Duct Design

ท่อดูดฝุ่น ทำหน้าที่ลำเลียงอากาศเสีย (อากาศและฝุ่น) หรือเรียกง่ายๆว่าลำเลียงฝุ่นที่ถูกดูดมาจากจุดกำเนิดฝุ่น เช่น สายพานลำเลียง เครื่องบด เครื่องเจียร์ เป็นต้น ผ่านมาตามท่อจนกระทั่งถึงเครื่องกำจัดฝุ่น สำหรับเครื่องกำจัดฝุ่นขนาดเล็ก ก็อาจจะมีจุดดูดเพียง 1-2 จุด การออกแบบท่อดูดก็ไม่ซับซ้อนนัก แต่สำหรับเครื่องกำจัดฝุ่นขนาดใหญ่ ที่มีจุดดูดฝุ่นจำนวนมากๆ เช่น กระบวนการเจียร์แต่งชิ้นงาน อาจจะมีจุดดูดฝุ่นมากึง 20 จุด หรือมากกว่าก็เป็นได้ ทำให้การออกแบบท่อดูดฝุ่นมีความซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากจุดดูดฝุ่นต่างๆจะกระจายอยู่ตามตำแหน่งเครื่องจักรที่ทำให้เกิดฝุ่น อาจจะอยู่ด้านบน ด้านข้าง หรือ ด้านใต้ก็เป็นได้ ดังนั้น ก่อนการออกแบบท่อดูดฝุ่น เราจำเป็นต้องเขียนแนวการเดินท่อคร่าวๆ ขึ้นมาก่อน หรือที่นิยมเรียกว่า Single Line Diagram ซึ่งเป็นการเขียนแบบ Isometric เพื่อแสดงให้เห็นว่าแนวการเดินท่อเป็นอย่างไร ไปทางซ้ายแล้วคว่ำลงแล้วเลี้ยวเข้าเครื่อง ดังรูป

Single Line Diagram

Single Line Diagram

จากรูป จะเห็นได้ว่า มีการกำหนดจุดดูดไว้ทั้งหมด 15 จุด โดยใช้หมายเลข 1 แทนจุดดูดที่ 1 ไล่เรียงกันไปจนครบทั้ง 15 จุด และยังให้รายละเอียดด้วยว่าแต่ละจุดดูดเรียกชื่อว่าอะไร พร้อมทั้งกำหนดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อดูดไว้ด้วย แต่สิ่งที่ยังขาดไป คือ ความยาวท่อดูดฝุ่นในแต่ละช่วงเพื่อใช้คำนวณหาค่าความดันสูญเสียเนื่องจากการไหลภายในท่อ (duct friction loss)

ในบางครั้ง เราทราบแต่ปริมาณลมดูด, CMM ของแต่ละจุดดูดเท่านั้น การคำนวณหาขนาดท่อก็ต้องทราบความเร็วลมในท่อ (duct velocity) ค่าที่แนะนำให้ใช้จะมีค่าอยู่ระหว่าง 18-22 m/s ขึ้นอยู่กับฝุ่นที่ดูดมา เช่น แป้ง มีขนาดเล็กและเบา ก็ใช้ค่า 18 m/s ทราย เหล็ก ซีเมนต์ มีขนาดใหญ่และน้ำหนักมาก ก็ใช้ค่า 22 m/s เป็นต้น หรือจะเลือกใช้ค่ากลางที่ 20 m/s ก็สามารถทำได้เช่นกัน ส่วนใหญ่ท่อดูดฝุ่นจะนิยมใช้เป็นท่อกลมมากกว่าท่อเหลี่ยม เนื่องจากว่า ท่อกลมมีผิวโค้งยุบตัวได้ยากกว่าท่อเหลี่ยมที่แบนราบ อีกทั้งมีเหลี่ยมมุมทั้ง 4 ด้าน ทำให้ฝุ่นติดค้างอยู่ได้ง่ายกว่าท่อกลมอีกด้วย

สูตรคำนวณหาขนาดท่อดูด

สูตรคำนวณหาขนาดท่อดูด

หลังจากที่เราคำนวณหาขนาดท่อดูดฝุ่นแต่ละจุดดูดได้แล้ว แล้วเราก็ต้องคำนวณหาขนาดท่อกิ่ง (branch duct) และท่อประธาน (main duct) โดยกำหนดค่าความเร็วลมในท่อเท่ากับค่าความเร็วลมที่เราเลือกใช้ในการออกแบบขนาดท่อดูดฝุ่นแต่ละจุดดูด โดยการนำปริมาณลมดูดในจุดที่ 1 และ 2 มาบวกกันแล้วหารด้วยความเร็วลมในท่อ ก็จะได้ขนาดท่อร่วมของจุดที่ 1 และ 2 ทำเช่นนี้ไปจนครบทั้งหมด

สูตรคำนวณหาขนาดท่อร่วม

สูตรคำนวณหาขนาดท่อร่วม

หลังจากที่เราได้ขนาดและความยาวท่อดูดฝุ่นในแต่ละช่วงครบหมดแล้ว เราก็ต้องมาคำนวณหาค่าความดันสูญเสียเนื่องจากการไหลภายในท่อ จากสูตร

สูตรคำนวณ Duct Friction Loss

สูตรคำนวณ Duct Friction Loss

หรือ จะใช้โปรแกรม EXCEL สร้างตารางคำนวณแล้วนำข้อมูลมาใส่ก็จะได้รับความสะดวกรวดเร็วและถูกต้องมากยิ่งขึ้น 

ตารางคำนวณค่า Duct Friction Loss

ตารางคำนวณค่า Duct Friction Loss

หลังจากนั้นก็รวมค่าความดันสูญเสียในแนวท่อที่มีค่ามากี่สุด กำหนดเป็นค่า Total duct friction loss เพื่อใช้กำหนดค่า Fan static pressure ในการเลือกขนาดพัดลมต่อไป

ตัวอย่างการคำนวณหาขนาดท่อและความดันสูญเสีย 

Page 1

Page 1

Page 2

Page 2

Page 3

Page 3

Page 4

Page 4

Page 5

Page 5