66- ปัญหาด้านการเลือกและออกแบบเครื่องกำจัดฟองอากาศแบบใบพัดสำหรับใช้ในหอล้างน้ำและหอดูดซับ

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 2 ตุลาคม 2023 เวลา 14:58 เกี่ยวกับการเลือกใช้อุปกรณ์กำจัดฟองอากาศในหอล้าง โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกคืออุปกรณ์กำจัดฟองอากาศที่มีโครงสร้างง่าย ไม่มีช่องทางสำหรับการลดความเร็วของของเหลวแยกต่างหาก เครื่องกำจัดฟองชนิดนี้ประกอบด้วยแบบตาข่ายไหม แบบตัวกรอง แบบตาข่ายกรอง แบบมีม่านกรอง แบบใช้วัสดุกรอง รวมถึงแบบที่ไม่มีระบบลดการไหลของของเหลวแยกต่างหาก ซึ่งก็คือแบบใช้แผ่นกั้นกระแสนั่นเอง ประเภทที่สองคือตัวกำจัดฟองอากาศ ซึ่งเป็นตัวกำจัดฟองอากาศที่มีช่องทางสำหรับการไหลของของเหลวแบบแยกต่างหากออกมา ตัวอย่างของเครื่องกำจัดฟองชนิดนี้คือเครื่องแยกฟองแบบใบปีกนก

การที่ตัวกำจัดฟองจะมีโครงสร้างช่องทางไหลขนาดเล็กสำหรับการลดปริมาณของเหลวแยกต่างหากหรือไม่ จะเป็นตัวกำหนดหลักการในการควบคุมการแยกก๊าซกับของเหลว ซึ่งส่งผลให้มีความแตกต่างกันอย่างมากทั้งในด้านประสิทธิภาพและความแม่นยำในการแยก โครงสร้างกำหนดประสิทธิภาพ! สำหรับเครื่องกำจัดฟองอากาศบางชนิดแล้ว จากโครงสร้างของมันเอง ก็ไม่สามารถมีการออกแบบช่องทางไหลของของเหลวในระดับย่อยได้เลย เช่น แบบตาข่าย แบบตัวกรอง แบบม่านกรอง แบบตาข่ายม่าน และแบบวัสดุกรองต่างๆ

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2016 เวลา 09:29 โครงสร้างท่อไหลขนาดเล็กแบบแยกของเหลวอิสระนั้นมีความสำคัญต่อเครื่องแยกฟองอากาศ ซึ่งสามารถเข้าใจได้จากการวิเคราะห์ขั้นตอนการแยกของเหลวกับอากาศดังต่อไปนี้** กระบวนการแยกฟองอากาศออกจากของเหลว ประกอบด้วยขั้นตอนสองขั้นตอน ได้แก่ ขั้นตอนแรกคือ การที่หยดของเหลวที่อยู่ในกระแสอากาศเติบโตขึ้นภายในชิ้นส่วนภายในของเครื่อง หยดของเหลวที่ถูกพัดพามาด้วยกระแสลม จะเข้าไปในช่องทางการไหลของอุปกรณ์กำจัดฟองอากาศ ทำให้หยดของเหลวเหล่านี้ชนกันและรวมตัวกัน จนกลายเป็นหยดของเหลวที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ขั้นตอนที่สอง คือขั้นตอนการตกตะกอนและแยกหยดของเหลว ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการควบคุมกระบวนการ หยดของเหลวที่มีขนาดใหญ่ขึ้น จะหลุดพ้นจากแรงตึงผิวของของเหลวบนพื้นผิววัสดุภายใน แล้วตกลงมาในกระแสลมเพื่อตกตะกอนลงไป เนื่องจากกระแสลมที่พัดขึ้นด้านบนจะสร้างแรงดึงขึ้นด้านบนให้กับหยดของเหลว ทำให้เกิดความเร็วในการเคลื่อนที่ขึ้นด้านบน ดังนั้น มีเพียงหยดของเหลวที่มีขนาดใหญ่กว่าค่าวิกฤตเท่านั้น ที่ความเร็วในการตกลงด้านล่างจากแรงโน้มถ่วงจะมากกว่าแรงดึงขึ้นด้านบนที่เกิดจากกระแสลม หยดของเหลวเหล่านี้จึงสามารถตกลงมาได้อย่างสมบูรณ์ก่อนที่กระแสลมจะไปถึงช่องออกของอุปกรณ์! ในทางกลับกัน หยดของเหลวที่มีขนาดเท่ากับหรือน้อยกว่าค่าวิกฤตที่กำหนดไว้ จะมีความเร็วในการตกลงมาจากแรงโน้มถ่วงที่เท่ากับหรือน้อยกว่าแรงดึงขึ้นของกระแสลมที่ส่งผลให้เกิดความเร็วในการเคลื่อนที่ขึ้นของหยดของเหลว ดังนั้น หยดของเหลวที่ตกลงมาจึงไม่สามารถตกลงมาได้อย่างสมบูรณ์ก่อนที่กระแสลมจะพัดมาถึงช่องออกของอุปกรณ์ได้

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 2 ตุลาคม 2023 เวลา 14:59 โดยเป็นอุปกรณ์กำจัดฟองที่มีโครงสร้างช่องทางไหลขนาดเล็กสองระดับสำหรับการทำให้ของเหลวตกลงมาได้อย่างอิสระ โดยหยดของเหลวจะเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมแล้วเข้าสู่โครงสร้างช่องทางไหลขนาดเล็กสองระดับนี้โดยตรง ในโครงสร้างท่อไหลขนาดเล็กแบบสองชั้นนี้ หยดน้ำหรือฟองน้ำจะไม่มีโอกาสสัมผัสกับกระแสลมก่อนและหลังการทำความสะอาดอีกต่อไป ดังนั้น แรงดึงดูดจากกระแสลมที่กระทำต่อหยดน้ำหรือฟองน้ำจึงสามารถละเลยได้ และอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ลงของหยดน้ำหรือฟองน้ำก็สามารถละเลยได้เช่นกัน ด้วยเหตุนี้ ขนาดขั้นต่ำของหยดน้ำหรือฟองน้ำที่สามารถแยกออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงมีขนาดเล็กมาก โดยอยู่ที่เพียงหลายสิบถึงหลายร้อยเปอร์เซ็นต์ของขนาดของตัวกรองฟองน้ำแบบง่ายๆ เท่านั้น เห็นได้ชัดว่า ตัวแยกใบพัดประเภทที่สองมีประสิทธิภาพและความแม่นยำในการแยกสูงกว่าตัวแยกประเภทที่หนึ่ง ซึ่งไม่มีโครงสร้างช่องทางขนาดเล็กสำหรับการกำจัดฟองอากาศแยกต่างหาก

นอกจากนี้ ตัวกรองฟองชนิดแรกทั้งหมดยังถือเป็นเทคโนโลยีการกรองฟองแบบป้องกันการไหลผ่านแบบดั้งเดิม ซึ่งถูกนำมาใช้มาตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่แล้ว และจนถึงปัจจุบันก็ยังไม่มีการพัฒนาเทคโนโลยีนี้มากนัก หลักการทำงานคือการใช้โครงสร้างรูปแบบ “สะพาน” ที่เกิดจากการเชื่อมต่อกันของวัสดุภายใน เพื่อขัดขวางและแยกของเหลวที่มีขนาดอยู่ในช่วงหนึ่งออกจากกัน แต่โครงสร้างรูพรุนที่เกิดจากการเชื่อมต่อกันระหว่างวัสดุต่างๆ นั้นมีลักษณะเป็นการกระจายตัวแบบกอสซิอัน ดังนั้น หยดของเหลวขนาดเล็กจะถูกกั้นไว้โดยรูพรุนขนาดเล็ก ในขณะที่หยดของเหลวขนาดใหญ่กลับสามารถผ่านรูพรุนขนาดใหญ่เพื่อหลุดออกมาได้ ดังนั้น ตัวกรองแบบช่องว่างแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถแยกฟองหรือละอองของเหลวที่มีขนาดเฉพาะออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพตามที่ต้องการ นอกจากนี้ ช่องทางการไหลของของเหลวในตัวกรองฟองชนิดแรกนั้น มักจะถูกอนุภาคของแข็งและสารเจลที่ถูกพัดพามาพร้อมกับกระแสลมมาอุดตันได้ง่าย ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแยกสารลดลงอย่างรวดเร็ว แรงดันในการทำงานสูง และไม่สามารถปรับเปลี่ยนการทำงานได้ง่าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาและเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในตัวกรองฟองเป็นประจำ ซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง แต่เนื่องจากในอดีตมีข้อจำกัดในการเข้าใจเทคโนโลยีการกำจัดฟองอากาศ ทำให้อุปกรณ์กำจัดฟองประเภทแรกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม โดยในสภาวะที่มีปริมาณของเหลวในกระแสอากาศสูง สภาวะที่ไม่แน่นอน หรือในกรณีที่กระแสอากาศมีอนุภาคแข็ง สารเจล หรือฟองของเหลวปนอยู่ด้วย ก็จะเกิดปัญหาในการใช้งานและบำรุงรักษาอุปกรณ์เหล่านี้อย่างรุนแรง

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2016 เวลา 09:34 จากการพูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญจากบริษัทออกแบบและบริษัทวิศวกรรม ทราบมาว่าในอดีตพวกเขามักจะใช้มาตรฐานของอุปกรณ์กำจัดฟองอากาศแบบตาข่ายในประเทศเป็นเกณฑ์ในการประมาณการค่าใช้จ่าย เช่น มาตรฐาน HG/T21618 สำหรับอุปกรณ์กำจัดฟองอากาศแบบตาข่าย ในการนำมาตรฐานนี้ไปใช้จริงนั้น มีข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดดังนี้: 1. ในการประมาณค่าความเร็วของกระแสน้ำที่ไหลผ่านอุปกรณ์กำจัดฟองอากาศนั้น ไม่ได้คำนึงถึงความแตกต่างอย่างมากในค่าความหนืดและแรงตึงผิวของของเหลวต่างๆ เช่น น้ำ น้ำมัน แอลกอฮอล์ และแอมโมเนีย ดังนั้นช่วงค่าสัมประสิทธิ์ที่ใช้ในการปรับค่าจึงมีขนาดกว้างมาก และไม่มีใครสามารถรับประกันได้ว่าค่าความเร็วของกระแสน้ำและพื้นที่ที่น้ำไหลผ่านนั้นจะมีความน่าเชื่อถือหรือไม่ แม้แต่วิศวกรผู้เชี่ยวชาญในบริษัทออกแบบก็ยังบอกว่าไม่แน่ใจเช่นกัน 2. เส้นผ่านศูนย์กลางส่วนประกอบภายในเครื่องกำจัดฟองอากาศแบบตาข่ายสามารถมีค่าได้สูงสุดถึง 5200 มม. เหรอ? ผู้ร่างมาตรฐานได้คำนึงถึงผลกระทบจากการหดตัวของรูปแบบการไหลในกระบวนการกำจัดฟองอากาศหรือไม่? ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นส่วนภายในตัวแยกฟองและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อออกของกระแสลมต่างกันมากเท่าไร ผลกระทบการหดตัวของกระแสลมก็จะยิ่งชัดเจนขึ้นเท่านั้น ผลจากการหดตัวของกระแสอากาศ จะทำให้บริเวณขอบที่อยู่ห่างไกลจากศูนย์กลางของชิ้นส่วนภายใน มีประสิทธิภาพในการทำงานต่ำ หรือไม่สามารถทำงานได้เลย ส่งผลให้อัตราการไหลของของเหลวในบริเวณที่มีการทำงานสูงเกินกว่าค่าที่กำหนด ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพในการแยกฟองอากาศลดลงอย่างรุนแรง 3. มาตรฐานนี้ระบุว่าสามารถนำไปใช้ในการกำจัดหยดของเหลวที่มีขนาด 3–5 ไมครอนได้ และจากการวิเคราะห์ขั้นตอนการควบคุมการแยกฟองอากาศในสถานะก๊าซและของเหลวที่กล่าวมาข้างต้น จะเห็นได้ว่าขั้นตอนการตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงนั้น คือขั้นตอนการควบคุมการกำจัดฟองอากาศในเครื่องกำจัดฟองอากาศแบบตาข่ายนั่นเอง กฎของการตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงนั้น มีเพียงสามกฎเท่านั้น ได้แก่ สมการกฎกระแสไหลแบบชั้นเดียวของสโตกส์ สมการกฎกระแสไหลแบบเปลี่ยนผ่านของอัลเลน และสมการกฎกระแสไหลแบบวุ่นวายของนิวตัน ไม่ว่าจะนำข้อมูลสภาวะการทำงานมาใช้กับสูตรทางคณิตศาสตร์ใดก็ตาม ค่าขนาดการแยกตัวที่เกิดขึ้นก็ยังคงสูงกว่า 3–5 ไมโครเมตรอยู่ดี หลอกลวงอย่างร้ายแรง。 เพื่อนร่วมงานชาวต่างชาติต่างส่ายหัวและทำหน้าไม่พอใจกับมาตรฐานนี้

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2016 เวลา 09:36 บุคคลในวงการการแยกสารในประเทศไทยในช่วงแรกๆ เคยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับกราฟการแยกสารจากต่างประเทศมาศึกษา และพบว่าประสิทธิภาพในการแยกฟองอากาศออกจากของเหลวนั้นมีความสัมพันธ์กับความเร็วของกระแสอากาศ จึงได้กำหนดช่วงค่าความเร็วของกระแสอากาศที่เหมาะสมสำหรับการแยกฟองอากาศออกจากของเหลวขึ้นมา แต่ประสิทธิภาพในการทำงานจริงของเครื่องแยกฟองอากาศและของเหลวที่ออกแบบมานั้น มักจะแตกต่างอย่างมากจากข้อกำหนดในการออกแบบเสมอ

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2016 เวลา 09:39 ต่อมา วิศวกรในประเทศได้ทำการศึกษาจากการใช้งานจริง และพบว่า อุปกรณ์กำจัดฟองอากาศชนิดเดียวกันนั้น มีประสิทธิภาพในการกำจัดฟองอากาศได้ดีในสภาวะความดันต่ำ แต่เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพในการกำจัดฟองอากาศก็จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด พวกเขายังได้แนะนำเส้นโค้งประสบการณ์สำหรับการประมาณค่าประสิทธิภาพในการแยกก๊าซออกจากของเหลว โดยระบุว่าการแยกก๊าซออกจากของเหลวนั้นไม่เกี่ยวข้องเพียงแค่กับความเร็วของของไหลเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของของไหลด้วย

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย luoli519 เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม 2016 เวลา 09:41 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในประเทศไทยมีการนำเทคโนโลยีจากต่างประเทศมาใช้ และมีการทำงานร่วมกับบริษัทผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศอย่างใกล้ชิด จากการศึกษาแบบจำลองเทคโนโลยีการแยกสารระหว่างก๊าซกับของเหลวผ่านแพลตฟอร์มระดับนานาชาติ พบว่าการแยกสารระหว่างก๊าซกับของเหลวนั้นมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการแปลงพลังงาน กล่าวคือ มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับความหนาแน่นของของไหลและค่ากำลังสองของความเร็วของของไหลนั่นเอง ค่าเกณฑ์พลังงานของของไหลต่อหน่วย ถือเป็นข้อจำกัดสำคัญในการออกแบบตัวแยกที่มีประสิทธิภาพสูง