การคำนวณความดันเชิงทฤษฎี
ในการคำนวณความดันขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการอัดอากาศเข้าสู่ถังเก็บ ต้องเอาชนะทั้งความดันอากาศภายในถังที่มีอยู่เดิม และแรงดันไฮโดรสแตติกที่เกิดจากแนวระดับน้ำ
- ความดันสถิตของน้ำ:แรงดันสถิตที่เกิดจากน้ำพุสูง 20 เมตรมีค่าประมาณ 1.96 bar (สูตรคำนวณ: P=ρgh, ความหนาแน่นของน้ำประมาณ 1000 กก./ m³, ให้ค่าความเร่งโน้มถ่วงเท่ากับ 9. 8m /วินาที²)
- ความดันเกจปัจจุบันของถังเก็บ:ทราบแล้วว่าความดันเกจปัจจุบันของถังเก็บมีค่าเท่ากับ 1 bar。
ดังนั้น ค่าความดันต่ำสุดตามทฤษฎี ณ จุดฉีด จะเท่ากับผลรวมของทั้งสองค่า: 1.96 bar + 1 bar =2.96 bar. ซึ่งหมายความว่า แรงดันของอากาศอัดต้องมากกว่า 2.96 bar จึงจะสามารถเข้าสู่ด้านล่างของถังเก็บได้สำเร็จ
ความต้องการด้านแรงดันในงานวิศวกรรมจริง
ในการประยุกต์ใช้ทางอุตสาหกรรมจริง การตอบสนองเพียงแค่ความดันขั้นต่ำตามทฤษฎีนั้นยังไม่เพียงพอ เพื่อให้มั่นใจว่าอากาศอัดจะถูกฉีดเข้าสู่ระบบด้วยอัตราการไหลที่เหมาะสม และสามารถเอาชนะแรงต้านทานต่างๆ ในระบบได้ จึงจำเป็นต้องเผื่อความดันไว้ในระดับหนึ่งด้วย
- ความต้านทานของท่อและวาล์ว:อากาศที่ไหลผ่านท่อ ข้อศอก วาล์วกันย้อนกลับ และวาล์วควบคุมจะเกิดการสูญเสียความดัน โดยทั่วไปจึงจำเป็นต้องเพิ่ม 0.5 bar ถึง 1 bar ปริมาณส่วนเกิน
- ความผันผวนแบบไดนามิก:ในระหว่างกระบวนการอัดแก๊ส ระดับของเหลวอาจเปลี่ยนแปลง หรือความต้องการใช้ที่ปลายทางมีความผันผวน จึงจำเป็นต้องให้แรงดันแหล่งก๊าสมีความเสถียร
เมื่อพิจารณาอย่างรอบด้าน ขอแนะนำให้ตั้งค่าแรงดันการทำงานของการฉีดอากาศอัดไว้ที่3.5 bar ถึง 4.0 barระหว่างนั้น
การเลือกเครื่องอัดอากาศและคำแนะนำด้านความปลอดภัย
หลังจากกำหนดแรงดันที่ต้องการแล้ว การเลือกเครื่องอัดอากาศและการออกแบบระบบยังต้องคำนึงถึงประเด็นสำคัญดังต่อไปนี้:
- ความดันไอเสีย:ความดันลมออกพิกัดของเครื่องอัดอากาศคว่าสูงกว่าความดันทำงานของระบบเล็กน้อย ขอแนะนำให้เลือกความดันพิกัดที่ 7 bar หรือ 8 bar เครื่องอัดอากาศเชิงอุตสาหกรรมทั่วไป ผ่านวาล์วลดความดันเพื่อปรับให้ได้ตามค่าความดันเป้าหมาย เพื่อรับประกันการจ่ายลมที่มีเสถียรภาพ
- การจับคู่ทราฟฟิก:นอกจากแรงดันแล้ว อัตราการจ่ายลมของเครื่องอัดอากาศต้องสอดคล้องกับความต้องการของกระบวนการผลิต หากอัตราการไหลน้อยเกินไป จะทำให้ระยะเวลาในการฉีดลมยาวนานขึ้น และไม่สามารถบรรลุผลทางกระบวนการตามที่คาดหวังได้
- การป้องกันความปลอดภัย:ถังเก็บต้องติดตั้งวาล์วความปลอดภัยและมาตรวัดความดัน ค่าการตั้งแรงดันของวาล์วความปลอดภัยควรสูงกว่าแรงดันทำงานปกติ แต่ต่ำกว่าแรงดันออกแบบของถัง เพื่อป้องกันไม่ให้ถังเก็บเกิดภาวะเกินแรงดัน อันเนื่องมาจากการทำงานผิดพลาดหรือความขัดข้องของวาล์วลดความดัน
- การออกแบบป้องกันการไหลย้อนกลับ:ในแนวท่ออากาศอัดต้องติดตั้งวาล์วกันกลับ เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำที่มีความสูง 20 เมตรไหลย้อนเข้าสู่ระบบเครื่องอัดอากาศเมื่อเกิดความผันผวนของแรงดันอากาศหรือขณะหยุดเดินเครื่อง