่ศึกษาและพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง เช่น การสร้างอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ท่อขนาดเล็กมาก (Micro Channel Heat Exchanger) เพื่อการระบายความร้อนในอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ ซึ่งผลิตฟลักซ์ความร้อนในปริมาณที่สูงมาก หรือการพยายามในการหาสารทำงานใหม่ๆ ที่จะทำให้ประสิทธิผลของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนสูงขึ้น เช่น การใช้ Nano Fluids หรือ สารทำความเย็นใหม่ๆ ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
สำหรับเป้าหมายของการให้ทุนวิจัยนี้คือผู้รับทุนจะต้องใช้เวลา 5 ปี เพื่อการผลิตผลงานวิจัยที่มีคุณภาพและสามารถนำไปสู่การใช้งานได้จริงในอุตสาหกรรม รวมถึงการผลิตคนที่มีคุณภาพออกสู่สังคมควบคู่ไปพร้อมกัน
ทั้งนี้ “ทุนนักวิจัยแกนนำ” ของสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เป็นทุนที่มีอัตราการแข่งขันสูงมาก ซึ่งในปี 2556 ศาสตราจารย์ ดร.สมชาย วงศ์วิเศษ หัวหน้ากลุ่มวิจัย Fluid Mechanics, Thermal Engineering and Multiphase Flow Research Lab. (FUTURE) ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) มีโอกาสเป็นหนึ่งในสองนักวิจัยที่ได้รับทุนนักวิจัยแกนนำ ประจำปี 2556 จำนวน 20 ล้านบาท ภายใต้หัวข้อวิจัย “โครงการการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนเชิงนวัตกรรมสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในอนาคต” โดยได้เข้ารับพระราชทานทุนและเกียรติบัตรจากสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เมื่อต้นปี 2557 ที่ผ่านมา
