อ้างอิงจาก ASME Standard: PTC-4-1 Power Test Code for Steam Generating Units ครับ...โดยที่ เจ้า ASME Standard ตัวนี้จะแบ่ง หรือ จำแนกวิธีการคิด หรือวิธีการคำนวณ ประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำ ออกเป็น 2 วิธีหลักๆ ด้วยกัน ได้แก่
วิธีที่1 เรียกว่าDirect Method (หรือ สามารถเรียกได้ว่า Input-Output Method) และ
วิธีที่2 เรียกว่า Indirect Method (หรือ ที่นิยมเรียกกันว่า Heat loss method)
วิธีที่1 เรียกว่าDirect Method (หรือ สามารถเรียกได้ว่า Input-Output Method) และ
วิธีที่2 เรียกว่า Indirect Method (หรือ ที่นิยมเรียกกันว่า Heat loss method)
ซึ่งวันนี้เราจะมาศึกษาในส่วนของ Direct method หรือ input-output method นั่นคือ ประสิทธิภาพในส่วนของ input ต่อ output ที่ออกมาของตัวหม้อไอน้ำนั่นเอง ซึ่งจะเห็นได้ว่า input ของเราหมายถึงความร้อนที่ให้เข้าไปในตัวหม้อไอน้ำ ความร้อนมาจากไหน...ความร้อนมาจากเชื้อเพลิงที่เราใส่เข้าไปไงครับ เพราะเราต้องการต้มน้ำ เอาไอน้ำไปใช้ ดังนั้น input ของเราคือ ทำยังไงก็ได้ให้น้ำมันร้อน เพื่อให้ได้ไอน้ำออกมา....นั่นก็คือ เราต้องมีตัวแปรต้น คือ อะไรก็ได้ที่เราจำเป็นต้องใส่เข้าไปเพื่อให้เป็นตัวแปรในการให้ค่าความร้อน (Heating value) ออกมาสำหรับการเผาไหม้(Combustion)นั่นเอง ซึ่งโดยส่วนใหญ่ input ของเราคือ เชื้อเพลิงนั่นเองครับ(ไม่ว่าจะเป็น ถ่านหิน/ไม้ฟืน/แกลบ/น้ำมัน/ก๊าซธรรมชาติ/ก๊าซปิโตรเลียมเหลว เป็นต้น....ที่นิยมใช้กันนะครับ)
แล้ว Output ของวิธี direct method ล่ะ คืออะไร...คำตอบคือ steam หรือไอน้ำ นั่นเอง เพราะหม้อไอน้ำ เราต้องการไอน้ำมาใช้ ดังนั้นเมื่อ input คือ พลังงานความร้อนที่ใส่เข้าให้ในการต้มน้ำ (ที่มาจากเชื้อเพลิง) ผลลัพธ์หรือ output ที่ออกมาได้ ก็จะเป็น พลังงานความร้อนที่น้ำได้รับ โดยผลลัพธ์ในรูปแบบของไอน้ำ หรือ Steam enthalpy ที่เปลี่ยนแปลงออกมานั่นเอง
แล้ว Output ของวิธี direct method ล่ะ คืออะไร...คำตอบคือ steam หรือไอน้ำ นั่นเอง เพราะหม้อไอน้ำ เราต้องการไอน้ำมาใช้ ดังนั้นเมื่อ input คือ พลังงานความร้อนที่ใส่เข้าให้ในการต้มน้ำ (ที่มาจากเชื้อเพลิง) ผลลัพธ์หรือ output ที่ออกมาได้ ก็จะเป็น พลังงานความร้อนที่น้ำได้รับ โดยผลลัพธ์ในรูปแบบของไอน้ำ หรือ Steam enthalpy ที่เปลี่ยนแปลงออกมานั่นเอง
ดังนั้นจะเห็นได้ว่า อัตราส่วนของ Input ต่อ output ที่ออกมา สามารถกล่าวได้ว่า คือ ผลลัพธ์อัตราส่วน หรือ ประสิทธิภาพ ของเชื้อเพลิง ต่อ ไอน้ำ (fuel to steam efficiency) ก็สามารถกล่าวได้ครับ
ประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำ หรือ Boiler Efficiency = (Heat output/Heat input) x 100
Boiler Efficiency = Steam quantity x (steam enthalpy - feed water enthalpy) x 100
Fuel consumption quantity x fuel carolific value
Steam quantity คือ อัตราการผลิตไอน้ำที่ออกมา ในหน่วยของ ไอน้ำ ต่อเวลา สามารถหาได้จาก Log book ของ boiler หรือ ค่าที่วัดค่า/อ่านค่าได้ จากข้อมูลของ หม้อไอน้ำตัวนั้นๆ หรือค่าจริงจากการวัดค่า
ประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำ หรือ Boiler Efficiency = (Heat output/Heat input) x 100
Boiler Efficiency = Steam quantity x (steam enthalpy - feed water enthalpy) x 100
Fuel consumption quantity x fuel carolific value
Steam quantity คือ อัตราการผลิตไอน้ำที่ออกมา ในหน่วยของ ไอน้ำ ต่อเวลา สามารถหาได้จาก Log book ของ boiler หรือ ค่าที่วัดค่า/อ่านค่าได้ จากข้อมูลของ หม้อไอน้ำตัวนั้นๆ หรือค่าจริงจากการวัดค่า
Steam enthalpy และ feed water enthalpy คือ ค่าพลังงานของน้ำ (หรือ ไอน้ำ) ในสถานะนั้นๆ ในหน่วยของ พลังงาน ต่อ หน่วยมวล โดยทั่วไปนิยม ในหน่วยของ Cal/kg. หรือ Joule/kg. ซึ่งสามารถหาค่าได้จาก ตารางคุณสมบัติของไอน้ำอิ่มตัว (Saturated steam table) ของตำรา Thermodynamics ทั่วไป
Fuel consumption quantity คือ ปริมาณของเชื้อเพลิงที่ใช้ ในหน่วยของ มวล ต่อเวลา
Fuel calorific value คือ ค่าความร้อนจำเพาะ ของเชื้อเพลิงตัวนั้นๆที่เราใช้ในการเผาไหม้ ในหน่วยพลังงาน ต่อเวลา ซึ่งสามารถหาได้จาก ตำราหรือ ข้อมูลจาก บริษัท/แหล่งผู้ผลิตเชื้อเพลิง
ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่าหากเราต้องการค่าของ ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ ให้มีค่าสูงๆเข้าไว้ก่อน ตัวเศษ หรือ Heat input ค่าที่ได้ควรจะมีค่ามากไว้ก่อน หรือมีค่าผลต่างที่เป็นจำนวนมาก นั่นคือ ค่าของผลต่าง steam enthalpy และ feed water enthalpy มีค่าที่ต่างกัน ซึ่งแน่นอนว่าหากที่สภาวะความดันเดียวกัน steam ที่อุณหภูมิสูงกว่า จะมีค่าพลังงานทางความร้อนที่มากกว่า หรือ enthalpy มากกว่านั่นเอง ซึ่งนั่นก็หมายถึง ความร้อนถ่ายเท เข้าสู่ตัว steam ได้อย่างเต็มที่นั่นเอง ในสภาวะของ Superheat steam ที่อุณหภูมิยิ่งมากยิ่งดี(สร้างพลังงานได้มาก) ในทางเดียวกัน หากปริมาณของเชื้อเพลิงต่อหน่วยเท่ากัน(ที่ป้อนเข้า หม้อไอน้ำ) เชื้อเพลิงที่มีค่าพลังงานความร้อน หรือเจ้า calorific value ที่มากกว่า ย่อมให้อัตราการถ่ายเทความร้อนที่มากกว่าต่อหน่วยเชื้อเพลิง
แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ท่านต้องคำนึงถึง ราคาต่อหน่วยเชื้อเพลิง ที่นำมาใช้ด้วยนะครับ ไม่ใช่ว่าต้องการแต่ ประสิทธิภาพสูงอย่างเดียว ไม่สนใจการลงทุน แบบนี้ก็ไม่balance หรือ สมดุลทางด้านเศรษฐศาสตร์เท่าไหร่ครับ แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น concept ทางด้านประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ แบบ Direct method สามารถหาได้จากวิธีการด้านบนครับ.....เดี๋ยว ภาค2 จะมาต่อ ถึงการหาประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ แบบ indirect method ซึ่งละเอียด และยุ่งยากกว่า direct method มากๆครับ แต่ผลลัพธ์ ต่างกันในหลักระหว่าง 5-10 เปอร์เซ็นต์ครับ(เทียบจากการคำนวณ ทั้งสองแบบ)
โจทย์การบ้าน : หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ หรือ แบบลูกหมู (ในภาษาลูกทุ่ง)ลูกหนึ่ง มีกำลังการผลิตไอน้ำที่ 8ตัน ต่อชั่วโมง โดยค่าจากเครื่องมือวัดที่วัดค่าอุณหภูมิ และความดันไอน้ำ อ่านค่าได้ 180 องศาเซลเซียส และ 10 bar โดยประมาณ และใช้ถ่านหิน ชนิด KAKA เป็นเชื้อเพลิง ที่อัตราการบริโภค 1,600 กิโลกรัม ต่อ ชั่วโมง(กำหนดให้ ค่าความร้อนของ ถ่านหินKAKA อยู่ที่ 4000 kCal/Kg) โดยอุณหภูมิน้ำป้อนเข้าอยู่ที่ 85 องศาเซลเซียส เจ้าของโรงงานอยากทราบประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำตัวนี้ อย่างคร่าวๆ ทางหลักทฤษฎี ด้วยวิธี Direct-method ครับ (เฉลย: 72.5% โดยประมาณ)
Fuel consumption quantity คือ ปริมาณของเชื้อเพลิงที่ใช้ ในหน่วยของ มวล ต่อเวลา
Fuel calorific value คือ ค่าความร้อนจำเพาะ ของเชื้อเพลิงตัวนั้นๆที่เราใช้ในการเผาไหม้ ในหน่วยพลังงาน ต่อเวลา ซึ่งสามารถหาได้จาก ตำราหรือ ข้อมูลจาก บริษัท/แหล่งผู้ผลิตเชื้อเพลิง
ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่าหากเราต้องการค่าของ ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ ให้มีค่าสูงๆเข้าไว้ก่อน ตัวเศษ หรือ Heat input ค่าที่ได้ควรจะมีค่ามากไว้ก่อน หรือมีค่าผลต่างที่เป็นจำนวนมาก นั่นคือ ค่าของผลต่าง steam enthalpy และ feed water enthalpy มีค่าที่ต่างกัน ซึ่งแน่นอนว่าหากที่สภาวะความดันเดียวกัน steam ที่อุณหภูมิสูงกว่า จะมีค่าพลังงานทางความร้อนที่มากกว่า หรือ enthalpy มากกว่านั่นเอง ซึ่งนั่นก็หมายถึง ความร้อนถ่ายเท เข้าสู่ตัว steam ได้อย่างเต็มที่นั่นเอง ในสภาวะของ Superheat steam ที่อุณหภูมิยิ่งมากยิ่งดี(สร้างพลังงานได้มาก) ในทางเดียวกัน หากปริมาณของเชื้อเพลิงต่อหน่วยเท่ากัน(ที่ป้อนเข้า หม้อไอน้ำ) เชื้อเพลิงที่มีค่าพลังงานความร้อน หรือเจ้า calorific value ที่มากกว่า ย่อมให้อัตราการถ่ายเทความร้อนที่มากกว่าต่อหน่วยเชื้อเพลิง
แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ท่านต้องคำนึงถึง ราคาต่อหน่วยเชื้อเพลิง ที่นำมาใช้ด้วยนะครับ ไม่ใช่ว่าต้องการแต่ ประสิทธิภาพสูงอย่างเดียว ไม่สนใจการลงทุน แบบนี้ก็ไม่balance หรือ สมดุลทางด้านเศรษฐศาสตร์เท่าไหร่ครับ แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น concept ทางด้านประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ แบบ Direct method สามารถหาได้จากวิธีการด้านบนครับ.....เดี๋ยว ภาค2 จะมาต่อ ถึงการหาประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ แบบ indirect method ซึ่งละเอียด และยุ่งยากกว่า direct method มากๆครับ แต่ผลลัพธ์ ต่างกันในหลักระหว่าง 5-10 เปอร์เซ็นต์ครับ(เทียบจากการคำนวณ ทั้งสองแบบ)
โจทย์การบ้าน : หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ หรือ แบบลูกหมู (ในภาษาลูกทุ่ง)ลูกหนึ่ง มีกำลังการผลิตไอน้ำที่ 8ตัน ต่อชั่วโมง โดยค่าจากเครื่องมือวัดที่วัดค่าอุณหภูมิ และความดันไอน้ำ อ่านค่าได้ 180 องศาเซลเซียส และ 10 bar โดยประมาณ และใช้ถ่านหิน ชนิด KAKA เป็นเชื้อเพลิง ที่อัตราการบริโภค 1,600 กิโลกรัม ต่อ ชั่วโมง(กำหนดให้ ค่าความร้อนของ ถ่านหินKAKA อยู่ที่ 4000 kCal/Kg) โดยอุณหภูมิน้ำป้อนเข้าอยู่ที่ 85 องศาเซลเซียส เจ้าของโรงงานอยากทราบประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำตัวนี้ อย่างคร่าวๆ ทางหลักทฤษฎี ด้วยวิธี Direct-method ครับ (เฉลย: 72.5% โดยประมาณ)
RSS Feed
