ระบบปรับอากาศหรือระบบการผลิตในอุตสาหกรรมต่างๆ ย่อมมีการสร้างความร้อนขึ้นมา ซึ่งการนำความร้อนไประบายออกสู่ภายนอกระบบ มีทั้งการระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air-cooled heat exchanger) และ การระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water-cooled heat exchanger) เมื่อพิจารณาความร้อนทิ้งเท่ากัน ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศต้องใช้พื้นที่ในการแลกเปลี่ยนความร้อนและพลังงานจากพัดลมมากกว่า นอกจากนี้ยังลดอุณหภูมิของเหลวได้ไม่ต่ำเท่ากับระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ  ดังนั้นในระบบปรับอากาศหรือระบบผลิตในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จึงนิยมใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้ในการระบายความร้อนของระบบดังกล่าวคือ หอผึ่งน้ำเย็น (Cooling Tower)

หลักการทำงานของหอผึ่งน้ำเย็น (Cooling Tower)

Cooling Tower คือ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำและอากาศ โดยเป็นการผสมผสานกันระหว่างการถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวล (Heat and mass transfer) การระเหยของน้ำจะทำให้อุณหภูมิน้ำลดลง ในขณะเดียวกันอากาศจะรับเอาน้ำส่วนที่ระเหยออกไปทิ้งสู่บรรยากาศภายนอก

รูปที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิระหว่างอากาศและน้ำ ของ Counter flow Cooling Tower [1]

รูปที่ 2 ตัวอย่าง Cooling Tower [1]

สมรรถนะในการแลกเปลี่ยนความร้อนของ Cooling Tower ขึ้นกับ 1.อุณหภูมิกระเปาะเปียกของอากาศขาเข้า (Entering air wet-bulb temperature) 2.อุณหภูมิน้ำเข้าและน้ำออก 3.อัตราการไหลของน้ำ จากรูปที่ 3 จะสังเกตได้ว่า

1. ถ้าอุณหภูมิกระเปาะเปียกของอากาศขาเข้าสูงมากขึ้น จะทำให้อุณหภูมิน้ำออกจาก Cooling Tower สูงมากขึ้นตาม

2. หากความร้อนที่ต้องการระบายออกลดลง จะส่งผลให้อุณหภูมิน้ำออกต่ำลง รวมถึงผลต่างของอุณหภูมิน้ำเข้า-น้ำออกลดลง

รูปที่ 3 กราฟสมรรถนะของ Cooling Tower [1]

การตรวจวัดประสิทธิภาพ Cooling Tower

การตรวจวัดประสิทธิภาพ Cooling Tower จะใช้ตัวแปรที่เรียกว่า “Cooling Tower Capability” ซึ่งหมายถึงศักยภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนของ Cooling Tower ณ ขณะนั้นๆ เทียบกับค่าทฤษฎี โดย Cooling Tower Capability จะถูกเทียบจากอัตราการไหลของน้ำ (Water Flow Rate)

สิ่งที่ต้องตรวจวัด มีดังนี้

1. อุณหภูมิน้ำเข้า (°F) ; ตำแหน่ง A

2. อุณหภูมิน้ำออก (°F) ; ตำแหน่ง B

3. อัตราการไหลของน้ำ (gpm) ; ตำแหน่ง C

4. กำลังไฟฟ้าเข้า Cooling Tower (kW) ; ตำแหน่ง D

รูปที่ 4 เครื่องวัดอัตราการไหลของน้ำในท่อ

รูปที่ 5 เครื่องวัดอุณหภูมิน้ำในท่อ

รูปที่ 6 เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า

รูปที่ 7 ตำแหน่งตรวจวัดเพื่อหาประสิทธิภาพ Cooling Tower

เมื่อเก็บข้อมูลต่างๆแล้วให้นำมาคำนวณหาค่าศักยภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนของ Cooling Tower ณ ขณะนั้นๆ (Cooling Tower Capability) โดยใช้สมการ [2]

C = Cooling Tower Capability

Qwt,adj = อัตราการไหลของน้ำ ณ ขณะนั้นๆ โดยปรับเป็นค่าสภาวะมาตรฐาน

Qwt,pred = อัตราการไหลของน้ำทางทฤษฎี ณ ขณะนั้นๆ ที่สภาวะมาตรฐาน

อย่างไรก็ตามการวัด Cooling Tower Capability เพียงอย่างเดียว อาจไม่ครอบคลุมมากพอ เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่ใช้มาจากพัดลม ดังนั้นจึงควรวัดอัตราไหลของอากาศที่ผ่านเข้า Cooling Tower ด้วย เพื่อให้สามารถวิเคราะห์ได้ว่าพัดลม Cooling Tower ที่ใช้งานอยู่นั้นมีสมรถนะดีอยู่หรือไม่ เมื่อเทียบกับขณะที่ติดตั้งใหม่

การตรวจวัดปริมาณลม Cooling Tower

การตรวจวัดปริมาณลมหรือการตรวจวัดอัตราการไหลของอากาศที่ผ่านเข้า Cooling Tower เริ่มจากการแบ่งพื้นที่หน้าตัด Cooling Tower เป็น 5 ส่วน หรือ 10 ส่วน (กรณีใบพัดลมมีเส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่า 20 ฟุต) เท่าๆกัน จากนั้นตรวจวัดความเร็วลมที่ผ่านแต่ละส่วน ทั้ง 4 Quadrants

รูปที่ 8 การแบ่งพื้นที่ตรวจวัดอัตราการไหลของอากาศที่ผ่านเข้า Cooling Tower [3]

การตรวจวัดความเร็วลมสามารถทำได้ 2 วิธี ได้แก่ 1. ใช้เครื่องวัดความเร็วลม (Anemometer) 2. ใช้ Pitot Tube วัด Velocity Pressure แล้วมาคำนวณหาความเร็วลม จากนั้นนำมาคำนวณหาอัตราการไหลของอากาศ ด้วยสมการ

อัตราการไหลของอากาศ (cfm) =  ความเร็วลม (fpm) x พื้นที่หน้าตัด (ft²)

เมื่อได้ข้อมูลทั้งประสิทธิภาพ Cooling Tower และอัตราการไหลของอากาศเข้า Cooling Tower จะสามารถนำข้อมูลดังกล่าวมาวิเคราะห์ว่า Cooling Tower ที่ใช้ปัจจุบันมีศักยภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลงอันเนื่องมาจากความสกปรกของ Fill หรือเป็นเพราะอัตราการไหลของอากาศผ่านเข้า Cooling Tower น้อยกันแน่ ซึ่งเราจะไม่สามารถวิเคราะห์หาสาเหตุได้ หากไม่ทำการตรวจวัดลมและประสิทธิภาพ Cooling Tower

หากมีความสนใจให้ ZERO ENERGY ไปอบรมให้ความรู้ในหัวข้อ “การตรวจวัดลมและประสิทธิภาพ Cooling Tower (ภาคทฤษฎี + ปฎิบัติ)” ภายในสถานประกอบการของท่าน สามารถดูเนื้อหาหลักสูตรได้ที่เมนู “บริการของเรา” เลือกหัวข้อ “อบรมอนุรักษ์พลังงาน”

เรียบเรียงข้อมูลโดย: ชลทศ ประเทืองสุขพงษ์

อ้างอิง

1. ASHRAE Handbook, 2016, Chapter 40; Cooling Tower

2. Cooling Tower Institute, Acceptance Test Code for Water Cooling Towers.

3. Cooling Tower Institute, Recommended Practice for Airflow Testing of Cooling Tower

The post การตรวจวัดปริมาณลมและประสิทธิภาพ Cooling Tower first appeared on ZERO ENERGY.