หลักการออกแบบระบบบำบัดกลิ่นเบื้องต้น

หลักเกณฑ์ออกแบบระบบระบายอากาศในอุตสาหกรรมเบื้องต้น

          การระบายอากาศจากอุตสาหกรรมเป็นการนำอากาศที่ปนเปื้อนออกจากพื้นที่ทำงานและนำอากาศที่สะอาดเข้ามาทดแทน หากจะต้องเลือกใช้วิธีการระบายอากาศแล้วควรปรึกษาวิศวกรหรือบริษัทที่ปรึกษาที่มีประสบการณ์เรื่องการออกแบบและทดสอบประสิทธิภาพตลอดจนการบำรุงรักษาระบบให้ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ การออกแบบและทดสอบตลอดจนการบำรุงรักษาระบบควรได้รับการดูแลจากวิศวกรหรือบริษัทที่มีประสบการณ์และความรู้เป็นอย่างดี การออกแบบระบบระบายอากาศที่ดี จะต้องมีลักษณะดังนี้

  • สามารถใช้งานได้ตามวัตถุประสงค์ คือ ดูดมลพิษออกไปทางปล่อง โดยใช้ Hood หรือท่อ และทำให้คุณภาพอากาศภายในโรงงานมีความปลอดภัยตามเกณฑ์มาตรฐาน
  • การดูดมลพิษต้องมีประสิทธิภาพ คือใช้ดูดปริมาตรอากาศออกไปน้อยตรงจุดที่ได้ผลที่สุด เช่น ในบริเวณที่ใกล้และครอบคลุมแหล่งกำเนิด มีการสูญเสียพลังงานในระบบดูดอากาศน้อยที่สุด
    เช่น ออกแบบท่อดูดในระบบ และปล่องต้องไม่มีข้องอมากหรือใช้ความเร็วลมที่สูงหรือต่ำเกินไป

องค์ประกอบของระบบระบายอากาศ

          การดึงอากาศเสียเฉพาะที่นั้นใช้หลักการว่าอากาศจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีความดันอากาศสูงไปยังที่มีความดันอากาศต่ำ ดังนั้นจึงต้องสร้างระบบที่มีความดันอากาศสูงและต่ำโดยใช้พัดลมที่ดูดอากาศจึงทำให้บริเวณหน้าพัดลมมีความดันอากาศสูงกว่าหลังพัดลม และอากาศก็จะถูกดูดออกไปด้วยกำลังแรง (เหมือนเครื่องดูดฝุ่น)

ระบบดูดอากาศเสียประกอบด้วย

  1. ปากท่อหรือปาก “Hood” หรือบางครั้งเรียกตู้ดูดอากาศเสีย
  2. ท่อที่ใช้ส่งอากาศเสีย
  3. เครื่องหรืออุปกรณ์บำบัดมลพิษ
  4. พัดลมดูดอากาศ
  5. ท่อส่งออกหรือปล่องที่ระบายออกไปนอกอาคาร

1. Hood หรือตู้ดูดอากาศเสีย

          Hood เป็นตัวอุปกรณ์ที่เก็บอากาศเสียจากแหล่งกำเนิดโดยติดตั้งหรือใกล้แหล่งกำเนิดให้มากที่สุดที่จะเป็นไปได้ โดยอาศัยหลักการให้ความเร็วของอากาศที่ปาก Hood จะต้องมากพอที่จะนำมลพิษ เช่น ฝุ่นหรือก๊าซออกไปได้โดยเราเรียกความเร็วที่จำเป็นนี้ว่า “ความเร็วในการพา” หรือ Capture Velocity ดังนั้นในการออกแบบจะต้องทำให้ปากของ Hood มีขนาดเล็กเท่าที่จำเป็นเท่านั้นเพราะขนาดที่ใหญ่จะสิ้นเปลืองพลังงานมาก

          ความเร็วในการพามีหน่วยเป็น เมตร / วินาที และปริมาตรอากาศที่ไหลผ่านปาก Hood คิดเป็น ลูกบาศก์เมตร / วินาที โดยวิธีคำนวณปริมาตรที่ไหลผ่านปาก Hood ดังนี้

 

รูปที่ 16 ระบบดูดอากาศเสียแบบง่าย

       Vair      =       uhood xAhood

เมื่อ u hood      =       ความเร็วในการพาวัดได้ที่ปาก Hood (Hood Face Velocity) โดยเครื่องวัดความเร็วลมเป็น เมตร/วินาที

       Ahood       =       พื้นที่หน้าตัดของ Hood คือ L x H เป็น ตารางเมตร

       Vair                   ปริมาตรอากาศที่ไหลผ่านปาก Hood ลูกบาศก์เมตร / วินาที


       จะเห็นได้ว่าปริมาตรอากาศที่ไหลผ่าน Hood กับไหลผ่านนท่อและพัดลมทางขวามือย่อมจะเท่ากัน ดังนั้นหากจะวัดความเร็วลมในท่อและคูณกับพื้นที่หน้าตัดท่อก็จะได้ผลเท่ากัน ทั้งนี้เพราะการตรวจวัดที่ปาก Hood นั้นมักจะยากกว่าการวัดที่ในท่อมาก จึงอาจตรวจวัดในท่อแล้วมาคำนวณหาความเร็วลมที่ปาก Hood แทนก็ได้

       หากตรวจวัดความดันอากาศในท่อเทียบกับอากาศภายนอกจะพบว่า อากาศในท่อจะมีความดันน้อยกว่าอากาศภายนอก ทราบได้เพราะหากมีรูรั่วที่บริเวณท่อตรงก่อนถึงพัดลม อากาศภายนอกจะไหลดันเข้าไปในรูรั่วนั้นและอากาศข้างในท่อจะไม่ไหลออกมา ในทางตรงกันข้ามเมื่ออากาศผ่านพัดลมไปสู่ปล่องแล้วความดันอากาศในปล่องจะสูงกว่าอากาศภายนอก และหากมีรูรั่วก่อนถึงปลายปล่อง อากาศในปล่องจะดันออกมาตามรูรั่วนั้นได้ ดังนั้นจึงนิยมติดตั้งพัดลมไว้นอกอาคารเพื่อที่ อากาศเสีย ในระบบจาก Hood และท่อภายในอาคารจะได้ไม่รั่วไหล แม้ว่าจะมีอุบัติเหตุทำให้เกิดรูรั่วก็ตาม
       ความดันของอากาศมีหน่วยเป็นปาสคาลหรือเซนติเมตรของน้ำหรือนิ้วของน้ำ (หากเป็นแบบในประเทศสหรัฐอเมริกา) แต่ในที่นี้จะใช้หน่วยเมตริกเสมอ ( ปาสคาล )

      ถึงแม้ว่าในการออกแบบเราจะพยายามที่จะให้ Hood ครอบคลุมแหล่งกำเนิดมลพิษให้มากที่สุด แต่ในความเป็นจริงก็อาจกีดขวาง การทำงานได้บางครั้งต้องทำให้ Hood “ยื่น” ออกไปดูดคล้ายๆ กับเครื่องดูดฝุ่นนั้นเอง แต่ Hood แบบนี้จะใช้พลังงานมากเพราะทุกระยะทางที่ห่างจากปาก Hood ( ระยะ “X”) ดังรูปจะใช้พลังงานเป็นกำลังสองของระยะทางที่เพิ่มขึ้นนี้ เช่น หาก “X” มีค่า 10 เซนติเมตร จะใช้พลังงานมากกว่าเมื่อ “X” มีค่า 5 เซนติเมตร ถึง 4 เท่าตัว ถ้าจะให้ความเร็วในการพาที่จุดนั้นเท่ากัน ในการออกแบบเราอาจประหยัดพลังงานได้หากมีการเติมที่กั้นทางใดทางหนึ่ง เพื่อให้อากาศที่ไม่เกี่ยวข้องไม่ไหลเข้ามาใน Hood มากนักและเพิ่มความเร็วให้กับอากาศที่ต้องการได้

 

รูปที่ 17 จุดที่จะดูดมลพิษอยู่ใกล้ ๆ ปากตู้ดูดอากาศมากที่สุด

          ปกติตู้ดูดอากาศเสียจะมีลักษณะเป็นรูปทรงครอบแหล่งกำเนิด เป็นรูปปิรามิด หรือรูปกรวยคว่ำ และการออกแบบต้องคำนวณให้ได้ปริมาณอากาศที่ดูดให้น้อยที่สุดที่จะเป็นไปได้ ในขณะที่ต้องมีประสิทธิภาพในการดูดมลพิษทางอากาศอย่างได้ผล ดังนั้น จึงต้องทำให้ตู้ดูดอากาศเสียนี้สามารถเร่งความเร็วของอากาศที่จะไหลเข้าไปให้เพียงพอที่จะดึงมลพิษทางอากาศเข้าไปได้ ความเร็วนี้จะขึ้นกับขนาดของฝุ่นละอองและก๊าซ หากฝุ่นละอองมีขนาดใหญ่จะต้องใช้ความเร็วในการดึงสูงและมีการออกแบบให้ฝุ่นละอองเข้าไปในตู้ดูดอากาศเสียอย่างมีประสิทธิภาพ ตู้ดูดอากาศเสียที่ดีจะทำให้ผู้ปฏิบัติงานในโรงงานมีความปลอดภัยและทำให้เกิดความสะอาดด้วย

          ประเภทของตู้ดูดอากาศเสียจะถูกแบ่งตามรูปร่างของตู้ดูดอากาศเสียและลักษณะการดูดมลพิษทางอากาศของตู้ดูดอากาศเสียนั้น ๆ โดยสามารถแบ่งได้เป็น 6 ประเภท ดังนี้คือ

  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบปิดได้ (Enclosed Hood):- ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ จะง่ายต่อการก่อสร้าง ไม่ขัดขวางการทำงาน และสามารถควบคุมอัตราการไหลของอากาศเสียด้วยอัตราต่ำที่สุดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด ตู้ดูดอากาศเสียแบบปิดได้เหมาะสำหรับนำไปใช้กับห้องปฎิบัติการ ห้องสเปรย์สี เป็นต้น
  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบแขวน (Free-Hanging Plain Openings):- ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ จะมีช่องเปิดเป็นรูปกลม หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยมีอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวมากกว่า 0.3 ตู้ดูดอากาศเสียแบบแขวนเหมาะสำหรับแหล่งกำเนิดมลพิษแบบจุดหรือบริเวณพื้นที่เล็ก ๆ และในบริเวณที่ไม่สามารถใช้ตู้ดูดอากาศเสียแบบปิดได้ เช่น การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้า การบัดกรี เป็นต้น
  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบแขวนและช่องเปิดแคบแบบ Slot (Free-Hanging Slot Openings):- ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ เหมาะสำหรับแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศที่มีพื้นที่สำหรับดูดอากาศเสียในลักษณะแคบและยาว และ Slot จะมีอัตราส่วนความกว้างต่อความยาวเท่ากับหรือน้อยกว่า 0.3
  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบระบายอากาศเสียทางด้านข้าง (Lateral Ventilation):- การออกแบบตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ ) จะใช้ Slot ตลอดหนึ่งด้านหรือสองด้านของถังหรือโต๊ะและอาจจะมีการใช้ด้านท้ายของตู้ดูดอากาศเสียตลอดด้านหนึ่งของถังหรือโต๊ะด้วยก็ได้ ถ้าเป็นไปได้ Slot ควรวางในตำแหน่งแนวยาวของถังหรือโต๊ะ ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้เหมาะสำหรับการทำงานที่มีการปล่อยมลพิษทางอากาศ ณ พื้นผิวลักษณะแบนราบหรือมีการปล่อยมลพิษทางอากาศทันทีทันใดเหนือพื้นผิวลักษณะแบนราบ เช่น การชุบ Degreasing การจุ่มสี เป็นต้น
  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบดูดลงข้างล่าง (Downdraft):- ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ มีตะแกรงอยู่ด้านบน ตู้ดูดอากาศเสียแบบดูดลงข้างล่าง (Downdraft) เหมาะสำหรับการทำงานที่มีอากาศไหลลงผ่านแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศ เช่น การเชื่อม การบัดกรี การขัดละเอียด การพ่นสี เป็นต้น ประสิทธิภาพของตู้ดูดอากาศนี้จะลดลงอันเนื่องมาจากอากาศไหลตัดขวางและอากาศร้อนไหลขึ้นข้างบน
    จึงมักจะใช้ตู้ประเภทนี้ก็ต่อเมื่อไม่สามารถใช้ตู้ดูดอากาศเสียประเภทอื่นได้
  • ตู้ดูดอากาศเสียแบบแขวนคลุมไว้ด้านบน (Canopy):- ตู้ดูดอากาศเสียประเภทนี้ มีลักษณะเหมือนฝาครอบแหล่งกำเนิดมลพิษทางอากาศและมีท่อดูดอากาศต่อที่ข้างบนของตู้ดูดอากาศเสีย การออกแบบเช่นนี้เหมาะสมกับงานที่ผลิตอากาศร้อน เช่น เตาหลอม เพราะอากาศร้อนจะไหลขึ้นข้างบนและนำมลพิษทางอากาศขึ้นไปด้วย การออกแบบจะต้องให้มีกระแสอากาศที่ไม่ปั่นป่วน จึงมักจะให้ตู้ดูดอากาศเสียนี้มีลักษณะที่แคบเข้าเรื่อยๆ จนถึงท่อดูดอากาศ ( มุมอยู่ระหว่าง 30°C ถึง 45°C)

 

รูปที่ 18 ตัวอย่างของการดูดอากาศเสียที่ระเหยจากถังโดยตู้ดูดอากาศเสียแบบแขวนคลุมไว้ด้านบน (Canopy)

      1.1 ข้อมูลในการออกแบบตู้ดูดอากาศ

          การออกแบบจะต้องให้ความเร็วลมที่จุดตำแหน่งของมลพิษ เช่น บริเวณที่ไอระเหยขึ้นมาจากถังหรือบริเวณพ่นสี มีความเร็วเพียงพอที่จะพามลพิษนั้นๆ ( รวมทั้งอากาศที่มลพิษปนเปื้อนอยู่ ) ไหลเข้ามาในตู้ดูดอากาศได้ ความเร็วที่เพียงพอนั้นกำหนดไว้ดังนี้

ตารางที่ 8 ช่วงของค่า Capture Velocity


ลักษณะการแพร่กระจาย
ของมลพิษทางอากาศ

ตัวอย่าง

Capture Velocity
(เมตร/วินาที)

การปล่อยมลพิษทางอากาศโดยปราศจากความเร็วเข้าไปในอากาศที่หยุดนิ่ง

การระเหยออกจากถัง จากกระบวนการ Degreasing เป็นต้น

0.254-0.508

การปล่อยมลพิษทางอากาศด้วยความเร็วต่ำเข้าไปในอากาศที่นิ่งพอสมควร

ห้องสเปรย์ การเชื่อม และการชุบ

0.508-1.016

การกำเนิดมลพิษทางอากาศโดยปล่อยให้เข้าไปในบริเวณที่มีการเคลื่อนตัวของอากาศอย่างรวดเร็ว

การพ่นสีในห้องสเปรย์ที่มีลักษณะตื้น การเติมน้ำมัน

1.016-2.54

         โดยค่าตัวเลขในช่วงค่าเริ่มต้นซึ่งมีค่าน้อยใช้สำหรับกรณีที่ไม่มีกระแสลมภายนอกหรือมีบ้างเล็กน้อยและเป็นกรณีที่มีมลพิษน้อย แต่หากต้องใช้วิธีแบบเครื่องดูดฝุ่น คือ แหล่งกำเนิดมลพิษอยู่นอกตู้แล้วดึงอากาศให้เข้าไปในตู้ พบว่าความเร็วในการพามลพิษลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะทางห่างจากปากตู้ดูดอากาศเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นการคำนวณให้ความเร็วเพียงพอจะสำคัญมาก เพราะหากเพิ่มระยะห่างของมลพิษจากปากตู้เป็น 2 เท่าของระยะทางเดิม ความเร็วลมจะเปลี่ยนไปมากทำให้ปริมาณอากาศที่ตู้ต้องดูดเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า เพื่อให้ได้ความเร็วลมเท่ากับค่าที่กำหนดไว้เดิม

สูตรที่ใช้ในการคำนวณ คือ

Q = V (4 px2 ) = 12.57 Vx2

เมื่อ Q = ปริมาณอากาศที่ตู้ดูดอากาศจะต้องดูด เป็นลูกบาศก์เมตร / วินาที

V = ความเร็วลมในการพามลพิษ ณ จุดที่มีมลพิษ เป็นเมตร / วินาที

x = ระยะทางจากตำแหน่งมีมลพิษถึงปากตู้ดูดอากาศ เป็นเมตร

4¶x2 = พื้นที่ทรงกลมของรัศมีการดูดที่ความเร็ว V

           สมการตามสูตรนี้ใช้ได้กับตู้ดูดอากาศที่ปากตู้เป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า หากปากตู้เป็นรูปวงกลมใช้การคำนวณพื้นที่เปิดของปากตู้ (A) เท่ากับ pr2 เมื่อ r เป็นรัศมีของปากตู้เป็นเมตร และ Q = V (10x2 + A)

          ในบางครั้งด้วยเหตุที่มีพื้นที่จำกัดหรือเพื่อความเหมาะสมอย่างอื่นทำให้ต้องใช้ปากตู้ดูดอากาศที่มีลักษณะแคบมาก ถ้าอัตราส่วนความกว้างต่อความยาว (W/L) ของปากตู้มีค่าน้อยกว่า 0.2 เรียกว่า Slot Hood ซึ่งจะให้ความเร็วลมสูง แต่จะมีการสูญเสียพลังงานมากกว่าปกติเช่นกัน

      1.2 การสูญเสียพลังงานของตู้ดูดอากาศ

          ตู้ดูดอากาศจะสูญเสียพลังงานเนื่องจากขณะที่อากาศไหลเข้าปากตู้จะมีการเปลี่ยนแปลงความดันสถิตย์เป็นความดันของความเร็ว ( จาก SP เป็น VP) แต่เมื่อเข้าไปในท่อแล้ว VP จะลดลงสู่ระดับคงที่ การสูญเสียพลังงานยังเกิดจากการที่อากาศแย่งกันเข้าซึ่งมีการเร่งความเร็วในช่วงแรกและเมื่ออากาศเข้าไปในท่อแล้วความเร็วจะลดลง และคำนวณได้ดังนี้

          ความสูญเสีย SPh= he + VPd

          SPh= (Fs ) (VPs ) + (Fd ) (VPd ) + VPd (4.6)

    เมื่อ he = hs + hd หมายถึง การสูญเสียพลังงานเนื่องจาก Hood หน่วยเป็นปาสคาล

          hs = (Fs) (VPs ) หมายถึง การสูญเสียเนื่องจาก Slot

          h d = (Fd ) (VPd ) หมายถึง การสูญเสียเนื่องจากอากาศแย่งไหลเข้าท่อ

          Fs = สัมประสิทธิ์การสูญเสียของ Slot ( ไม่มีหน่วย )

          Fd = สัมประสิทธิ์การสูญเสียของการที่อากาศไหลเข้าท่อ ( ไม่มีหน่วย )

          VPs = ความดันของความเร็วลมที่ Slot มีหน่วยเป็นปาสคาล

          VPd = ความดันของความเร็วลมที่ท่อมีหน่วยเป็นปาสคาล

ตัวอย่างของการคำนวณการสูญเสียของตู้ดูดอากาศ

          ตู้ดูดอากาศแบบธรรมดามีช่องเปิดขนาด 1 x 1.5 เมตร และความเร็วลมที่ปาก Hood เท่ากับ 1.25 เมตรต่อวินาที ท่อดูดอากาศที่ต่อจากตู้นี้มีความเร็วลมในท่อ 15 เมตร / วินาที จะคำนวณ

  1. อัตราการไหลของอากาศ (Q) ที่ผ่านตู้ดูดอากาศและท่อ
  2. คำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อดูดอากาศ
  3. คำนวณความดันลดซึ่งเกิดจากตู้ดูดอากาศนี้

          ในส่วนที่ 1 : ปริมาณอัตราการไหล = พื้นที่หน้าตัด x ความเร็วลม ถ้าปากตู้มีพื้นที่หน้าตัด = 1.5 ตารางเมตรและมีความเร็วลม = 1.25 เมตร / วินาที ดังนั้นปริมาณอัตราการไหล = 1.5 x 1.25 = 1.875 ลูกบาศก์เมตร / วินาที ส่วนในท่อก็ต้องเท่ากันเพราะอากาศทั้งหมดต้องไหลผ่านท่อ

          ในส่วนที่ 2 : ใช้สูตรเหมือนการคำนวณในส่วนที่ 1 เพราะทราบอัตราการไหล (Q) และความเร็วลมในท่อ ซึ่งโจทย์ให้ค่าเป็น 15 เมตร / วินาที เพราะฉะนั้นพื้นที่หน้าตัดของท่อ = 1.875/15 = 0.125 ตารางเมตร

หาก D เป็นเส้นผ่าศูนย์กลางท่อเป็นเมตร (pD2)/4 = 0.125

                                                                      D = = 0.4 เมตร

 

          ในส่วนที่ 3 : ใช้สูตรข้างบนแต่ต้องทราบค่า Fd ของท่อซึ่งจะมีค่าประมาณ 0.25 โดยทั่วไป ต้องเปลี่ยนความดันของความเร็วในท่อเป็น VPd = (15/1.29)2 = 135.21 ปาสคาล และความดันของความเร็วลมที่ปาก Hood เป็น VPs = (1.25/1.29)2 = 0.94 ปาสคาล โดยใช้สูตร VP=( V /1.29)2

          จะเห็นได้ว่า VPd มีค่าสูงกว่า VPs มาก ซึ่งในการออกแบบทั่วไปก็มักจะเป็นเช่นนี้ ยกเว้นกรณีที่ใช้ปาก Hood แคบจนเป็นลักษณะ Slot ซึ่งความเร็ว Slot จะมีค่าสูงกว่า 5 เมตร/วินาทีขึ้นไป จึงจะมีค่าใกล้เคียงกัน ในการคำนวณทั่วไปจึงพบว่ามักจะละเลยค่า (Fs) (VPs ) เพราะมีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับ VPd

\ SPh = (Fd) (VPd) + VPd = (0.25 x 135.21) + 135.21 = 169.01 ปาสคาล

 

ตัวอย่างกรณีที่มี SLOT ที่ปากตู้ดูดอากาศ
          ในรูปนี้จะเห็นว่า Slot จะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานพอสมควรและจะละเลยมิได้ หากโจทย์กำหนดให้ความเร็วลมที่ผ่าน Slot มีค่า 10 เมตร/วินาที

          VPs = (10/1.29)2 = 60 ปาสคาล

ค่า Fs ของ SLOT โดยทั่วไปจะมีค่าระหว่าง 1 ถึง 1.78 ซึ่งในการคำนวณจะใช้ค่าสูงสุดก็ได้

          SPh = (Fs) (VPs) + (Fd) (VPd) + VPd

      = (1.78) (60) + (0.25) (135.21) + 135.21 = 275.8 ปาสคาล

2. ท่อ

          ท่อเป็นอุปกรณ์นำอากาศไปข้างนอกและควรมีแรงต้านทานการไหลของอากาศได้น้อยที่สุดและมีความเร็วของอากาศในท่อที่เหมาะสมด้วย หากความเร็วของอากาศในท่อน้อยเกินไปฝุ่นละอองก็ตกค้างในท่อและทำให้ปิดกั้นอากาศได้ ส่วนอากาศที่ไหลเข้าไปมากก็สิ้นเปลืองพลังงานทำให้เกิดเสียงดังและความสั่นสะเทือน และฝุ่นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วอาจกัดกร่อนได้มากขึ้น

      2.1 หลักการออกแบบระบบท่อ (Duct Design) เบื้องต้น

          ท่อดูดอากาศ (Duct) จากตู้ดูดอากาศไปสู่พัดลมและจากพัดลมไปภายนอกในรูปของปล่อง (Stack) การออกแบบที่เหมาะสม คือ ให้ความเร็วของอากาศในท่อทุกส่วนเร็วเท่ากันหมดเพื่อมิให้เกิดการตกตะกอนของฝุ่นหรือสูญเสียพลังงานในการเร่งความเร็วของอากาศโดยไม่จำเป็น สิ่งที่สำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ ให้มีการสูญเสียจากการไหลของอากาศในท่อให้น้อยที่สุด โดยไม่ใช้ข้องอ ท่อลด ท่อขยาย หรือสิ่งกีดขวางการไหลโดยไม่จำเป็น

          ปัจจุบันความนิยมในการออกแบบคือ ใช้พัดลมตัวเดียวและท่อดูดอากาศจากหลายๆ จุดมารวมกันออกทางปล่องระบายรวม (Common Stack) เพียงอันเดียว การออกแบบนี้ก็คือต้อง Balance ทุกๆ ท่อสาขาให้เท่าเทียมกันคือในแต่ละสาขาจะต้องมีการสูญเสียพลังงานเท่าๆ กัน หากท่อสาขาใดสูญเสียพลังงานมากกว่าสาขาอื่นๆ ลมก็จะผ่านสาขานั้นด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าท่อสาขาอื่นๆ หรืออาจไม่ผ่านเลยก็ได้

          ค่าความเร็วต่ำที่สุดที่ใช้ในการออกแบบท่อระบายอากาศเสียแล้วไม่ทำให้อนุภาคตกตะกอนและอุดตันท่อระบายอากาศเสียได้แสดงไว้ข้างล่าง การออกแบบท่อระบายอากาศเสียโดยใช้ความเร็วลมสูงๆ จะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและทำให้ท่อระบายอากาศเสียสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว

ตารางที่ 9 ค่าความเร็วที่ใช้ในการออกแบบท่อระบายอากาศเสีย

ประเภทและขนาดของฝุ่นละออง

ค่าความเร็วต่ำสุด ( เมตร / วินาที )

ก๊าซหรือฝุ่นละอองขนาดละเอียดมากและเบา (ขนาดแป้งทาหน้า)

12.7

ฝุ่นละอองขนาดละเอียด แห้ง และเป็นผง

15.2

ฝุ่นละอองขนาดโดยเฉลี่ยทั่วไปจากอุตสาหกรรม

17.8

ฝุ่นละอองขนาดหยาบ

20.3-22.9

ฝุ่นละอองที่มีน้ำหนักมากหรือเปียกชื้น (เช่น ผงทราย)

22.9

      ความสูญเสียในระบบท่อนี้คำนวณได้ง่ายเพราะมีค่าของผู้ผลิตท่อ รวมทั้งในส่วนของท่องอ ท่อร่วม ท่อขยาย และท่อลด

      2.2 ตัวอย่างการคำนวณความสูญเสียในระบบท่อ

          ท่อขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 มิลลิเมตร ทำด้วยเหล็กชุบสังกะสีความยาว 100 เมตร มีข้องอชนิดต่อ 7 ชิ้น และค่ารัศมีการโค้ง / เส้นผ่าศูนย์กลาง = R/D = 2.00 จำนวน 2 ข้องอ จะมีความสูญเสียในท่อเท่าใดหากความเร็วลมในท่อเท่ากับ 20 เมตร / วินาที

          ท่อตรงยาว 100 เมตร จะสูญเสียด้วยสัมประสิทธิ์ 0.2376 x 100 = 23.76 (ค่า 0.2376 เป็นค่าที่สมมุติว่าจะได้จากผู้ผลิตหรือเอกสารอ้างอิงอื่นๆ ซึ่งขึ้นกับวัสดุที่ใช้ทำท่อ)

          ความสูญเสียคิดเป็นปาสคาลต้องคูณสัมประสิทธิ์ด้วย VPd

          VPd = (20/1.29)2 = 240.4 ปาสคาล

          ความสูญเสีย = 23.76 x 240.4 = 5711.2 ปาสคาล

          ความสูญเสียคิดเป็นปาสคาล ต้องคูณสัมประสิทธิ์ด้วย  VPd

          VPd = (20/ 1.29)2 = 240.4 ปาสคาล

          ความสูญเสีย = 23.76 x 240.4 = 5711.2 ปาสคาล

          ส่วนของข้องอดูจากเอกสารอ้างอิงหรือผู้ผลิตเช่นกัน พบว่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียความดันของข้องอเท่ากับ 0.17

          ความสูญเสียความดัน =0.17 x 240.4 = 40.8 ปาสคาล ต่อ 1 ข้องอ

          รวมการสูญเสียความดันทั้งหมด =5711 + (40.8 x2 ) = 5,792.8 ปาสคาล

          ในระบบระบายอากาศที่มีหลายสาขาให้คำนวณความสูญเสียของแต่ละท่อสาขาก่อน และทำให้ความสูญเสียเท่ากันหรือใกล้เคียงกันที่สุดก่อน หากการสูญเสียไม่เท่ากันจะต้องเพิ่มความสูญเสียของท่อที่น้อยกว่า เช่น ใช้ Gate ปิดกั้นบางส่วนของท่อหรือใช้ท่อที่เล็กลง เป็นต้น

          เมื่อคำนวณความสูญเสียได้ใกล้เคียงกันแล้วให้นำค่าความสูญเสียนั้น ( ของท่อสาขาเดียว ) มาคำนวณความสูญเสียที่จุดร่วม นำไปคำนวณกำลังของพัดลมซึ่งพัดลมนอกจากจะต้องมีกำลังเพียงพอสำหรับเอาชนะความสูญเสียจากท่อที่ผ่านมาทั้งหมดแล้ว ยังต้องคำนวณสำหรับการดันอากาศออกไปทางปล่องด้วย ซึ่งก็มีความสูญเสียบ้างเหมือนกัน

          หากในระบบระบายอากาศมีอุปกรณ์บำบัดอากาศเสีย ก็จะต้องบวกความสูญเสียจากอุปกรณ์เหล่านั้นเข้าไปด้วยตามที่ผู้ผลิตอุปกรณ์จะระบุไว้ให้

3. ระบบบำบัดมลพิษ

          เช่น ระบบบำบัดกลิ่น (ดูรายละเอียดในแต่ละชนิด)

4. พัดลม

          พัดลมต้องมีกำลังที่เหมาะสมในการสร้าง “ความดันอากาศ” ที่แตกต่างกันจนเพียงพอที่จะทำให้มลพิษถูกดึงเข้ามาและออกจากระบบได้

          พัดลมมีประเภทหลักๆ อยู่ 2 ชนิด คือ ชนิด Axial และ Centrifugal (หอยโข่ง) โดยแบบ Axial จะมีลักษณะเหมือนใบพัดจะดึงอากาศผ่านเข้าไปโดยตรง ส่วน Centrifugal จะเหมือนกงล้อซึ่งดูดอากาศเข้าไปในแกนกงล้อและปั่นอากาศออกทางมุมฉาก พัดลมทั้งสองประเภทนี้มีการใช้งานตามความเหมาะสมที่แตกต่างกัน

          พัดลมแบบ Axail ใช้มากในการดึงอากาศบริสุทธิ์เข้ามาเจือจางโดยติดไว้ที่กำแพงหรือหลังคา สามารถดึงอากาศได้เป็นจำนวนมากหากไม่มีแรงต้านมากนัก

          พัดลมแบบ Centrifugal จะทนต่อแรงต้านสูงๆ จึงสามารถดึงอากาศผ่านระบบ Hood และท่อได้ดี โดยคัดเลือกพัดลมที่เหมาะกับการทำงาน เช่น แบบใบพัดชนิด Radial Blade จะทนต่อฝุ่นปริมาณมากๆ และไม่ค่อยอุดตันเมื่อมีฝุ่น

5. ปล่องระบาย

          ปล่องระบายต้องอยู่ห่างจากจุดที่อากาศบริสุทธิ์จะถูกดึงเข้าไปในอาคาร เช่น อย่างน้อย 16-20 เมตร และหากอยู่บนหลังคาต้องสูงจากหลังคาอย่างน้อย 3-4 เมตร เพื่อป้องกันมิให้อากาศที่ระบายออกม้วนกลับลงทางชายคาอาคาร ความเร็วลมที่ออกจากปล่องอย่างน้อยควรเป็น 15 เมตรต่อวินาทีเป็นอย่างน้อย และหมวกที่ปิดปลายปล่องก็ไม่ควรมีเพราะจะไปปิดกั้นการพุ่งขึ้นของอากาศเสีย และประสิทธิภาพของหมวกในการกันน้ำฝนสามารถใช้การออกแบบอย่างอื่นได้แทน

ข้อควรระมัดระวังในการออกแบบและใช้งานระบบระบายอากาศ  

  • การออกแบบที่มักจะมีข้อผิดพลาดมากที่สุดคือการออกแบบตู้ดูดอากาศ โดยเฉพาะตู้แบบแขวน (Canopy) เพราะมีประสิทธิภาพต่ำ แต่เป็นที่นิยมกันมาก ส่วนปัญหาที่พบมากอีกข้อหนึ่งคือการต่อท่อดูดอากาศเพิ่มเข้าไปใบระบบ ทำให้ประสิทธิภาพของทั้งระบบลดลงจากที่ออกแบบไว้เดิม
  • การป้องกันการระเบิดและไฟไหม้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบและใช้งานของท่อ ท่อซึ่งไม่เป็นโลหะอาจสะสมไฟฟ้าสถิตและควรมีสายดินต่อเชื่อมภายในของท่อ ท่อบางชนิดเช่น FRP ผู้ผลิตอาจผสมเส้นใยคาร์บอนไว้เพื่อให้ทำหน้าที่สายดิน นอกจากนั้นฝุ่นบางชนิด เช่นแป้ง อาจจะระเบิดได้เมื่อมีประกายไฟหรืออาร์คจากไฟฟ้าสถิตในท่อ ดังนั้นหากมีความเสี่ยงดังกล่าวก็อาจออกแบบประตูความดันฉุกเฉิน (Vent) เพื่อรองรับการระเบิดไว้ด้วย
  • เมื่อติดตั้งระบบระบายอากาศเสร็จแล้วต้องทดสอบก่อนใช้งาน และปรับแต่งแก้ไขจุดเล็กๆน้อยๆให้เรียบร้อยก่อนใช้งานจริง

 

| หน้าแรก |การบำบัดกลิ่น | เลือกวิธีการบำบัด | ระบบสาธิต | อภิธานศัพท์ | ค้นหา | Site Map | ผู้จัดทำ |
กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม