ออกแบบท่อและสายจ่ายสาร: คำนวณ DN ความเร็ว และสูญเสียความดัน Hazen–Williams

กลุ่มเป้าหมาย: วิศวกรกระบวนการที่ต้องเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (DN) สำหรับสายปั๊มจ่ายสาร/process ก่อนเลือกเครื่องวัดอัตราการไหล เวลาอ่าน: ~6 นาที เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: ออกแบบท่อและสายจ่ายสาร · คู่มือออกแบบ

หลักการ

ขนาดท่อกำหนดความเร็วการไหลและสูญเสียความดันจากแรงเสียดทาน ความเร็วสูงเกิน → กัดกร่อน แยกอากาศ เสียงดัง ต่ำเกิน → ตะกอนตก เล็บจุลินทรีย์ เลือก DN ก่อนแล้วค่อยเลือกเครื่องวัดอัตราการไหลเพื่อให้ช่วงวัด (range) มีความหมาย

สมการ

Qd = Q·k (อัตราการออกแบบ = ค่าเฉลี่ย × ตัวคูณยอด); Qs = Qd/86400; D = √(4·Qs/(π·v)); hf = 10,67·L·Qs^1,85/(C^1,85·d^4,87) (Hazen–Williams)

ที่ Q = 2000 m³/d k = 2,0 (สถานีบำบัด typical) v = 1,0 m/s L = 50 m C = 150 (UPVC/HDPE) น้ำสะอาด: Qd = 2000·2,0 = 4000 m³/d; Qs = 4000/86400 = 0,0463 m³/s; D = √(4·0,0463/(π·1,0)) = 0,243 m ≈ 243 mm → DN 250 (ISO 6708); v จริง = 0,0463/(π·0,125²) = 0,94 m/s (ในช่วง 0,6–1,5 m/s ✓); hf ≈ 0,15 m ต่อ 50 m

เลือกเครื่องวัดอัตราการไหล

DN ≤ 300 → SE10A (แบบแม่เหล็ก DN 10–300 24 V DC ±0,5 %); DN 2–2000 → SE11E; DN > 2000 → SE15 แบบเสียบ ควรใช้ 2 เครื่อง (1 ทำงาน + 1 สำรอง) สำหรับสายจ่ายสารต่อเนื่อง

ช่วงออกแบบ typical

ความเร็ว: น้ำสะอาด/process 0,6–1,5 m/s สารเคมี 0,5–1,0 m/s ค่าสัมประสิทธิ์ Hazen–Williams C: UPVC/HDPE 150 เหล็กกล้าไร้สนิม 140 ท่อเหล็กหล่อเคลือบซีเมนต์ 130 เหล็กเก่า 100 เสมอคูณตัวคูณยอด k (1,4–3,0) ก่อนคำนวณ

5 ข้อผิดพลาดการออกแบบ

1. ลืมตัวคูณยอด k: คำนวณจาก Q เฉลี่ย → ท่อไม่พอตอนชั่วโมงยอด
2. v นอกช่วง: > 1,5 m/s กัดกร่อน; < 0,6 m/s ตะกอนตก
3. ผิด C วัสดุ: ใช้ C=150 กับเหล็กเก่า → hf ต่ำกว่าจริง ปั๊มแรงดันไม่พอ
4. เลือกเครื่องวัดผิด DN: ช่วงวัดไม่ครอบคลุมอัตราแท้ → ความคลาดเคลื่อนใหญ่
5. ไม่คำนวณ hf: ปั๊มคอลัมน์ความดันไม่พอ → ดันสายไม่ได้

บทสรุป

สายจ่ายสาร: Qd = Q·k D = √(4·Qs/π·v) hf = 10,67·L·Qs^1,85/(C^1,85·d^4,87) รักษา v 0,6–1,5 m/s (น้ำ) เลือก DN มาตรฐาน ISO 6708 จับคู่ SE10A/SE11E และเสมอมีสำรอง