การกำหนดชนิดและขนาดของท่อลมร้อน ที่นิยมใช้ในโรงงาน

[siritidaphon]

การกำหนดชนิดและขนาดของท่อลมร้อน ที่นิยมใช้ในโรงงาน

การกำหนดชนิดและขนาดของท่อลมร้อนที่นิยมใช้ในโรงงานไม่ได้มีสูตรสำเร็จตายตัว เพราะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยเฉพาะของแต่ละกระบวนการ แต่โดยทั่วไปแล้ว เราจะพิจารณาจาก อุณหภูมิ, แรงดัน, ปริมาณลมที่ต้องการ, สารปนเปื้อนในลม, และสภาพแวดล้อม เป็นหลักครับ

1. ชนิดของวัสดุท่อที่นิยมใช้ (Common Duct Materials)

การเลือกวัสดุเป็นสิ่งสำคัญที่สุด เพราะต้องทนทานต่อสภาวะการทำงานของลมร้อนได้ดี:

เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon Steel - CS):

คุณสมบัติ: ราคาถูก, หาซื้อง่าย, เชื่อมง่าย
การใช้งาน: เหมาะสำหรับระบบท่อลมร้อนที่มีอุณหภูมิไม่สูงมากนัก (โดยทั่วไปไม่เกิน 400-450°C หรือ 750-840°F) และไม่มีสารกัดกร่อนในลม
ข้อควรระวัง: มีโอกาสเกิดสนิมและผุกร่อนได้ง่ายหากมีความชื้นหรือสารกัดกร่อนสัมผัส หากใช้ในที่ที่อาจเกิด Corrosion Under Insulation (CUI) ควรพิจารณาการเคลือบผิวหรือเลือกวัสดุอื่น

สเตนเลสสตีล (Stainless Steel - SS):

คุณสมบัติ: ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน, ทนอุณหภูมิได้สูงกว่า, มีสุขอนามัยที่ดี (สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร/ยา)
เกรดที่นิยม:
SS304/304L: นิยมใช้กันมากที่สุด ทนการกัดกร่อนได้ดีพอสมควร ทนอุณหภูมิได้สูงประมาณ 800-850°C (1,470-1,560°F) โดยที่เกรด L (Low Carbon) จะเหมาะกับงานเชื่อมมากกว่า
SS316/316L: ทนการกัดกร่อนได้ดีกว่า SS304 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ (Chlorides) ทนอุณหภูมิได้ใกล้เคียงกับ SS304
SS309, SS310/310S: สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงมากเป็นพิเศษ (อาจถึง 1,100-1,200°C หรือ 2,000-2,200°F) เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมและนิกเกิลสูง ทำให้ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน (Oxidation) ได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับเตาอบหรือกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูงจัด
การใช้งาน: ระบบท่อลมร้อนที่มีอุณหภูมิสูง, มีความชื้นหรือสารกัดกร่อนปนเปื้อนในลมร้อน, หรือต้องการความสะอาดสูง

โลหะผสมพิเศษ (High-Nickel Alloys / Superalloys):

คุณสมบัติ: ทนอุณหภูมิได้สูงมาก, ทนทานต่อการกัดกร่อนรุนแรง, ทนทานต่อการคืบ (Creep) ได้ดีเยี่ยม
ตัวอย่าง: Inconel, Hastelloy, Monel
การใช้งาน: สำหรับสภาวะที่รุนแรงและมีอุณหภูมิสูงจัดเป็นพิเศษ (เกิน 1,200°C) หรือมีสารเคมีกัดกร่อนรุนแรงที่สเตนเลสสตีลทนไม่ไหว มักมีราคาสูงมาก


2. การกำหนดขนาดท่อ (Duct Sizing)

การกำหนดขนาดท่อที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ปริมาณลมตามต้องการ โดยมีการสูญเสียแรงดันที่ยอมรับได้และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดี:

ปัจจัยหลักในการคำนวณ:

ปริมาณลมร้อนที่ต้องการ (Air Flow Rate): นี่คือหัวใจสำคัญในการกำหนดขนาดท่อ ยิ่งต้องการปริมาณลมมาก ท่อก็ยิ่งต้องใหญ่ขึ้น
อุณหภูมิของลมร้อน: มีผลต่อความหนาแน่นของลม ซึ่งจะนำไปสู่การคำนวณความเร็วลมที่เหมาะสม
ความเร็วลมที่เหมาะสม (Recommended Air Velocity):
เป็นค่าที่สำคัญในการออกแบบ หากความเร็วลมสูงเกินไปจะทำให้เกิดการสูญเสียแรงดันสูง, เกิดเสียงดัง, และอาจทำให้ท่อสึกหรอได้ง่าย
หากความเร็วลมต่ำเกินไป ท่อจะมีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น ทำให้สิ้นเปลืองวัสดุและใช้พื้นที่มาก
ช่วงความเร็วลมที่นิยม:
ท่อหลัก (Main Ducts): ประมาณ 10 - 20 เมตร/วินาที (m/s) หรือ 2,000 - 4,000 ฟุต/นาที (fpm)
ท่อสาขา (Branch Ducts): ประมาณ 7 - 15 เมตร/วินาที (m/s) หรือ 1,400 - 3,000 ฟุต/นาที (fpm)
ข้อควรจำ: สำหรับลมร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก ความเร็วลมที่แนะนำอาจต้องปรับลดลงเล็กน้อยเพื่อลดการสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อน (convective heat loss) และลดความเค้นบนท่อ
การสูญเสียแรงดันที่ยอมรับได้ (Allowable Pressure Drop): การออกแบบท่อต้องคำนึงถึงแรงดันที่ลดลงตามแนวท่อและข้อต่อ เพื่อให้พัดลมที่เลือกมีกำลังเพียงพอที่จะส่งลมไปถึงจุดใช้งาน

รูปทรงของท่อ:

ท่อกลม (Circular Ducts):
ข้อดี: มีประสิทธิภาพการไหลดีที่สุด (แรงดันตกน้อยที่สุดสำหรับพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน), มีความแข็งแรงทางโครงสร้างดีกว่าท่อเหลี่ยม (ทนแรงดันได้ดีกว่า), ใช้ฉนวนง่ายกว่า
การใช้งาน: นิยมใช้มากที่สุดในระบบท่อลมร้อน
ท่อเหลี่ยม/สี่เหลี่ยม (Rectangular Ducts):
ข้อดี: ประหยัดพื้นที่ในบางกรณี, ติดตั้งง่ายในพื้นที่จำกัด
ข้อเสีย: แรงดันตกมากกว่าท่อกลมที่มีพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน, ต้องเสริมความแข็งแรงหากท่อมีขนาดใหญ่ (โดยเฉพาะสำหรับแรงดันสูง), การหุ้มฉนวนอาจทำได้ยากกว่า


3. การพิจารณาอื่นๆ ที่สำคัญในการเลือก/กำหนดขนาด

ฉนวนกันความร้อน (Insulation): ต้องเลือกชนิดและกำหนดความหนาของฉนวนที่เหมาะสมกับอุณหภูมิและสภาพแวดล้อม เพื่อลดการสูญเสียความร้อนและป้องกันการไหม้
Expansion Joints/Loops: สำหรับท่อลมร้อน อุณหภูมิที่สูงจะทำให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนอย่างมาก การออกแบบต้องรวม Expansion Joints หรือ Expansion Loops เพื่อรองรับการเคลื่อนที่นี้ ป้องกันความเค้นสะสมและรอยรั่ว
ระบบรองรับท่อ (Pipe Supports): ต้องแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับน้ำหนักของท่อและฉนวน รวมถึงการเคลื่อนที่ของท่อเมื่อมีการขยายตัว/หดตัว
ความปลอดภัยและมาตรฐาน: การเลือกชนิดและขนาดท่อต้องเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง (เช่น ASME, NFPA) และกฎหมายท้องถิ่น

การเลือกชนิดและกำหนดขนาดของท่อลมร้อนเป็นงานที่ซับซ้อน ควรปรึกษาวิศวกรผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์ด้านระบบท่อลมร้อนโดยเฉพาะ เพื่อให้ได้การออกแบบที่เหมาะสมและปลอดภัยที่สุดสำหรับโรงงานของคุณครับ