การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 33 วนท 2-5 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 จงหวดอดรธาน

TSF – 001

การศกษาวธการออกแบบระบบทอลมทคานงถงผลของการรว และการสญเสยความรอนของลมภายในทอ

Study on the Air Duct System Design Method with Design Considerations on the Effect of Air Leakage and Heat Loss inside the Air Duct

เชดพนธ วทราภรณ1* และตลยวต แสงวเชยรกจ2

1ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย เขตปทมวน กรงเทพมหานคร 10300 2ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย เขตปทมวน กรงเทพมหานคร 10300

*Email: chirdpun@hotmail.com, Tel: 02-218-6622, Fax: 02-252-2889

บทคดยอ ทอลมในระบบปรบอากาศมหนาทหลกคอสงและกระจายอากาศทปรบสภาวะแลวจากเครองทาความเยนไปส

บรเวณตาง ๆ โดยจะตองรกษาสภาวะของอากาศภายในทอลมใหคงสภาพเดมใหไดมากทสด อยางไรกตาม ในทางปฏบต การประกอบทอลมจะอาศยการพบขนรปและตตะเขบตามรอยตอของทอโดยไมมการเชอมและใชวสดประเภทกาวกนซมทาตามรอยตะเขบรวมทงใชยดฉนวนเขากบผวทอ สงผลใหทอลมนนเมอมการใชงานไประยะเวลาหนง มกจะเกดปญหาเรองลมรวตลอดจนการสญเสยความรอนของลมภายในทอ ซงสงผลกระทบตอสภาวะของลมทงในแงของปรมาณลม ความดนรวม ความดนสถต ความเรวและอณหภมของลมภายในทอ ดงนน เพอใหไดสมรรถนะการทางานของทอลมทตรงกบความเปนจรง การออกแบบทอลมจาเปนจะตองคานงถงปจจยทงสองดงกลาวขางตน

การศกษานมวตถประสงคเพอนาวธการออกแบบทอลมบนพนฐานวธ Static Regain แตคานงถงการรวของลมและการสญเสยความรอนของลมภายในทอทพฒนาขนโดยตลยวตและเชดพนธ [1,2] ตลอดจนใชโนโมแกรมทพฒนามาจากวธดงกลาวมาออกแบบทอลมและทาการศกษาเปรยบเทยบผลลพธทไดกบผลลพธทไดจากการออกแบบทอลมโดยวธ Static Regain จากการศกษาพบวา การออกแบบทอลมดวยโนโมแกรมจะใหคาความดนรวมลดลงในทอตรงมากกวาวธ Static Regain สวนคาความดนสถตของพดลมทไดจากโนโมแกรมจะมากกวาคาทไดจากวธ Static Regain ขนาดเสนผานศนยกลางของทอตรงทไดจากโนโมแกรมมขนาดใกลเคยงกบทไดจากวธ Static Regain ในขณะทขนาดเสนผานศนยกลางของทอแยกทไดจากโนโมแกรมจะมขนาดใหญกวาทไดจากวธ Static Regain การกระจายตวของความดนสถตภายในทอตรงทไดจากการออกแบบทงสองวธมลกษณะเหมอนกน แตคาความดนสถตภายในทอตรงทออกแบบดวยโนโมแกรมจะมคาสงกวาวธ Static Regain นอกจากนอตราการลดลงของความดนรวมทไดจากโนโมแกรมยงสงกวาทไดจากวธ Static Regain ดวย ในสวนของการรวและการสญเสยความรอนพบวาอตราการรวไหลเชงปรมาตรและการถายเทความรอนจะมคาสงททอตรงบรเวณตนทางมากกวาทอตรงบรเวณอน ๆ คาหลก: ทอลม, การสญเสยความรอน, การรวไหล, Static Regain, โนโมแกรม

Abstract

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 33 วนท 2-5 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 จงหวดอดรธาน

TSF – 001

The main function of duct in air conditioning system is to supply and distribute conditioning air from refrigeration unit to any required spaces. This conditioning air has to be maintained its condition as much as possible inside the duct. However, in normal practice, duct is fabricated by folding and seaming along duct joints without welding. The leak proofing adhesive is applied along these joints and this adhesive is also used for attaching insulations on the duct surfaces. Under this fabrication process, the air leakage and heat loss from the duct are normally happened after being used for a certain period of time. This affects the condition of the air in term of air quantity, total pressure, static pressure, air velocity and temperature. Therefore to obtained the actual duct performance, it is necessary to account these two loss factors as mentioned before in the duct design methodology.

The objective of this study is to apply the duct design methodology based on static regain method but with air leakage and heat loss consideration developed by Tulyawat and Chirdpun [1,2] to design a duct system by using nomograms developed from the method as designing tools. The results are then compared with those obtained from static regain method. It is found that the total pressure drop in straight duct obtained from nomograms is higher than that from static regain while fan static pressure obtained from nomograms is higher than that from static regain. The straight duct diameters obtained from nomograms are approximately the same as those from static regain but with larger branch duct diameters. Both methods provide the same static pressure distribution characteristic in the straight duct with higher static pressures obtained from nomogams than those from static regain. Moreover, the rate of total pressure drop obtained from nomograms is higher than that from static regain. For air leakage and heat loss, the rate of air leakage and heat loss are higher at straight duct near the entrance than those at other locations of straight ducts in the system. Keywords: Air Duct, Heat Loss, Leakage, Static Regain, Nomogram.

1. บทนาการออกแบบทอลมในระบบปรบอากาศทนยมใชกน

ทวไป จะเปนวธการออกแบบตามมาตรฐาน ASHARE ซงไดใหวธการออกแบบทอลมไว 4 วธ ดงนคอ วธ Equal Friction ซงผออกแบบจะกาหนดขนาดของความดนลดตอความยาวทอทยอมใหเกดขนไดและใชขนาดความดนลดดงกลาวในการหาขนาดทอแตละทอนในระบบทอลม, วธ Static Regain ซงผออกแบบจะกาหนดความเรวลมของทอตนทาง และใชเงอนไขของการไดคาความดนสถตของลมกลบคนมาเทากบความดนลดในทอลมทอนถดไปเมอลมไหลผานทก ๆ ทางแยกของทอ ซงเปนผลมาจาก

ความเรวลมทลดลง อนเนองมาจากมวลทลดลงในแตละทอแยก , ว ธ Velocity Reduction ซ ง ผออกแบบจะกาหนดขนาดของความเรวลมทตองการในแตละทอในระบบทอลมมาหาขนาดทอ และ วธ T-Method ซงใชหลกการเดยวกบวธ Static Regain แตในการหาขนาดของทอลมเพอใหไดคาความดนสถตของลมกลบคนมาในแตละทอแยกจะมเงอนไขของตนทนทอลมเขามาเกยวของดวย ทาใหวธดงกลาวเปนการหาขนาดทอทเหมาะสมในระบบทอลมททาใหตนทนของระบบทอลมนนตาทสด อยางไรกตาม วธการออกแบบดงกลาวขางตนทงหมดตงอยบนสมมตฐานของทอลมทมความสมบรณ

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 33 วนท 2-5 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 จงหวดอดรธาน

TSF – 001

กลาวคอเปนทอทไมมการรวไหลและไมมการถายเทความรอนของลมภายในทอ แตทอลมในทางปฏบตทวไป มกจะมการรวและสญเสยความรอนทงการสญเสยความรอนทไปกบการรวไหลของลมและการสญเสยความรอนทผวของทอ เนองจากการประกอบทอลมจะอาศยการพบขนรปและการตตะเขบตามแนวรอยตอของทอโดยไมมการเชอมและอาศยวสดประเภทกาวกนซมทาตามรอยตะเขบรวมทงใชการยดฉนวนเขากบผวทอ เพอลดการรวไหลและการเกดชองวางของอากาศระหวางฉนวนและผวทอ ซงหากทาไมดพอ จะมผลกระทบตอสภาวะของลมภายในทอ นอกจากน ทอลมทผานการใชงานไประยะเวลาหนง จะเกดการสกกรอนของผนงทอลม ทาใหเกดรรว รวมทงวสดกนซมทหมดอาย ทาใหเกดชองวางอากาศระหวางผวทอลมกบฉนวนหมทอ ทงหมดนลวนแลวแตสงผลกระทบตอสภาวะของลมภายในทอทงในแงของปรมาณลม ความดนรวม ความดนสถต ความเรวและอณหภมของลมภายในทอ [1,2] ดงนน เพอใหไดสมรรถนะการทางานของทอลมทตรงกบความเปนจรง การออกแบบทอลมจาเปนจะตองคานงถงปจจยทงสองดงกลาวขางตน

งานวจยนไดนาวธการออกแบบทอลมบนพนฐานวธ Static Regain แตคานงถงการรวไหลและการสญเสยความรอนของลมภายในทอทพฒนาขนโดยตลยวตและเชดพนธ [1, 2] โดยใชโนโมแกรมทพฒนามาจากวธดงกลาวมาออกแบบทอลมและทาการศกษาเปรยบเทยบผลลพธทไดกบผลลพธทไดจากการออกแบบทอลมโดยวธ Static Regain เพอหาผลกระทบตาง ๆ ทมตอสภาวะของลมภายในทอจากการรวไหลและการสญเสยความรอน

2. วรรณกรรมปรทศน2.1 แบบจาลองการรวไหลแบบเลขยกกาลง

(Power Law Model) SMACNA [3] แนะนาแบบจาลองทานายอตราการ

รวไหลในรปสมการเลขยกกาลง ดงน

∆ . (1) โดย ∆ คอ ความแตกตางระหวางความดนสถต

ภายในและภายนอกทอลม คอ ระดบชนการรวไหล (Leakage Class) 2.2 แบบจาลองพนทการ รวไหลประสทธผล

(Effective Leakage Area) M.P. Modera, et al. [4] ศกษาลกษณะทางกายภาพ

ของการรวไหลจากระบบทอลมในอาคารขนาดใหญ ไดสมการเพอใชในการประมาณพนทการรวไหล ดงน

2∆ ∆

∆ (2)

โดย คอ Effective Leakage Area คอ เลขชกาลง มคา 0.65 สาหรบการไหล

แบบปนปวน ∆ , คอ ความดนสถตอางองมคา 250 Pa 2.3 ผลของการไหลตอการถายเทความรอนและ

ความดนลด ตลยวตรและเชดพนธ [2] ทาการทดลองพบวาการ

เพมขนของคา Reynold No. สงผลใหเกดการถายเทความรอนมากขน อกทงยงทาใหความดนรวมลดในทอเพมมากขน นอกจากนอณหภมทเพมขนของลมในทอยงสงผลใหความดนรวมลดเพมมากขนดวย

3. แบบจาลองทางคณตศาสตรต ล ย ว ต ร และ เ ช ดพ น ธ [1, 2, 5] ไ ด พ ฒน า

แบบจาลองทางคณตศาสตรของสวนตาง ๆ ของทอในระบบทอลม ไดแก

3.1 ทอตรงทมรอยตอและตะเขบ

รปท 1 แบบจาลองทอตรงทมรอยตอและตะเขบ

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 33 วนท 2-5 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 จงหวดอดรธาน

TSF – 001

โดยสมการทใชจะประกอบไปดวย 3 สมการหลกไดแก สมการอนรกษมวลทคดรวมการรวไหล สมการทานายอตราการรวไหลของลม และสมการพลงงานทคดรวมการถายเทความรอนและการรวไหล

3.2 ทอตรงทมรอยตอและตะเขบในทอทมการจายลมสบรเวณปรบอากาศ

รปท 2 แบบจาลองทอตรงทมรอยตอและตะเขบในทอทมการจายลมสบรเวณปรบอากาศ

สมการทใชประกอบไปดวย 4 สมการหลกไดแก สมการอนรกษมวลทคดรวมการรวไหล สมการทานายอตราการรวไหลของลม สมการพลงงานทคดรวมการถายเทความรอนและการรวไหลและสมการระยะสงลม

3.3 ขอตอแยกแบบ 3 ทาง

รปท 3 แบบจาลองขอตอแยกแบบ 3 ทาง สมการทใชประกอบไปดวย 2 สมการหลกไดแก

สมการอนรกษมวลและสมการพลงงาน โดยไมคดการรวไหลและการถายเทความรอนของลมผานผนงของขอตอ เนองจากขอตอมความยาวสนเมอเทยบกบความยาวทอตรง

3.4 ของอ

รปท 4 แบบจาลองของอ สมการทใชม 1 สมการคอสมการพลงงาน โดยไมคด

การรวไหลและการถายเทความรอนเชนเดยวกบขอตอแยก

หมายเหต รายละเอยดของชดสมาการในแบบจาลองตาง ๆ หาอานเพมเตมไดใน [1,2,5]

ในแตละแบบจาลองจะมตวแปรทเกยวของกบการไหลดงน อตราการไหลทแตละหนาตดของทอ (Qi,m3/s) อตราการรวไหลของลมในทอแตละทอน (QLi, m3/s) ความเรวลมทแตละหนาตดของทอ (vi,m/s) ความดนสถตทแตละหนาตดของทอ (Ps,i,Pa) อตราการถายเทความรอนผานผนงทอแตละทอน (qD,i‐j,W) อตราการถายเทความรอนจากการรวไหล (qL,i‐j,W) ระยะสงลมเฉลยทความเรวลมปลายทางเทากบ 50 FPM (T50,M) ความดนเกจสถตทครอมหวจาย (Pgs,Pa) โดยคาตวประกอบความเสยดทานไดจากการทดลองโดย ตลยวตรและเชดพนธ [1,2] สวนคาสมประสทธการสญเสยรองสาหรบขอตอแยกและของอมาจาก ASHRAE [6]

3.5 การแกชดสมการในแบบจาลองเพอประยกตใชกบระบบทอลม

รปท 5 แสดงตวอยางแนวเดนทอลมโดยทวไปทสามารถสรางขนเพอการวเคราะหโดยใชแบบจาลองตาง ๆ ดงทไดกลาวมาแลว

รปท 5 แสดงแนวเดนทอลมโดยทวไป การหาคาตาง ๆ ในสมการแบบจาลองจะเรมจาก

การกาหนดความเรวลมขาเขาของทอ A จากนนทาการแกชดสมการในแบบจาลองทอตรงทอนแรก (ทอ A), ขอ

ตอแยกเสนทางการไหล A B และ ทอตรงทมการจายลมออกสบรเวณปรบอากาศ (ทอ B) ไปพรอม ๆ กน เพอหาขนาดเสนผานศนยกลางของทอ B อตราการรวไหลในทอ A และ B รวมทงอณหภมขาออกของทอ A และทอ B เ มอ ได ค าต า ง ๆ แลว จ งมาท าการแกช ดสมการ

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 33 วนท 2-5 กรกฎาคม พ.ศ. 2562 จงหวดอดรธาน

TSF – 001

แบบจาลองขอตอแยก เสนทางการไหล A C โดยใชเงอนไขวธ Static Regain ซงจะกาหนดใหไดความดนสถตของลมในตอนตนกลบคนมาททกจดทางแยก เพอหาขนาดทอ C หรอทอตรงทไมมการจายลมออกสบรเวณปรบอากาศ แลวจงใชชดสมการแบบจาลองทอตรงทไมมการจายลมออกสบรเวณปรบอากาศ (ทอ C) เพอหาคาอตราการรวไหลและอณหภมขาออกของทอ C หลงจาก

นนจงไปคานวณขอตอแยก เสนทางการไหล C D เพอหาขนาดของทอ D สวนการคานวณในทอทอนถดไป (ทอ E) จะเรมจากสมการแบบจาลองขอตอแยก เสนทางการ

ไหล C E ซงจะกลบไปซากบการคานวณขอตอแยก

เสนทางการไหล A C ดงทกลาวมากอนหนา ทงนขนตอนการคานวณจะเรมวนซาหากมทอลมตอออกจากทอ E อก จนกวาทอลมจะสนสด

4. โนโมแกรมเนองจากชดสมการในแบบจาลองมความซบซอน

[1,2] ดงนน เพอใหสามารถนาไปใชงานไดในทางปฏบต งานวจยนจงไดเลอกใชการสรางชดโนโมแกรม หรอชดแผนภาพเชงเสนทมคาของตวแปรตาง ๆ ในชดสมการมาใชในการหาคาตอบ ซงจะชวยใหผใชงานสามารถทราบคาตอบในแตละขนตอนของการคานวณทนท โดยชดโนโมแกรมทสรางขนนประกอบดวย

4.1 ชดโนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาเขาทอตรงทอนแรก , แสดงไวในรปท 6 และ 7

4.2 โนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาออกจากทอตรง ( , ) แสดงไวในรปท 8

4.3 โนโมแกรมเพอหาอตราการรวไหล ( ) แสดงไวในรปท 9

4.4 โนโมแกรมเพอหาอณหภมขาออก ( ) แสดงไวในรปท 10

4.5 โนโมแกรมเพอหาความเรวขาเขาทอสาขา ( , ) แสดงไวในรปท 11

4.6 โนโมแกรมเพอหาความเรวขาเขาทอตรงทอนถดไป ( , ) แสดงไวในรปท 12

4.7 โนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาออกทอสาขา

, แสดงไวในรปท 13 สาหรบทอลมและขอตอทอนถดไป (หากม) สามารถ

หาขนาดทอไดโดยอาศยการกระทาซาตามขนตอนในหวขอ 4.2 ถง 4.7 ไปเรอย ๆ จนกวาทอลมจะสนสด ทงน เมอดาเนนการตามขนตอนดงกลาวกบทอลมทกทอนแลว กจะสามารถหาคาตวแปรทสาคญในระบบทอลม ไดแก ความดนสถตขาออก , ,อตราการรวไหล ( ),อณหภมขาออก ( ), ความเรวขาเขา ( ) และ ขนาดเสนผานศนยกลางของทอแตละทอน ( ) ได

5. ผลการออกแบบระบบทอลมดวยโนโมแกรมและวธStatic Regain

รปท 14 แสดงรปแบบการเดนทอลมทใชในการออกแบบเพอเปรยบเทยบ โดยตารางท 1 และ 2 แสดงความยาวของทอลมแตละทอนและอตราการจายลมในแตละจด สวนตารางท 3 แสดงผลลพธเปรยบเทยบความดนรวมทลดลงจากการออกแบบดวยโนโมแกรมและวธ Static Regain

รปท 14 แบบทอลมทใชในการออกแบบเพอเปรยบเทยบ

Input1, , 1, ,

, ,

N.1N.2

N.3

Output,

N.4 N.5 N.6

N.7 N.8 N.9

รปท 6 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความตานทานเชงความรอนรวม ( )

Output

Output

Output

,

Input

, , , ,

Input

, , , , ,

Input ,

N.10 N.11

N.12 N.13

N.14

รปท 7 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาเขาทอลมทอนแรก หรอ ความดนพดลม ,

Input ,

, ,

Output ,

N.15

รปท 8 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาออก ( , )

รปท 9 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาอตราการรวไหล ( )

รปท 10 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาอณหภมขาออก ( )

รปท 18 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความเรวขาเขาทอตรงทอนถดไป ( , )

รปท 11 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความเรวขาเขาทอสาขา ( , )

รปท 13 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความดนสถตขาออกทอสาขา ,

รปท 12 แผนผงการใชโนโมแกรมเพอหาความเรวขาเขาทอตรงทอนถดไป ( , )

ตารางท 1 ความยาวของทอลมแตละสวน

ตารางท 2 อตราการไหลของหนากากจายลมแตละจด

5.1 เปรยบเทยบความดนรวมทลดลงในทอลม จากตารางท 3 พบวาการออกแบบทอลมดวยโนโมแกรมจะมความดนรวมทลดลงในทอตรง (ทอ A,C,E และ G) มากกวาการออกแบบดวยวธ Static Regain ทงนเนองจากการออกแบบดวยโนโมแกรมมการคานงถงความดนพลศาสตรทลดลงเนองจากการรวไหล ทาให คา Friction Factor ในทอสงกวาคา Friction Factor ทใชในการออกแบบดวย Static Regain รวมทงยงคานงถงความดนลดทมาจากการถายเทความรอนดวย ผลจากปจจยทงสองนจงทาใหความดนรวมทลดลงมคามากกวาเมอเทยบกบวธ Static Regain เมอมาพจารณาททอแยก ไดแก ทอ B, D และ F กลบพบวาความดนรวมทลดลงจากการออกแบบดวยวธ Static Regain จะมคามากกวา สาเหตหลกมาจากการทความเรวขาเขาทอแยกจากการออกแบบดวยโนโมแกรมมคานอยกวาวธ Static Regain โดยเฉลยเทากบ 40% ทาใหขนาดทอทใชมขนาดมากกวาแตสงผานมวลอากาศทเทากน สงผลใหความเสยดทานมคานอยลง ทาใหความดนรวมทลดมคานอยลง ตารางท 3 ความดนรวมทลดลงจากการออกแบบดวย

โนโมแกรม และ วธ Static Regain

5.2 เปรยบเทยบความดนสถตของพดลม จากการออกแบบพบวาขนาดความดนสถตของพดลมทไดจากการออกแบบดวยโนโมแกรมมขนาด 33 Pa ซงมขนาดมากกวาขนาดพดลมทไดจากวธ Static Regain ซงมคา 27 Pa ทงนเนองจากเหตผล 2 ประการดงน ก. ผลของความดนลดทเกดจากการรวไหลผานรอยตอและรอยตะเขบ สงผลใหคาความเสยดทานในทอลมสงกวาเมอเทยบกบคาความเสยดทานในกรณทไมมการรวไหล ถงแมวา จะมการลดลงของความดนพลศาสตรเนองจากการรวไหล มาชวยใหความดนสถตขาออกในทอลมเพมขน ทาใหลดภาระของความดนสถตขาเขา แตโดยรวมแลว ผลของความเสยดทานมสงกวา จงสรปไดวาความเสยดทานในทอลมยงเปนตวแปรหลกทสาคญตอคาความดนสถตของพดลม ข. ความดนลดทเพมขนเนองจากการสญเสยความรอนผานทอลม ในขณะทวธ Static Regain ไมไดคานงถงความดนลดสวนน 5.3 เปรยบเทยบขนาดเสนผานศนยกลางของทอลม จากการเปรยบเทยบขนาดของเสนผานศนยกลางพบวา ขนาดเสนผานศนยกลางของทอตรงทไดจากการออกแบบดวยโนโมแกรมมขนาดใกลเคยงกบ Static Regain ในขณะทขนาดเสนผานศนยกลางของทอแยกทไดจากการออกแบบดวยโนโมแกรม มขนาดใหญกวาเสนผานศนยกลางทไดจากวธ Static Regain ทงนเปนเพราะทง 2 วธ จะเรมตนการคานวณโดยการกาหนดความเรวขาเขาเทากน แตเนองจากปรมาณการรวไหลทไมมากทาใหความเรวทปลายทางตางกนไมมาก สงผลใหความเรว

ขาเขาของทอลมทอนถดไปใกลเคยงกน ขนาดของทอลมในสวนทเปนทอหลกจงมขนาดตางกนไมมาก แตในสวนของทอแยก ขนาดของทอทแตกตางกนเปนผลโดยตรงจากความเรวขาเขาทแตกตางกน ดงแสดงในตารางท 5 โดยความเรวขาเขาทอแยกทคานวณโดยโนโมแกรมจะนอยกวา ทาใหตองใชขนาดเสนผานศนยกลางทอทมากกวา เมอคานงถงมวลอากาศทเทากน

ตารางท 4 ขนาดเสนผานศนยกลางของทอลม

ตารางท 5 เปรยบเทยบความเรวขาเขาทอแยก ไดแก ทอ B, D และ F

5.4 การกระจายของความดนสถตของทอตรง

รปท 15 การกระจายของความดนสถตตามแนวความยาวของทอตรง A,C,E,G (เลข 1 และ 2 ใชแสดงตาแหนงขาเขาและขาออกของทอตามลาดบ)

พบวาการกระจายตวของความดนสถตภายในทอตรงของการออกแบบจากทงสองวธมลกษณะเหมอนกนดงแสดงในรปท 15 โดยคาความดนสถตภายในทอตรงทออกแบบดวยโนโมแกรมจะมคาสงกวาวธ Static Regain

ซงเปนผลมาจากอทธพลของแรงเสยดทานในทอตรงทมคามากกวาการเพมขนของความดนสถตอนเปนผลจากการรวไหลภายในทอตรง จงตองใชความดนสถตตนทางทมากกวา

รปท 16 การกระจายของความดนสถตตามแนวความยาวของทอ B (เลข 1 และ 2 ใชแสดงตาแหนงขาเขา

และ ขาออกของทอตามลาดบ) นอกจากนยงพบวาความดนสถตทลดลงในทอแยกจากวธ Static Regain มคามากกวาผลจากการออกแบบดวยโนโมแกรมดงแสดงในรปท 16 เนองจากความเรวขาเขาทสงกวาสงผลใหขนาดเสนผานศนยกลางของทอทใชนอยกวา ทาใหความเสยดทานสง นอกจากน จากการทความดนสถตขาออกทไดจากวธการออกแบบดวยโนโมแกรมมคามากกวาวธ Static Regain ทาใหการกระจายลมในบรเวณปรบอากาศเปนไปอยางทวถงมากยงขน 5.5 การกระจายตวของความดนรวมภายในทอตรง

รปท 17 การกระจายของความดนรวมตามแนวความยาวของทอตรง A,C,E,G (เลข 1 และ 2 ใชแสดง

ตาแหนงขาเขาและขาออกของทอตามลาดบ) พบวาคาความดนรวมภายในทอตรงของทง 2 วธ

ลดลงตามความยาวของทอทเพมขนดงแสดงในรปท 17 โดยความดนรวมทไดจากโนโมแกรมจะมคาสงกวาทไดจากวธ Static Regain สาหรบทอลมทเปนทางเขา และ

หลงจากนนจะคอย ๆ มคาลดลงดวยอตราทสงกวาวธ Static Regain ทงน เปนผลมาจากการรวไหลและการถายเทความรอน นอกจากนความยาวทอทมากขน ทาใหความดนรวมลดทเกดจากการรวไหลและการถายเทความรอนจะยงมากขน ทาใหไดขอสรปวา สาหรบทอทมความยาวมาก ๆ จาเปนอยางยงทจะตองคานงถงความดนรวมลดทมาจากการรวไหลและการถายเทความรอน 5.6 เปรยบเทยบอตราการรวไหลเชงปรมาตรในทอลม

รปท 18 อตราการรวไหลเชงปรมาตรของทอลม

ตารางท 6 อตราสวนความดนสถตลดในทอตอความยาวของทอลมแตละทอน

จากรป 18 จะเหนวาอตราการรวไหลเชงปรมาตรจะ

มคาสงททอตรงบรเวณตนทางคอ ทอ A มากกวาทอตรงทอนอน ๆ ทงนเปนผลมาจากคาอตราสวนความดนสถตลดในทอตอความยาวของทอ A มคานอยกวาทอตรงทอนอน ๆ ทาใหความดนสถตในทอตรง A ลดลงไมมาก ประกอบกบท อม ความยาวมาก ท า ให มพ นท ผ วประสทธผลของการรวสง จงทาใหอตราการรวไหลสง ในขณะท ทอตรง C มคาอตราสวนความดนสถตลดในทอตอความยาวสงกวา แตมความยาวทอนอย ทาใหมพนทผวประสทธผลของการรวนอย คาอตราการรวไหลเชงปรมาตรจงตากวา อยางไรกตาม เมอพจารณาในสวนของทอ E และ G พบวา ทอ E กลบมอตราการรวเชงปรมาตรทสงกวาทอ G ทง ๆ ทมอตราสวนความดนลดตอความยาวสงกวาและมความยาวทอนอยกวา ซงอาจเปนเพราะการไหลในทอตรง G เปนการไหลสวนปลายสดของทอ

ออกสภายนอกโดยตรง ไมเกดการไดคนมาของความดนสถตอก ทาใหสภาพความตานทานการไหลทเกดขนนอย อตราการรวไหลเชงปรมาตรทเกดขนในตวทอจงนอย ในสวนของทอแยก B, D, F พบวาทอแยก B มคาอตราสวนความดนสถตลดในทอตอความยาวสง ทาใหความดนสถตในทอลดลงสงผลใหอตราการรวไหลเชงปรมาตรตา เมอเทยบกบทอแยก D และ F ในขณะททอแยก D มคาอตราสวนความดนสถตลดในทอตอความยาวนอยกวาแตมความยาวทอมากกวา ทาใหมพนทผวประสทธผลของการรวไหลสง จงมอตราการรวไหลสงกวาทอแยกอน ๆ 5.7 เปรยบเทยบอตราการถายเทความรอนในทอลม

รปท 19 อตราการถายเทความรอนของทอลม

จากรปท 19 จะเหนวาอตราการถายเทความรอนจะมคาสงททอตรงบรเวณตนทางคอ ทอ A มากกวาทอตรงทอนอน ๆ ทงนเปนผลมาจากทอ A มพนทผวมากกวาทออน อกทงเปนทอทลมมความเรวสงกวาทอตรงทออน ๆ ดวย จงเปนปจจยเสรมใหมการถายเทความรอนมากขน ในขณะททอลมทอนอน ๆ ถงแมบางทอนจะมคาความเรวในทอทสงกวา แตจากการทมพนทผวทอตางกนไมมาก ทาใหคาการถายเทความรอนไมตางกนมากและมคานอยกวาทอ A นอกจากนยงมขอสงเกตวา ถงแมความเรวลมภายในทอจะมผลตอการถายเทความรอน แตขนาดของความเรวนนถกจากด เพราะตองคานงถงระดบความเขมเสยง ความเรวของลมจงมอทธพลไมมากตอการถายเทความรอน เมอเทยบกบอทธพลจากพนทผว ดงนน จงสรปไดวา พนทผวทอเปนปจจยสาคญในการสงถายความรอนออกจากตวทอ โดยทอลมทยาวและมขนาดใหญมาก

จาเปนจะตองคานงถงอตราการถายเทความรอนทเกดขน ซงจะสงผลถงความดนลดทเกดขนดงทกลาวมาขางตน

6. สรปผลจากการใชโนโมแกรมทพฒนาขนมาเพอทาการ

ออกแบบทอลมโดยคานงถงการรวไหลและการถายเทความรอนทเกดขน เทยบกบการใชวธ Static Regainพบวา

1. การออกแบบทอลมดวยโนโมแกรมจะมความดนรวมทลดลงในทอตรงมากกวาการออกแบบดวยวธ Static Regain ในขณะททอแยกกลบพบวาความดนรวมทลดลงจากการออกแบบดวยวธ Static Regain จะมคามากกวา

2. คาความดนสถตของพดลมทใชสาหรบระบบทอลมทออกแบบโดยใชโนโมแกรมจะมคาสงกวาคาทไดจากการออกแบบโดยวธ Static Regain

3. ขนาดเสนผานศนยกลางของทอตรงหลกในระบบทอลมทไดจากทง 2 วธ มความแตกตางกนไมมาก ในขณะทขนาดเสนผานศนยกลางของทอแยกจะมขนาดแตกตางกนอยางชดเจน โดยขนาดทอลมทไดจากการใชโนโมแกรมจะมขนาดมากกวา

4. การรวไหลและการถายเทความรอนในทอลม มผลทาใหเกดความเสยดทานมากขน โดยผลกระทบจะเพมมากขนตามความยาวของทอตรงทเพมขน

5. ทอลมทไดจากการออกแบบโดยใชโนโมแกรมจะมการกระจายลมทดกวา อนเนองมาจากความดนสถตในทอแยกทสงกวา ทาใหมระยะสงลมทไกลกวา

7. เอกสารอางอง[1] ตลยวตร แสงวเชยรกจ และ เชดพนธ วทราภรณ(2561). การพฒนาแบบจาลองของทอลมทคานงถงการรวและการสญเสยความรอนของลมภายในทอและการพฒนาโนโมแกรมเพอหาคาตอบของแบบจาลอง, การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 32, มหาวทยาเทคโนโลยราชมงคลอสานจงหวดมกดาหาร

[2] ตลยวตร แสงวเชยรกจ, การพฒนาแบบจาลองของทอลมทคานงถงการรวและการสญเสยความรอนของลมภ า ย ใ น ท อ , ว ศ ว ก ร ร ม ศ า ส ต ร ม ห า บ ณ ฑ ต ,วศวกรรมเครองกล, จฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2559.[3] SMACNA, HVAC Air Duct Leakage Test Manualin Conjunction with the HVAC Duct ConstructionStandards. 1985. pp. 1-8.[4] M.P. Modera, et al., Sealing Ducts in LargeCommercial Buildings with Aerosolized SealantParticles, Energy and Buildings, 2002.[5] ตลยวตร แสงวเชยรกจ และ เชดพนธ วทราภรณ(2556). การศกษาแบบจาลองของทอลมทคานงถงการรวและการสญเสยความรอนของลมภายในทอ, การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทยครงท 27, มหาวทยาลยบรพา จงหวดชลบร[6] ASHRAE, ASHRAE Fundamental Handbook.2009.[7] C. Aydin and B. Ozerdem, Air LeakageMeasurement and Analysis in Duct Systems,Energy and Building 2006. 38: pp. 207-213[8] R.L. Howell, W.J. Coad, and H.J. Sauer,Principles of Heating Ventilating and AirConditioning. Atlanta, United States of America:American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers Inc., 2009.[9] ณฐวฒ วลยกนก, การระบายอากาศโดยวธธรรมชาต,การคานวณหาสมประสทธของอตราการไหลในชองเปดทซบซอน (การไหลแบบราบเรยบ) .วศวกรรมศาสตรม ห าบณ ฑ ต , ว ศ ว ก ร รม เ ค ร อ ง ก ล , จ ฬ า ล ง ก รณมหาวทยาลย, 2544.[10] F. Carrie, et al., Duct leakage in Europeanbuildings: status and perspectives, Energy andBuildings, 2005. 32: pp. 235-243.[11] E. H. Mathews, et al., Problems with StaticRegain Method, Energy and Building 1999. : pp.391 – 400.