การฆ่าเชื้อในวัสดุปลูกพืชที่อุณหภูมิต่ำด้วยระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและทดสอบการฆ่าเชื้อวัสดุปลูกที่อุณหภูมิต่ำด้วยระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ประกอบด้วย ตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบขนาดเท่ากับ 2.4 m2 ผลิตน้ำร้อนและเก็บไว้ในถังน้ำร้อนขนาดเท่ากับ 150 Liter ที่มีการติดตั้งฮีตเตอร์ขนาด 2.99 kW เพื่อเป็นแหล่งความร้อนเสริม สำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนได้ออกแบบโดยใช้ท่อทองแดงขนาดเท่ากับ 3/8 inch วางขนานกันทั้งหมด 12 ท่อ แต่ละท่อมีความยาวเท่ากับ 0.8 m มีระยะห่างระหว่างผิวท่อเท่ากับ 6.3 cm วางในกระบะทดสอบรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีขนาดกว้าง 35.5 cm ยาว 80 cm และสูง 30 cm ลักษณะการทำงานของระบบที่ออกแบบแบ่งออกเป็น 2 ช่วงเวลาได้แก่ ช่วงที่ 1 ทำน้ำร้อนด้วยระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงเวลากลางวัน และช่วงที่ 2 นำน้ำร้อนมาฆ่าเชื้อในวัสดุปลูกพืช เมื่อพบว่าอุณหภูมิน้ำร้อนในถังเก็บน้ำร้อนไม่ถึง 70°C จะทำการใช้ฮีตเตอร์เป็นแหล่งความร้อนเสริม สำหรับกรณีศึกษาประกอบด้วย การศึกษาสมรรถนะตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบ การศึกษาอัตราการไหลของน้ำร้อนที่เหมาะสมโดยทำการปรับอัตราการไหลของน้ำร้อนในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเท่ากับ 1.5 L/min 2 L/min 2.5 L/min และ 3 L/min การศึกษาค่าความชื้นของวัสดุปลูกที่เหมาะสมโดยกำหนดค่าความชื้นในการทดสอบเท่ากับ 15%wb 25%wb 35%wb และ 45%wb และการศึกษาการฆ่าเชื้อ Ralstonia solanacearum ซึ่งเป็นเชื้อจุลินทรีย์ตัวอย่างที่นำมาศึกษาโดยเป็นเชื้อที่เป็นสาเหตุก่อให้เกิดโรคเหี่ยวในพืช โดยใช้เงื่อนไขอัตราการไหลของน้ำร้อนร่วมกับค่าความชื้นวัสดุปลูกที่ดีที่สุด จากการการศึกษาพบว่า สมรรถนะของตัวเก็บรังสีอาทิตย์แบบแผ่นเรียบมีค่า FR(τα)e เท่ากับ 0.5645 และมีค่า FRUL เท่ากับ 5.4121 W/m2·°C และเมื่อประเมินศักยภาพในการผลิตน้ำร้อนพบว่า อุณหภูมิน้ำร้อนในถังเก็บน้ำร้อนที่ได้จากการทดลองจริงกับอุณหภูมิน้ำร้อนในถังเก็บน้ำร้อนที่ได้จากการคำนวณมีค่าใกล้เคียงกันโดยมีความคลาดเคลื่อนของข้อมูลเท่ากับ 4.69% สำหรับการศึกษาอัตราการไหลของน้ำร้อนในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมพบว่า อัตราการไหลของน้ำร้อนเท่ากับ 1.5 L/min ทำให้อุณหภูมิของวัสดุปลูกสูงสุดเท่ากับ 51.34°C และสามารถอบฆ่าเชื้อได้นานที่สุดเท่ากับ 4 hr 39 min จากนั้นนำอัตราการไหลในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเท่ากับ 1.5 L/min ไปใช้เป็นเงื่อนไขในการทดสอบวัสดุปลูกที่ความชื้นต่างๆ พบว่า ค่าความชื้นของวัสดุปลูกเท่ากับ 45%wb สามารถถ่ายเทความร้อนจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนไปยังวัสดุปลูกได้มากที่สุด และสามารถรักษาอุณหภูมิของวัสดุปลูกให้มีค่าที่มากกว่าหรือเท่ากับ 45°C ทั้งกระบะได้เป็นเวลาเฉลี่ยเท่ากับ 5 hr 10 min โดยที่อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนมีค่าเฉลี่ยสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวมเท่ากับ 56.44 W/m2·°C และประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของระบบฆ่าเชื้อวัสดุปลูกมีค่าเท่ากับ 13.57% สำหรับการทดสอบการฆ่าเชื้อ Ralstonia solanacearum ในวัสดุปลูกพืชพบว่า ระบบฆ่าเชื้อในวัสดุปลูกพืชด้วยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนร่วมกับระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถที่จะทำการกำจัดเชื้อ Ralstonia solanacearum ได้หมดแต่พบว่า สามารถลดจำนวนของเชื้อให้ลดลงได้มากที่สุดจากจำนวนเชื้อเท่ากับ 7.83x105 colony forming unit/g soil ลดลงเท่ากับ 2x105 colony forming unit/g soil หรือลดลงได้มากที่สุด 74.47%