Air Chapter 1

1

615431615431Air ConditioningAir Conditioning

การปรับอากาศการปรับอากาศ

Thibordin Thibordin SangsawangSangsawangMechanical Engineering Dept.Mechanical Engineering Dept.Faculty of Engineering & Tech.Faculty of Engineering & Tech.SilpakornSilpakorn UniversityUniversity

Air Conditioning

คือ การปรับสภาวะอากาศใหมีความเหมาะสมกับสภาพความตองการ

The process of treating air to control simultaneously its temperature, humidity, cleanliness and distributing to meet the comfort requirement of the occupants of the conditioned space.

HVAC: http://www.thaihvac.comHeating, Ventilating and Air Conditioning

ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioninghttp://www.ashraethailand.org/

สมาคมวิศวกรรมปรับอากาศแหงประเทศไทย http://www.acat.or.th/

2

Unit

BtuBtu/(/(hrhr ftft °° FF))WW/(/(m m --°°CC))thermalthermal conductiviyconductiviypsipsiNN//mm22StessStessBtuBtu/(/(lbmlbm-- °° FF))JJ//((kgkg °° CC))CpCppsipsiNN//mm22PressurePressurehphpJJ//ssPowerPowerll//ssll//ssFrequencyFrequencyBtuBtu,, ftft--lblbNmNmEnergyEnergylbmlbm//ftft33kgkg//mm33DensityDensityftft22mm22พ้ืนท่ีพ้ืนท่ีftft//secsec22mm//ss22ความเรงเชิงเสนความเรงเชิงเสนradrad//secsec22radrad//ss22ความเรงเชิงมุมความเรงเชิงมุม

SI English

ftft33mm33volumevolumeftft//secsec22mm22//ssViscosityViscosity kinematickinematiclbflbf--secsec//ftft22((NN--ss)/)/mm22ViscosityViscosity dynamicdynamicftft//secsecmm//ssVelocityVelocity ((linearlinear))radrad//secsecradrad//ssVelocityVelocity ((angularangular))BtuBtu/(/(hrhr--ftft22))WW//mm22ThermalThermal FluxFlux DendityDendityEnglishEnglishSISI

3

วัฏจักรการทาํความเย็นบน P-h diagram

อุปกรณตางอุปกรณตาง ๆๆ1. แผงทอทําความเย็น

2. คอมเพรสเซอร

3. แผงทอระบายความรอน

4. พัดลมสงความเย็น

5. พัดลมระบายอากาศ

6. แผนกรองอากาศ

7. หนากากท่ีมีแผงกระจายความเย็น

4

Air Conditioning1. Type of Air Conditioner

- Window Type Air Conditioner- Split Type Air Conditioner- Packaged Type Air Conditioner- Chiller

2. Air Conditioning SystemAll Air System

Single Duct SystemDual Duct System

Water-Air SystemAll Water System

เรียกตามตัวกลางที่ทําใหอากาศเย็นเรียกตามตัวกลางที่ทําใหอากาศเย็น เชนเชน ระบบนํ้ายาระบบนํ้ายา

(Refrigerant)(Refrigerant) ระบบระบบนํ้าเย็นนํ้าเย็น ( (Chilled water) Chilled water) เชนเชน F F--11, F11, F--22, F500, R22, F500, R--123, R134A123, R134Aเรียกตามการระบายความรอนออกสูบรรยากาศเรียกตามการระบายความรอนออกสูบรรยากาศ เชนเชน Water Water cooled , Air cooled condensercooled , Air cooled condenserเรียกตามสวนประกอบเรียกตามสวนประกอบ เชนเชน Window type, Split typeWindow type, Split typeเรียกตามตําแหนงเรียกตามตําแหนงติดตั้งของติดตั้งของ Fan coil Fan coil เชนเชน Wall Wall mounted type, Ceiling type , Floor mounted type, Ceiling type , Floor mounted typemounted type

การเรียกชื่อระบบปรับอากาศ

Package air cooled or Window typePackage air cooled or Window type

Window Type Window Type Air ConditionerAir Conditioner

5

Window Type Air Conditioner

หลักการหลักการทําทําความเย็นของความเย็นของเคร่ืองเคร่ืองปรับอากาศปรับอากาศ

ชนิดของระบบปรับอากาศชนิดของระบบปรับอากาศ

แบบแบบ Window Window TypeType

แบบแบบ Split Split TypeType

แบบแบบ PackagePackage

แบบแบบ CentralCentral

ขนาดต้ังแตขนาดต้ังแต 90009000--24000 24000 Btu Btu ใชเม่ือไมมีพื้นที่วางใชเม่ือไมมีพื้นที่วาง Condensing UnitCondensing Unit

ขนาดต้ังแตขนาดต้ังแต 90009000--30000 Btu 30000 Btu

ใชท่ัวไปใชท่ัวไป

6

Split typeSplit type

Condensing unit Fan coil unit

ภายนอกอาคาร ภายในอาคาร

Refri

gera

nt P

ipe

Split Type Air Conditioner

7

Split Type Air Conditioner – Evaporator Unit

8

Chiller System

Centrifugal Water Cooled Chiller

9

Type of CompressorsType of Compressors

Screw

Scroll

Rotary

Reciprocating

Centrifugal

Hermatic

Semi-hermatic

Open type

Closed type

Air Handing Unit: AHU

Cooling Tower

10

CT-02

CHILLER PLANTHEADER RETURN?20"

?2 1/2"MW.

BY-PASS CHEMICAL FEEDER

PCHP-03

PCHP-04

PCHP-02

PCHP-01

CONDENSER

COOLER

CONDENSER

COOLER

CONDENSER

COOLER

CONDENSER

COOLER

COOLING TOWER

CT-03 CT-05CT-04

SCHP-01

SCHP-02

SCHP-03

CH-01

CH-02

?8"EQUALIZER

CDP-02

CDP-01

CDP-04

CDP-03

CT-01

ATC-03 CH-03

ATC-04 CH-04

HEADER SUPPLY? 20"

CT-06

ATC-02

ATC-01

AFU1-01

ACU1-01

AAH2-03

BUILDING 11

AAH1-01

AAH2-01

AAH3-01

AAH1-02

AAH2-02

11

12

Refrigerants

13

1 ตันความเย็น คือความรอนที่ทําใหนํ้าแข็ง 1 ตัน (2,000 lb) ละลายเปนนํ้าหมด ภายใน 1 วัน ซ่ึงตองใชความรอนทั้งหมด 288,000 Btuดังน้ัน

กําลังการทําความเย็น

ความสามารถในการทําความเย็น

เบอร 5 ตองมีคา EER >

EER Energy Efficiency Ratio

10.6 Btu/hr W)

14

บริษัทที่มีการผลิตเคร่ืองปรับอากาศในประเทศไทย

15

Packaged Air Conditioner

Packaged Evaporator Unit

Packaged Air Cooled Unit

Packaged Packaged

Air Air ConditionerConditioner

Type of Chiller

1. Reciprocating Chiller2. Screw Chiller3. Centrifugal Chiller

16

เคร่ืองปรับอากาศแบบอ่ืนๆเคร่ืองปรับอากาศแบบอ่ืนๆ

Air Conditioning System when use Air Conditioning System when use ChillerChiller

1.1. All Air SystemAll Air System -- Single Duct SystemSingle Duct System -- Dual Duct SystemDual Duct System

2.2. Water Water –– Air SystemAir System 3.3. All Water SystemAll Water System

Air Conditioning SystemAir Conditioning System

1. All Air System – Single Duct System

Air conditioning SystemAir conditioning System2. All Air System – Dual Duct System

17

Air Conditioning SystemAir Conditioning System

3. Water – Air System

Air Conditioning SystemAir Conditioning System

4. All Water System

Geothermal System

18

Solar Heat Pump System

อายุการใชงานและอัตราการใชไฟฟาอายุการใชงานและอัตราการใชไฟฟา

โดยประมาณของเครือ่งปรับอากาศชนดิตางโดยประมาณของเครือ่งปรับอากาศชนดิตาง ๆๆ

คาความตองการไฟฟาของเครื่องปรับอากาศคาความตองการไฟฟาของเครื่องปรับอากาศ

ชนิดตางชนิดตาง ๆๆ

19

การใชพลังงานไฟฟา ตอความสามารถทํา

ความเย็นของเครื่องทํา

ความเย็นแบบตาง ๆ

เว็บไซทแนะนํา

เกชา ธีระโกเมนกรรมการผูจัดการ

บริษัท เอ็นไวรอนเมนตอล เอ็นจิเนียร่ิง คอนซัลแตนส จํากัดที่มา : หนังสือความรูเบ้ืองตนวิศวกรรมงานระบบ สํานักพิมพเอ็มแอนดอีhttp://www.thaihvac.com/articles/index.php?id=14

http://www.thaihvac.com

http://www.ashraethailand.org/

http://www.acat.or.th

การสํารวจอาคารท่ีตองการปรับอากาศ

ทิศทางและบริเวณโดยรอบ

กิจกรรมในสถานที่ปรับอากาศ

ขนาดของหอง

วัสดุที่ใชสรางหอง

ขนาดหนาตางและวัสดุ

ขนาดประตู

จํานวนคน

แสงสวางในหอง

เคร่ืองใชไฟฟา

การระบายอากาศ

20

การสํารวจบริเวณการติดต้ังเคร่ืองปรับอากาศ

บริเวณท่ีต้ัง

แนวการเดินทอน้ํายาและสายไฟ

การนําอากาศภายนอกเขาสูหอง

สายไฟท่ีจะตอเขาสูเครื่องปรับอากาศ

รางระบายนํ้า

ความแข็งแรงของอาคาร

ทางไปยังสถานท่ีติดต้ัง

การแกไขดัดแปลง

ปจจัยที่ทําใหเกิดความรอนปจจัยที่ทําใหเกิดความรอนและและความช้ืนความช้ืน

ดวงอาทิตยดวงอาทิตยลมลมฝนฝนถายเทผานกรอบถายเทผานกรอบอาคารอาคารความรอนความรอนการนาํการนาํ การพาการพา การการแผรังสีแผรังสี

ตัวคนตัวคนเส้ือผาที่ใสเส้ือผาที่ใสกิจกรรมทีท่ํากิจกรรมทีท่ําเครื่องใชไฟฟาในเครื่องใชไฟฟาในอาคารอาคารสภาพจิตใจสภาพจิตใจอายุอายุเพศเพศ

เปาหมายเปาหมายเพื่อสรางเพื่อสรางสภาวะนาสบายสภาวะนาสบายโดยมีปจจัยที่โดยมีปจจัยที่เก่ียวของคือเก่ียวของคือ อุณหภูมิอุณหภูมิ อยูในชวงอยูในชวง 2222--27 27 °°CC

ความชื้นสัมพัทธในความชื้นสัมพัทธในอากาศอากาศอยูในชวงอยูในชวง 2020--75 %75 %

เคร่ืองปรับอากาศใชพลังงานในการดูดความชื้นออกไป 60-70 % ท่ีเหลือใชในการสรางความเร็วลมและลดอุณหภูมิ

21

การเลือกขนาดการเลือกขนาดเครื่องเครื่องปรับอากาศปรับอากาศถาความสูงของหองอยูทีป่ระมาณ 2.5 - 3 เมตรอาจและใชวัสดุทั่วไป จะประมาณคราว ๆ ไดดังตอไปนี้

หองรับแขกหองรับแขก หองอาหารหองอาหาร ประมาณ 15 ตารางเมตรตอตันความเย็น

หองนอนชั้นบนหองนอนชั้นบน หองทํางานหองทํางาน ประมาณ 20 ตารางเมตรตอตันความเย็น

หองนอนหองนอนชั้นลางชั้นลาง ประมาณ 23 ตารางเมตรตอตันความเย็น

การการปรับปรุงและออกแบบอาคารปรับปรุงและออกแบบอาคารกอนติดตั้งกอนติดตั้งระบบระบบ

ปรับอากาศปรับอากาศ

ลดหนาตางทางทิศตะวนัตกหรือปลูกตนไมบังลดหนาตางทางทิศตะวนัตกหรือปลูกตนไมบัง

ใชแผงกันแดดใชแผงกันแดดในในบริเวณท่ีมีแดดสองบริเวณท่ีมีแดดสอง

ใชฉนวนปองกันความรอนบริเวณหลังคาใชฉนวนปองกันความรอนบริเวณหลังคา

ลดการใชพัดลมดูดอากาศลดการใชพัดลมดูดอากาศ

อุดรูร่ัวภายในหองใหสนิทอุดรูร่ัวภายในหองใหสนิท

ทาสีทาสีผนังภายนอกดวยสีขาวหรือสีออนผนังภายนอกดวยสีขาวหรือสีออน

22

การเลือกซ้ือการเลือกซ้ือเครื่องเครื่องปรับอากาศปรับอากาศ

เลือกเลือกเคร่ืองเคร่ืองปรับอากาศท่ีมีเบอรหาปรับอากาศท่ีมีเบอรหา คือคือ แอรแอรท่ีมีการใชท่ีมีการใช

พลังงานนอยกวาในการพลังงานนอยกวาในการทําทําความเย็นเทากันความเย็นเทากัน ((พิจารณาพิจารณา

คาคา EER EER คือคืออัตอัตราสวนการใชพลังงานในการราสวนการใชพลังงานในการทําทําความความ

เย็นกับเย็นกับปริมาณปริมาณความเย็นท่ีไดความเย็นท่ีได))

เร่ืองกาเร่ืองการรบํารุงรักษาหลังการขายบํารุงรักษาหลังการขาย

พิจารณาเลือกตามพื้นท่ีท่ีเราไดออกแบบไวพิจารณาเลือกตามพื้นท่ีท่ีเราไดออกแบบไว

การติดตั้งการติดตั้งเคร่ืองเคร่ืองปรับอากาศปรับอากาศติดตั้งติดตั้งแฟแฟนคอยลยูนคอยลยูนิตนิตและคอนเดนและคอนเดนซิ่งซิ่งยูยูนิตนิตใหใกลกันมากท่ีสุดใหใกลกันมากท่ีสุด

หุมทอสารหุมทอสารทําทําความเย็นจากความเย็นจาก คอนเดนคอนเดนซิ่งซิ่งยูนิตยูนิต ไปยังไปยังแฟแฟนคอยลยูนิตดวยนคอยลยูนิตดวยฉนวนท่ีฉนวนท่ีมีมีความหนาประมาณความหนาประมาณ 0.5 0.5 น้ิวน้ิวตําแหนงติดตั้งคอนเดนตําแหนงติดตั้งคอนเดนซิ่งซิ่งยูยูนิตนิตควรอยูในรมไมโดนแสงแดดตรงจากดวงควรอยูในรมไมโดนแสงแดดตรงจากดวงอาทิตยอาทิตย

การติดตั้งการติดตั้งเครื่องเครื่องปรบัอากาศปรบัอากาศอยาติดตั้งคอนเดนอยาติดตั้งคอนเดนซิ่งซิ่งยูยูนิตนิตหลายเคร่ืองติดกันหลายเคร่ืองติดกัน

ติดตั้งติดตั้ง คอนเดนคอนเดนซิ่งซิ่งยูนิตยูนิต ใหสามารถระบายอากาศรอนไดดีใหสามารถระบายอากาศรอนไดดี

23

การติดตั้งการติดตั้งเคร่ืองเคร่ืองปรับอากาศปรับอากาศ

ตําแหนงตําแหนงของของแฟแฟนคอยลนคอยลยูนิตยูนิต

ตองตองสามารถกระจายลมเย็นไดสามารถกระจายลมเย็นไดทั่วถึงทั้งหองทั่วถึงทั้งหอง

การใชงานเครื่องปรับอากาศการใชงานเคร่ืองปรับอากาศ

ปรับตั้งคาอุณหภมูิใหเหมาะสมปรับตั้งคาอุณหภมูิใหเหมาะสม

หองทั่วไปที่หองทั่วไปที่ 25 25 องศาเซลเซียสองศาเซลเซียส

หองนอนที่หองนอนที่ 2626--28 28 องศาเซลเซียสองศาเซลเซียส ลดการใชไฟฟาไดลดการใชไฟฟาได 1515--20 20 เปอรเซ็นตเปอรเซ็นต

ปดปดเคร่ืองเคร่ืองปรับอากาศปรับอากาศทุกทุกคร้ังที่เลิกใชงานคร้ังที่เลิกใชงาน หรืออาจจะปดหรืออาจจะปดกอนที่จะเลิกใชประมาณกอนที่จะเลิกใชประมาณ 10 10 นาทีนาที

การใชงานเครื่องปรับอากาศการใชงานเครื่องปรับอากาศ

อยานําส่ิงของไปวางขวางคอนอยานําส่ิงของไปวางขวางคอนเดนเดนซ่ิงซ่ิงยูยูนิตนิตและและแอรแอรรีรีเทิรเทิรนของนของแฟแฟนคอยลยูนคอยลยูนิตนิต

24

การใชงานเคร่ืองปรับอากาศการใชงานเคร่ืองปรับอากาศเปดอุปกรณไฟฟาเทาท่ีจําเปนเปดอุปกรณไฟฟาเทาท่ีจําเปน

หลีกเล่ียงการนําหลีกเล่ียงการนําวัสดุวัสดุความรอนเขาไปความรอนเขาไปในในบริเวณบริเวณปรับอากาศปรับอากาศ เชนเชน เตารีดเตารีด หมอสุกี้หมอสุกี้ กระทะรอนกระทะรอน การเผางานการเผางาน เปนตนเปนตน

ปดประตูหนาตางใหสนิทปดประตูหนาตางใหสนิท

อยาตากผาในอยาตากผาในหองหองปรับอากาศปรับอากาศ

อยาอยาปลูกตนไมในบริเวณปรับอากาศปลูกตนไมในบริเวณปรับอากาศ

การใชงานเครื่องปรับอากาศการใชงานเครื่องปรับอากาศบํารุงรักษาโดยการบํารุงรักษาโดยการทําทําความความสะอาดแผนกรองทุกสองสะอาดแผนกรองทุกสองสัปดาหสัปดาห

ทําทําความสะอาดทอความสะอาดทอทําทําความเย็นความเย็น พัดลมพัดลม และแผงและแผงระบายระบายความความรอนรอน ดวยแปรงออนดวยแปรงออน ทุกหกทุกหกเดือนเดือน

เรียกชางมาซอมหรือตรวจสอบเรียกชางมาซอมหรือตรวจสอบตามกําหนดตามกําหนด

สรุปสรุป

ใชพลังงานใหมีใชพลังงานใหมีประสิทธิภาพสูงสุดประสิทธิภาพสูงสุด

25

Measurement of TemperatureMeasurement of Temperature

Measurement of PressureMeasurement of Pressure

Measurement of VelocityMeasurement of Velocity

Measurement of Flow Rate Measurement of Flow Rate

Measurement of TemperatureMeasurement of Temperature

Temp Scale

°F = 32.0 + (9/5)°C

Kelvine1

2Rankine

1

2 )TT

()TT

( =

26

การวัดอุณหภูมิดวยสัญญาณทางไฟฟา

Thermocouple

Resistance Temperature Detector (RTD)

Thermistor

Thermocouple

คือโลหะตางชนิดกัน นํามาเชื่อมตอปลายเขาดวยกันท่ีดานท่ีใชวัด สวนอีกดานหนึ่งตอเขากับตัวอานสัญญาณ เชน เครื่องอานอุณหภูมิ datalogger

แบงเปนหลาย type ตามการใชงาน โดยท่ัวไปนิยม Type K เนื่องจากสามารถวัดอุณหภูมิไดในชวง 0 – 500°C ขึ้นไป

27

ปลอกหรือวัสดุท่ีหุมสาย Thermocouple

Thermocouple Probe Junction Types

Exposed Junction

เหมาะสําหรับการวัดอุณหภูมิพ้ืนผิวเรียบ ไวตอการเปล่ียนอุณหภูมิ หามใชในของเหลวหรือไอท่ีมีการกัดกรอน

28

Ungrounded Junction

มีการหุมฉนวนไว มีการตอบสนองท่ีนาน ใชสําหรับวัดพวกตัวนําไฟฟา

Grounded Junction

มีฉนวนปองกันอยางดี มีการตอบสนองท่ีไวกวา Ungrounded

29

รูปแบบ Thermocouple แบบตาง

Resistance Temperature Detector (RTD)

คือหัววัดอุณหภูมิท่ีใชหลักคาของความตานทานจะมีคาเพ่ิมขึ้นเม่ือ

อุณหภูมิสูงขึ้น

ท่ีนิยมคือ PT100 คือทําจากทองคําขาวมีคาความตานทาน 100 Ω ท่ี 0°C

มีความถูกตองมากกวา Thermocouple สวนใหญใชในงานพิเศษท่ีไมตองการอุณหภูมิสูง แตตองการความถูกตองสูงมีใหเลือกท้ังแบบเปน Probe และเปนแบบ Wire

30

Thermistor

ใชหลักท่ีวา metal oxide จะเปล่ียนแปลงความตานทานเม่ืออุณหภูมิเปล่ียนไป

มีคาความถูกตองท่ีอุณหภูมิหองสูงกวา RTD และ Thermocouple โดยปกติใชในสภาวะที่มีอุณหภูมิไมสูงมาก ประมาณ 100 - 200°C

มีท้ังแบบ Probe และแบบ Wire

Infrared Thermometer

เปนการวัดแบบไมสัมผัสกับพ้ืนผิว โดยอาศัยหลักการท่ีวาพ้ืนผิวทุกชนิดจะเปลงรังสี Infrared ออกมาไมเทากัน ตัวตรวจจับจะวัดพลังงานที่เปลงออกมาเปล่ียนเปนสัญญาณไฟฟา และแสดงผล

การเลือก

•Emissivity

•Distance to Target Ratio

31

emissivity คือคาการดูดกลืนหรือเปลงพลังงาน วัตถุดํามีคา = 1 ในกรณีท่ีมีคา emissivity = 80% หมายความวามีอัตราการดูดกลืน 80% และสะทอนออกมา 20%

Distance to Target Ratio คือระยะที่วัดตอขนาดของวัตถุท่ีตองการวัด 4:1 หมายความวา ระยะหาง 4m วัตถุตองมีขนาด 1m ขึ้นไป จึงจะวัดได

ขอควรระวัง

•มีความถูกตองตํ่า เนื่องจากการเลือกคา emissivity

•การวัดผานกระจก ไมสามารถทําได อุณหภูมิท่ีแสดงจะเปนอุณหภูมิของกระจก

•ระยะวัดสวนใหญไมเกิน 100ft

•พลาสติกท่ีมีความหนานอยกวา 15mm ไมสามารถวัดได

ตัวอยางการใชงาน

32

การเลือกใชเครื่องวัดอุณหภูมิ

1. ใชวัดอะไร

2. ลักษณะพ้ืนผิวที่วัดเปนแบบใด

3. อุณหภูมิเทาไหร

4. ระยะหางจากวัตถุท่ีตองการวัด

5. ตองการความละเอียดในการวัดเปนอยางไร

Measurement of PressureMeasurement of Pressure

Compound Gauge วัดไดท้ังความดันท่ีสูงกวาและตํ่ากวา ambient

Psig (Gauge Pressure วัดไดจาก Gauge

Psia (Absolute Pressure รวมความดัน ambient เขาไปดวย

33

Analog Pressure Gauge

Digital Pressure Gauge

Digital Pressure Gauge with Alarm

34

Manometer

Vertical Manometer สามารถวัดความดันไดสูง 9.5MPa

Incline Manometer เหมาะกับการวัดความดันตํ่าๆ และเปนการติดต้ังอยางถาวร สามารถวัดความดันไดถึง 750 Pa

Manometer with Pitot Tube

Digital Manometer

ใชการเปล่ียนสัญญาณความดันเปนสัญญาณไฟฟา เหมาะสําหรับการทดสอบดาน HVAC และงานเฉพาะดานท่ีมี P diff ตํ่า

35

Max. Range ±1,000 Pa, Res. 1.0Pa

Pressure Transducer

ใชหลักเปล่ียนสัญญาณความดัน เปนสัญญาณไฟฟา โดยท่ัวไปมี output 2 แบบคือ 4 – 2mA และมีแบบเปน %VDC โดยจะตองระบุตอนส่ังซื้อ และจะตองมีไฟเล้ียงตลอดเวลา

จะตองเลือกใหเขากับ datalogger ท่ีใชสําหรับเก็บขอมูล

36

Measurement of VelocityMeasurement of Velocity

การวัด Air and Gas

การวัดของไหลที่เปนของเหลว

การวัดความเร็วลมหรือ gas อื่นๆ

•Vane Anemometer

•Hot Wire

Vane Anemometer

ใชหลักการเปล่ียนงานหมุนเปน

สัญญาณไฟฟา

37

Hot Wire

ใชหลักการใหความรอนกับลวดทําใหความตานทานเปล่ียนแปลง และสามารถคํานวณความรอนสูญเสียไดตามสมการ

)TT)(bVa(q airwire5.0 −+=

[ ])TT(1RiRiq 0wire02

wire2 −α+==

กระแสที่ใช คํานวณจากความตางศักยท่ีตกครอม Rstd และ Rwire คํานวณจากวงจรบริดจ สามารถใชสมการท่ีกลาว

มาแลวคํานวณหา

ความเร็วได

สามารถใชวัดความเร็วที่

เปล่ียนแปลงอยางรวดเร็ว

38

ตัวอยาง Hot Wire

การวัดความเร็วและอัตราการไหลจากความดัน

สําหรับงานการไหลของของไหล มีความดันท่ีสําคัญ อยู 2 ชนิด คือ static pressure และ stagnation pressure

Static pressure สามารถวัดไดโดยใชเคร่ืองมือวัดท่ัว ๆ ไป เชน เกจวัดความดัน หรือ manometer โดยเจาะทอแลวใชเคร่ืองมือเหลาน้ีวัด โดยตองตําแหนงการวัดตองตั้งฉากกับทิศทางการไหล

การวัดความเร็วลมในทอ โดย Pitot Tube

39

(MEASUREMENT OF STATIC AND STAGNATION PRESSURE)

การวัด Static pressure น้ี สามารถนําไปประยุกตใชในการหาทิศทางการ

ไหล โดยใสทอ Direction-finding tube ลงไปขวางการไหล แลวอานความดันของจุดวัดความดันท้ัง 2 ตําแหนง ดังรูป หมุนปรับจนความดันท้ัง 2 เทากันจะทราบทิศทางการไหล

Stagnation pressure สามารถวัดไดโดยทอปลายเปดหันเขาสวนทาง

กับทิศทางการไหล

การวัดความเร็ว

(MEASUREMENT OF VELOCITY)

ความเร็วของของไหล สามารถวัดไดหลายวิธี วิธีแรกคือการใช pitot-static tube ซึ่งเปนทอท่ีรวมเครื่องวัดความดัน static และ stagnation เขาดวยกนั

hgV

gPPh

manometerจาก

PPV

gV

gP

gP

EqBernoulli

t

t

t

n

Δ=∴

−=Δ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

+=

2

2

2

2

ρ

ρ

ρρ

CHAPTER 8 MEASUREMENT IN FLUID MECHANICS

Ex จงหาความเร็วของ Acetone (S=0.787) ท่ีไหลผานทอดังรูป

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

+=

ρ

ρρ

PPV

gV

gP

gP

EqBernoulli

t

t

n

2

2

2

)(

)(

aHgt

Hgaat

hgPP

hggzPhzgPmanometerจาก

ρρ

ρρρ

−Δ=−

Δ++=Δ++

smV

hgVa

aHg

/0.4)1000(787.0

)1000(787.0)1000(6.13)05.0)(81.9(2

2

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −Δ=

ρρρ

40

การวัดความเร็ว

(MEASUREMENT OF VELOCITY)

นอกจากนีแ้ลวยงัมีเครื่องมือวัดความเร็วของแกสอีกชนิดหนึ่งคือ Hot wire anemometer สวนการวัดความเร็วของไหลจะใช Hot film anemometer ซึ่งมีหลักการทํางานคลายกนั

เครื่องมือจะประกอบดวย ลวดทงัสเตนหรือทองคําขาว(platinum) ขนาดเล็ก แลวปลอยกระแสไฟเขายังลวดทําใหรอนข้ึน Hot wire anemometer จะมี 2 ชนิดหลกัคือ แบบปอนแรงเคลื่อนคงท่ี และแบบรกัษาอุณหภูมิคงท่ี

การวัดความเร็ว

(MEASUREMENT OF VELOCITY)

นอกจากนีแ้ลวยงัมีเครื่องมือวัดความเร็วชนิดอืน่ๆ อีกเชน

-Rotating anemometer-การวัดความเร็วดวยวิธกีารถายรูป-Laser-doppler anemometer (LAD)

การวัดอัตราการไหลภายในทอ

(MEASUREMENT OF FLOW RATE IN CLOSE CONDUITS)

จากเร่ืองการวัดความเร็วของของไหล โดยใช pitot-static tube ถาวัดความเร็วท่ีบริเวณตางๆ ของพ้ืนท่ีหนาตัด สามารถนํามาเขียนลักษณะการกระจายความดันได ทําการอินทิเกรตตลอดพ้ืนท่ีหนาตัดก็จะสามารถหาอัตราการไหลได

วิธีดังกลาวคอนขางยากเล็กนอย ดังน้ันจึงมีวิธีหาอัตราการไหลแบบอื่นๆ เชน พิจารณาหาอัตราการไหลผานทอหนาตัดกลม ทําโดยแบงพ้ืนท่ีหนาตัดออกเปนสวนยอยเทาๆกัน ดังตัวอยางจะแบงเปนพ้ืนท่ีเล็กๆ 5 สวน

41

การวัดอัตราการไหลภายในทอ

(MEASUREMENT OF FLOW RATE IN CLOSE CONDUITS)

CHAPTER 8 MEASUREMENT IN FLUID MECHANICS

ตําแหนงการวัดความเร็วของแตละพ้ืนท่ียอยแสดงไวดังรปู

A = A1+ A2+ A3+ A4+ A5

เม่ือพ้ืนท่ีหนาตัดถูกแบงใหเล็กลง ความเร็วของแตละสวนยอยจะคงท่ีในพ้ืนท่ียอยนั้นๆ การวัดความเร็วของแตละสวนยอยก็สามารถเลือกใชเครื่องมือวัดความเร็วดังที่กลาวมาแลวขางตน โดยอาจใช Hot Wire วัดท่ีละบริเวณการแบงพ้ืนท่ี ควรแบงใหเหมาะสมการการวัด

การวัดอัตราการไหลภายในทอ

(MEASUREMENT OF FLOW RATE IN CLOSE CONDUITS)

ดังนั้นสามารถหาอัตราการไหลของแตละพ้ืนท่ียอยไดจากสมการ Q1=A1V1

Q2=A2V2Q3=A3V3Q4=A4V4 Q5=A5V5

อัตราการไหลรวมมีคาQ= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5= A1V1+ A2V2+ A3V3+ A4V4+ A5V5

Q= A1(V1+ V2+ V3+ V4+ V5)Q= (A/5)(V1+ V2+ V3+ V4+ V5)

ดังนัน้สามารถหาความเร็วเฉลีย่ไดจากV= (Q/A)=(V1+ V2+ V3+ V4+ V5)/5

42

VENTURI METER

Venturi meter เปนเครื่องมือวัดอัตราการไหลโดยการวัดความดันแตกตางระหวางปากทางเขาและท่ีคอคอด แลวนาํไปหาความเร็วท่ีบริเวณคอคอดไดจาก Bernoulli Eq และ Continuity Eq เม่ือทราบความเร็วและพ้ืนท่ีหนาตัดบริเวณคอคอดก็สามารถหาอัตราการไหลได

VENTURI METER

( )[ ] ( ){ }

( )[ ] ( ){ })/(1

/2

)/(1/2

12

112

22

41

42

21212

21

22

21212

21

22

22

2

2121

21

22

2

2121

2

222

1

211

DDzzgppgAQ

AAzzgppgAQ

AA

gAQzz

gpp

AAgQzz

gpp

และคอคอด างทางเขากครอมระหวหาความดันต

zg

Vg

pzg

Vg

p

EqBernoulli

th −−+−

=

−−+−

=∴

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=−+

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=−+

−

++=++

ρ

ρ

ρ

ρ

ρρ

VENTURI METERจาก manometer

p1+ρg[(z1-z2)+k+Δh]= p2+ρgk+ρmgΔh

)1()( 2121 −Δ=

−Δ=−+

−ρρ

ρρρ

ρmm hhzz

gpp

( ))/(11/2

41

42

2 DDhgAQ m

th −−Δ

=ρρ

43

VENTURI METER

)/(12

41

42

2 DDhgAQth −

Δ=

จาก manometer

p1+ρg[k+Δh]= p2+ρg[(z1-z2)+k]+ρairgΔh

เม่ือความหนาแนนของอากาศนอยกวา

ความหนาแนนของของไหลมากๆ

hzzgpp

Δ=−+−

)( 2121

ρ

VENTURI METER

ไดมีการทดลองคํานวณคาอตัราการไหล (Qth) จากสมการขางตนเทียบกับอตัราการไหลจริง(Qac) พบวา คาอัตราการไหลที่คํานวณไดมากกวาอัตราการไหลจริงดังรูป (เนื่องจากการสูญเสียความดันตางๆ)

ความสัมพันธของอตัราการไหลท้ังสองชนิด สามารถเขียนใหอยูในรูปของอัตราสวน และเรยีกวา venturi discharge coefficient, Cv

th

acv Q

QC =

ซึง่คา Cv ข้ึนอยูกับ Re1

υπυ 1

111

4Re

DQDV ac==

FLOW NOZZLE

เครื่องมือวัดอัตราการไหลอกีประเภทหนึง่เรียกวา Flow nozzle สามารติดตัง้ไดงาย โดยตัดทอแลวใส flow nozzle เขาไป สามารถประยกุตใช Bernoulli Eq กับ flow nozzle ไดเชนเดียวกับ venturi

CHAPTER 8 MEASUREMENT IN FLUID MECHANICS

( ))/(11/2

41

42

2 DDhgAQ m

th −−Δ

=ρρ

( )[ ] ( ){ })/(1

/24

142

21212 DD

zzgppgAQth −−+−

=ρ

44

FLOW NOZZLE

Nozzle discharge coefficient, th

acn Q

QC =

FLOW NOZZLE

Nozzle discharge coefficient, th

acn Q

QC =

ORIFICE PLATE

Orifice plate มีลักษณะเปนแผนกลมเจาะรตูรงกลาง โดยมีท้ังแบบขอบเหลี่ยม(square edge) และขอบคม(sharp edge)

เม่ือของไหลไหลผาน Orifice plate จะเกิดการคอดตัวของลําการไหลไปทางดานทายน้ํา บรเิวณการคอดตัวท่ีมีพ้ืนท่ีหนาตัดนอยท่ีสุด เรียกวา vena contracta ซึง่เปนตําแหนงท่ีวัดความดัน p2 เนือ่งจากบริเวณนี้เปนการไหลแบบ uniform

45

ORIFICE PLATE

ใช Bernoulli Eq พิจารณาจุด 1 และ 2 แตท่ีจุด 2 (Vena contracta) ไมทราบพ้ืนท่ีหนาตัด แตสามารถเขียนในรูปของพืน้ท่ีหนาตัด orifice ไดดังนี้

A2=CCA0

เม่ือ CC คือ contraction coefficient

( )

( ))/(1

2

)/(12

41

42

210

41

42

212

DDppgACQ

DDppgAQ

Cth

th

−−

=

−−

=

Orifice discharge coefficient, th

ac

QQC =

ORIFICE PLATE( )

( ))/(1

2

)/(12

41

42

210

41

42

210

DDppgACQ

DDppgACCQ

oth

Cth

−−

=

−−

=

เม่ือ C0 คือ The orifice coefficient

th

acCO Q

QCCC ==

จุดวัดความดันท่ีจุด 2 เปนการวัดความดันท่ีบริเวณ vena contracta ไมใชบริเวณหนาตัดของ orifice และสําหรับ Co เปนสัมประสทิธิ์รวม (overall coefficient) ซึ่งรวมการสญูเสียตางๆ แลว ซึ่ง Co ข้ึนอยูกับ Re1 และ b=D0/D1

ORIFICE PLATE

46

จากสมการหาอตัราการไหลของ อปุกรณวัดอัตราการไหลท้ัง 3 ชนิดขางตน สามารถใชไดเฉพาะกับของไหลท่ีอัดตัวไมได เนื่องจากของไหลท่ีอัดตัวไดเม่ือไหลผานมิเตอรจะทําใหคาความหนาแนนของของไหลเปลี่ยนแปลง ดังนัน้หากตองใชอปุกรณเหลานี้ในการวัดอตัราการไหลของ จําเปนตองคํานงึถงึผลของการอัดตัวไดของของไหล ดังนัน้สามารถเขียนสมการไดเปน

สําหรับ Venturi และ Nozzle

( ))/1(

24

1421

2121 DDg

ppgACvmac −−

Υ=ρ

ρ&

สําหรับ Orifice

( ))/1(

24

14

1

211 DDg

ppgACmo

ooac −−

Υ=ρ

ρ&

เม่ือ Y คือ compressibility table

47

การวัดอัตราการไหลภายในทอ

(MEASUREMENT OF FLOW RATE IN CLOSE CONDUITS)

นอกจากนีย้ังมีเครื่องมือวัดอัตราการไหลภายในทออีกหลายชนิด - Nutating Disk Meter

- Turbine-Type Flow Meter

- Rotameter

CHAPTER 8 MEASUREMENT IN FLUID MECHANICS

48

- Rotameter