เมื่อบ่ายวันจันทร์ที่ผ่านมา
มีข้อความถามเข้ามาจากศิษย์เก่ารายหนึ่ง
คือเขามีปัญหาเกี่ยวกับการผสมสารเคมีปรับสภาพสารในถังเก็บ
คือระบบของเขาประกอบด้วย
(รูปที่
๑)
ปั๊มที่สูบของเหลวจากถังเก็บจากมุมหนึ่งและป้อนกลับเข้าไปยังอีกมุมหนึ่ง
เพื่อทำให้เกิดการผสมของของเหลวในถัง
ของเหลวที่ออกจากปั๊มจะแยกเป็นสองส่วน
โดยของเหลวส่วนใหญ่จะวนกลับไปยังถังเก็บโดยตรง
จะมีการแยกของเหลวส่วนน้อยออกมาส่วนหนึ่ง
(ที่จุด
1 ตามเส้นสีแดง)
ไปยังระบบผสมสารเคมี
(Chemical Dosing
Unit) ที่ใช้ในการปรับสภาพของเหลวในถังเก็บ
จากนั้นจะกลับไปบรรจบกับเส้นทางหลัก
(ที่จุด
3) ก่อนเข้า
Static mixer
(อุปกรณ์ที่ติดตั้งในระบบท่อเพื่อทำให้เกิดการไหลปั่นป่วนในเส้นท่อ
เพื่อทำการผสมของเหลวให้เป็นเนื้อเดียวกัน)
โดยเส้นทางนี้จะมีอัตราการไหลที่ต่ำกว่าเส้นทางหลัก
ปัญหาที่เกิดก็คือ
ของเหลวที่ไหลไปทางเส้นระบบผสมสารเคมีนั้นไม่สามารถไหลเข้ามาผสมกับเส้นทางหลักที่จุด
3 ได้
สาเหตุก็เป็นเพราะเส้นทางหลักนั้นเป็นเส้นทางที่สั้นกว่าและมีความต้านทานการไหลที่ต่ำกว่า
ในขณะที่เส้นทางไประบบผสมสารเคมีนั้นเป็นเส้นทางที่เล็กกว่าและมีความต้านทานการไหลที่สูงกว่า
การไหลหมุนเวียนตามเส้นสีแดงจึงไม่เกิด
รูปที่ ๑
แผนผังระบบสูบของเหลวไหลหมุนเวียนและเติมสารเคมี
คำถามที่เขาถามผมก็คือ
ถ้าเขาติดวาล์วที่ตำแหน่ง
2 แล้วหรี่วาล์ว
จะทำให้ของเหลวจากระบบผสมสารเคมีไหลเข้าที่ตำแหน่ง
3 ได้หรือไม่
ซึ่งคำตอบก็คือ ถ้าหรี่มากพอ
มันก็ไหลเข้าได้ แต่สิ่งที่ต้องคิดก็คือ
ยังสามารถรักษาอัตราการไหลรวมได้หรือไม่
ซึ่งเมื่อดูจากขนาดท่อแล้วคิดว่าไม่น่าจะได้
เพราะท่อเส้นทางสีแดงนั้นเล็กกว่าท่อเส้นทางสีดำอยู่มาก
เส้นทางที่ผมแนะให้เขาก็คือ
ให้ต่อท่อเข้าทางด้านขาเข้าปั๊ม
(จุด
4) แทน
เพราะด้านนี้เป็นด้านที่มีความดันที่ต่ำกว่าทางด้านขาออกของปั๊ม
แต่ต้องพิจารณาด้วยว่า
สารเคมีที่ผสมเข้าไปนั้นก่อปัญหาอะไรกับตัวปั๊มด้วยหรือไม่
อันที่จริงการแก้ปัญหาตรงนี้มันมีได้หลายรูปแบบ
ขึ้นกับระบบ
อย่างเช่นป้อนสายที่มาจากหน่วยผสมสารเคมีไปที่ถังเก็บของเหลวเลยได้ไหม
โดยเข้าไปที่ตำแหน่งท่อไหลหมุนเวียนกลับป้อนของเหลวกลับคืนถัง
(แต่นั่นหมายถึง
static mixer
ที่ติดตั้งอยู่จะไม่ได้ใช้ประโยชน์อะไร)
การผสมเข้ากลับคืนยังจุด
3 ก็อาจกระทำได้
ถ้าเราไป "ลดความดัน"
เส้นทางไหลหลัก ณ
จุดเชื่อมต่อนั้นให้ต่ำลง
ซึ่งทำได้ด้วยการ "เพิ่มความเร็ว"
ของเหลวที่ไหลผ่าน ณ
จุดนั้น ซึ่งอันนี้ก็คือหลักการของท่อเวนจูรี่
(Venturi) นั่นเอง
พลังงานของของไหลที่ไหลอยู่ในท่อนั้น
(ไม่นับพลังงานศักย์)
ประกอบด้วยพลังจลน์และความดัน
จากกฎการอนุรักษ์พลังงาน
ถ้าเราไปเพิ่มพลังงานจลน์
ความดันก็จะลดต่ำลง
การเพิ่มพลังงานจลน์ทำได้ด้วยการเพิ่มความเร็วการไหล
ซึ่งในกรณีนี้ทำได้ด้วยการลดพื้นที่หน้าตัดการไหลให้เล็กลง
(รูปที่
๒)
รูปที่ ๒
โดยหลักการของท่อเวนจูรี่นั้น
ของไหลที่ไหลเข้ามาด้วยความเร็ว
V1 และความดัน
P1
เมื่อไหลผ่านพื้นที่หน้าตัดที่เล็กลง
ความเร็วจะเป็น V2
ที่สูงกว่า V1
ในขณะที่ความดันจะเป็น
P2 ที่ต่ำกว่า
P1
ทำให้ของไหลเข้าที่ตำแหน่งเส้นลูกศรสีแดงนั้นได้ง่ายขึ้น
ในกรณีที่การบรรจบต่อตั้งฉากเข้าโดยตรงกับท่อหลังยังมีปัญหาอยู่
ก็อาจแก้ด้วยการต่อท่อเล็กสอดเข้าไปภาย
โดยให้ทิศทางการไหลออกจากท่อเล็กนั้นไปในทิศทางเดียวกับการไหลในท่อใหญ่
(รูปที่
๓)
รูปที่ ๓
เส้นสีแดงคือท่อเส้นทางการไหลต่ำที่ต้องการผสม
ลูกศรสีดำแสดงทิศทางการไหลในท่อหลัก
การทำงานแบบ
Ejector
ก็เป็นอีกแบบหนึ่งในการดึงเอาสายความดันต่ำเข้ามาผสมกับสายความดันสูง
ในการทำงานนี้จะใช้การฉีดสายความดันสูงให้ไหลผ่านท่อเวนจูรี่ด้วยความเร็วสูง
(รูปที่
๔)
สายความดันต่ำก็จะถูกดูดเข้ามาผสมกับสายการไหลหลักได้เช่นกัน
วิธีการนี้มักนิยมใช้ในการทำสุญญากาศด้วยการใช้ไอน้ำฉีดพ่นเข้าไปที่ท่อเวนจูรี่เพื่อดึงแก๊สออกจากระบบ
เพราะไอน้ำ (หรือแก๊สใด
ๆ)
ที่ความดันสูงเมื่อถูกฉีดพ่นออกมาที่ความดันที่ต่ำลง
ปริมาณจะเพิ่มขึ้น
ทำให้ความเร็วในการไหลนั้นเพิ่มสูงขึ้นมาก
รูปที่ ๔
หลักการทำงานของ Ejector
สำหรับวันนี้
ก็คงจะขอจบเพียงแค่นี้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น