การออกแบบระบบท่อทางวิศวกรรม

บทท่ี 5 การออกแบบระบบทอ่ สง่ ของเหลว

บทนีจ้ ะนาํ ทฤษฎีพ้ืนฐานจากบทที่ 4 มาใชใ้ นการออกแบบทอ่ สง่ ของเหลวท่ัวไป ซงึ่ อาจเป็น
การส่งจากจุดหน่ึงไปยังอกี จดุ หนึ่ง หรอื สง่ ไปหลายๆจุดก็ได้ หรอื เปน็ ระบบหมนุ เวยี นของเหลวกไ็ ด้
โดยลําดับเนอื้ หาจะเรม่ิ ทข่ี น้ั ตอนการออกแบบ จากนน้ั จึงลงไปในรายละเอียดของขน้ั ตอนสําคญั และ
จบดว้ ยตัวอย่างการออกแบบในกรณตี า่ งๆ

5.1 ข้ันตอนการออกแบบระบบสง่ ของเหลว

ในการออกแบบระบบส่งของเหลวจะต้องดูความต้องการที่ปลายทางเป็นสําคัญว่าต้องการ
ความดัน หรืออัตราไหลเท่าใด และดูว่าต้นทางมีอัตราการไหลและความดันเท่าใด จากนั้นจึง
ออกแบบระบบท่อให้ได้ตามความต้องการน้ันๆ ทั้งน้ีการออกแบบระบบท่อทางวิศวกรรมส่วนใหญ่
จะต้องทาํ บนแบบสถาปัตย์ของอาคารซึง่ กระบวนการออกแบบพอจะแจกแจงเป็นขนั้ ตอนได้ดังน้ี

ข้นั ที่ 1 ศกึ ษาขอ้ กําหนดของระบบทอ่ ชนดิ และสถานะของของไหลทต่ี ้องการสง่ อณุ หภมู ิ
และความดันของของไหล (ศึกษามาตรฐานทเี่ ก่ียวขอ้ งถ้าจําเป็น)

ข้ันที่ 2 กาํ หนดวสั ดุ กาํ หนดพกิ ัดความดนั -อณุ หภูมทิ ีเ่ หมาะสมสาํ หรบั อุปกรณป์ ระกอบ

ข้นั ที่ 3 ระบตุ ําแหนง่ และประเมินความตอ้ งการทีป่ ลายทางว่าตอ้ งการความดนั และอตั รา
ไหลเทา่ ใด

ข้ันท่ี 4 พจิ ารณาอตั ราไหลและความดันทต่ี ้นทางวา่ เพยี งพอหรอื ไม่ จาํ เป็นตอ้ งมกี ารเพิม่
ความดนั หรอื ไม่

  91

ข้ันที่ 5 ศึกษาแบบสถาปตั ย์ และออกแบบแนวทอ่ เบ้ืองตน้ วางตําแหนง่ ของวาลว์ และ
อปุ กรณ์ประกอบ

ขัน้ ท่ี 6 เลือกขนาดทอ่ ทเี่ หมาะสมสําหรบั สว่ นต่างๆในระบบท่อและคาํ นวณความดนั สญู เสยี
(รายละเอียดในหัวขอ้ 5.2)

ขั้นที่ 7 หากเป็นระบบทีใ่ ชค้ วามดันสงู หรือมภี าระอน่ื ๆ ต้องตรวจสอบความเคน้ เพอ่ื
กาํ หนดความหนาของทอ่ (รายละเอยี ดในหวั ขอ้ 5.3)

ขั้นที่ 8 เลือกปมั๊ หากตอ้ งมกี ารเพ่ิมความดนั (รายละเอยี ดในบทท่ี 6)

ข้ันท่ี 9 เขียนแบบระบบท่อ และผังอย่างง่ายของระบบ

ขั้นที่ 10 ปรับแก้ไขแบบใหเ้ ข้ากบั งานระบบอ่นื ๆ

ขน้ั ท่ี 11 ประเมินราคาคา่ กอ่ สรา้ ง

บทนจี้ ะเน้นทก่ี ารกาํ หนดขนาดทอ่ และการประเมินความดันตกในทอ่ เปน็ หลัก โดยจะลง
รายละเอียดในขัน้ ตอนที่ 6 และ 7 และขนั้ ตอนการเลอื กปม๊ั จะอธบิ ายในบทท่ี 6 ส่วนขนั้ ตอนอน่ื ๆ จะ
มีรายละเอยี ดตามลักษณะการใช้งานที่เก่ยี วขอ้ งในบทถดั ๆไป

5.2 การกําหนดความหนาของทอ่

ในงานความดนั ตาํ่ ทัว่ ๆไปเชน่ ท่อประปาในอาคาร สามารถใชท้ อ่ สเกดลู 40 ไดโ้ ดยไม่ตอ้ งมี
การคํานวณ แต่ทอ่ อตุ สาหกรรมทตี่ อ้ งรับความดนั และอุณหภมู สิ ูง หรอื ทอ่ ทตี่ อ้ งรับภาระจาก
ภายนอกจะตอ้ งมีการตรวจสอบความเค้นภายในทอ่ โดยหวั ขอ้ นี้จะกล่าวถงึ เฉพาะความเค้นเนื่องจาก
ความดันภายในท่อท่ีเรยี กวา่ ความเคน้ วงรอบ (Hoop stress) ด้วยการสมดุลแรงแบบภาชนะความดัน
ผนงั บางจะไดส้ มการของความเคน้ วงรอบเป็น

σθ = pD (5.1)
2t

92  

เมอื่
σθ คอื ความเคน้ วงรอบ (Pa)

p คอื ความดันภายในท่อ (Pa)
D คือเสน้ ผา่ นศูนย์กลางภายในของทอ่ (mm)
และ t คือความหนาของทอ่ (mm)

สมการ (5.1) เรียกว่าสมการของบาร์โลว (Barlow equation) ซ่ึงเป็นพื้นฐานของการ

คํานวณความเค้นในท่อทม่ี ีผนังหนา โดยมาตรฐานที่เป็นท่ียอมรับในการออกแบบท่อได้แก่มาตรฐาน

ASME B31 ซึ่งประยุกต์สมการของบาร์โลวสําหรับใช้ในการตรวจสอบความหนาของผนังท่อได้เป็น

สมการ 5.2

tmin = 2( pD py ) + A (5.2)
SE +

เม่ือ

tmin คอื ความหนาขนั้ ตา่ํ ของท่อ (mm)
p คอื ความดันภายในท่อ (Pa)

D คอื เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางภายในของทอ่ (mm)

S คา่ ความเคน้ ทย่ี อมให้วัสดุรบั ได้ (Pa)

E คอื ตวั ประกอบคุณภาพ

y คือตัวประกอบอณุ หภูมิ

และ A คอื ระยะเผอื่ สาํ หรบั ความผดิ พลาดในการผลติ การทาํ เกลียว การเซาะร่อง และ การกดั

กรอ่ น (mm) ทั้งนรี้ ายละเอยี ดของตวั ประกอบท้ังหมด หาดไู ดใ้ น ASME B31.1

ASME B31 ระบุให้ค่าความเค้นที่ยอมรับได้มีค่า 25% ของค่าความต้านทานความเค้นดึงต่ํา
ที่สุด (Minimum tensile stress) ซึ่งคา่ S ของทอ่ เหลก็ ASTM A53 แสดงในภาคผนวก ข.

  93

5.3 การกาํ หนดขนาดทอ่ สง่ ของเหลวและการประเมนิ ความต้องการความดนั

การกําหนดขนาดท่อมีข้อแนะนําเบื้องต้นคือควรออกแบบให้ความเร็วของการไหลอยู่ในช่วง
1.2 – 2.4 m/s โดยพจิ ารณาในรายละเอยี ดตามตารางที่ 5.1 ซ่ึงถ้าช้ากว่านน้ั จะใชท้ อ่ ใหญ่เกินไปเป็น
การสน้ิ เปลือง (เวน้ แตเ่ ปน็ การออกแบบเพอ่ื เผ่ือการขยายระบบในอนาคต) ส่วนถา้ เร็วกว่าน้ันจะทําให้
ความดันตกมาก ท่อสกึ หรอเร็ว (ดตู ารางท่ี 5.2) และอาจมีเสียงดัง นอกจากน้ีขนาดท่อยังมีผลต่อการ
กําหนดความเร็วด้วย เน่ืองจากที่การไหลเร็วเท่ากัน ความดันลดในท่อขนาดเล็กจะสูงกว่าท่อขนาด
ใหญ่ ตารางท่ี 5.3 และ 5.4 จึงให้ค่าแนะนําสําหรับความเร็วของการไหลในท่อและความเร็วของๆ
ไหลทางดา้ นดูดของป๊ัมตามขนาดท่อ ทงั้ นข้ี อ้ มลู ความเรว็ ท่แี นะนาํ ในตารางที่ 5.2 และ 5.3 อา้ งอิงกบั
ท่อเหล็กเหนียวเป็นหลัก หากใช้งานในท่อท่ีมีผิวเรียบกว่า และ ต้านทานการสึกกร่อนได้ดีกว่า เช่น
ท่อสเตนเลส อาจใช้ความเรว็ สงู กวา่ ท่รี ะบุในตารางได้บา้ ง

ตารางท่ี 5.1 ความเรว็ ท่ีเหมาะสมของนา้ํ ในท่อส่วนตา่ งๆ
(Carrier, 1965 ร่วมกบั Crane, 1985)

ประเภทของทอ่ และของไหล ความเรว็ (m/s)
ทอ่ ทางส่งของป๊มั นํ้า 2.4 – 3.6
ทอ่ ทางดูดของปมั๊ นาํ้ 1.2 – 2.1
ท่อนาํ้ ทงิ้ (Drain pipe) 1.2 – 2.1
ทอ่ รว่ ม (Header) 1.2 – 4.6
ท่อในเมนแนวดงิ่ (Riser) 0.9 – 3
ท่อนํา้ ทว่ั ไป 1.2 – 3
ท่อสง่ นา้ํ ประปา 0.9 – 2.1
ท่อเติมนํ้าสาํ หรบั หมอ้ ไอนา้ํ 2.5 – 4.6

94  

ตารางท่ี 5.2 ความเร็วสูงสดุ ในระบบทอ่ เพอื่ ใหเ้ กดิ การสึกหรอในอตั ราทเี่ หมาะสม

(Carrier, 1965)

ชว่ั โมงการใชง้ านตอ่ ปี* ความเรว็ สูงสดุ (m/s)

1,500 3.66

2,000 3.51

3,000 3.35

4,000 3.05

6,000 2.74

8,000 2.44

*หมายเหตุ 1 ปี มี 8,760 ชม.

ตารางที่ 5.3 ความเรว็ ของน้าํ ท่ีเหมาะสมสําหรับท่อขนาดตา่ งๆ
(BEE, 2004)

ขนาดทอ่ DN ความเร็วทเี่ หมาะสม (m/s)
(mm)
ท่อท่วั ไป ทอ่ ทางดดู ของปั๊ม
25
50 1.00 0.50
80
100 1.10 0.50
150
200 1.15 0.50
250
300 1.25 0.55

1.50 0.60

1.75 0.75

2.00 0.90

2.65 1.40

นอกจากเกณฑ์ความเร็วดังกล่าวผู้ออกแบบยังต้องคํานึงถึงความดันตกในระบบ ซ่ึงไม่มี
เกณฑ์ตายตัวขนึ้ อยกู่ ับสภาพการใช้งาน ดงั น้นั สามารถพิจารณาแนวทางการออกแบบไดส้ องกรณีคือ

  95

กรณีท่ี 1 ผู้ออกแบบไม่มีข้อกําหนดด้านความดันตก ให้ออกแบบโดยกําหนดความเร็วในท่อให้อยู่
ในช่วงที่เหมาะสม แล้วจึงคํานวณความดันตกในท่อ กรณีน้ีใช้กับระบบท่อที่มีความยาวไม่มาก (เช่น
ระยะทางรวมตํา่ กว่า 50 เมตร) ข้ันตอนการกําหนดขนาดทอ่ เป็นดงั น้ี

1. หาอตั ราการไหลในส่วนต่างๆของทอ่
2. กาํ หนดขนาดทอ่ ในส่วนต่างๆให้ความเร็วในการไหลอยใู่ นชว่ ง 1.2 - 2.4 m/s
3. คํานวณความดนั ตกจากความยาว ขนาดทอ่ และอตั ราการไหลในชว่ งต่างๆ

ในการกําหนดขนาดท่อในส่วนต่างๆ ตามข้ันตอนที่สองบางคร้ังอาจออกแบบให้ความเร็ว
น้อยกวา่ 1.2 เมตรตอ่ วนิ าทีในท่อขนาดเลก็ ท่มี ีความยาวมาก เนอื่ งจากความดันตกในท่อขนาดเล็กจะ
มคี า่ สูงกว่าท่อขนาดใหญท่ ่ีความเรว็ ในการไหลเท่ากัน

กรณีท่ี 2 ผอู้ อกแบบมตี ัวเลขของความดันตกท่ียอมให้เกิดในระบบท่ออยู่แล้ว จะสามารถสร้างตาราง

การเลือกขนาดท่อได้ ดังนี้

1. วัดความยาวของเสน้ ทางวิกฤติ (ระยะทางจากต้นทางไปยังปลายทางคาดว่าจะมคี วาม

ดันตกมากท่สี ดุ เช่น จุดที่ไกลท่ีสดุ หรือสงู ที่สดุ ของระบบท่อ), L

2. คิดความยาวท่อเทียบเท่ายาวข้ึนอีก 25% - 50% เพ่ือเผ่ือความดันสูญเสีย โดยถ้า

ระบบทอ่ มีระยะทางยาวแต่เดินเปน็ เสน้ ตรงไม่คดเคี้ยวมักเผอ่ื ที่ 25% แต่หากระบบท่อมี

ระยะทางน้อย แต่คดเค้ียวจะเผ่ือท่ี 50 % ทั้งนี้หากผู้ออกแบบมีข้อมูลของโครงสร้างท่ี

แม่นยําอาจทาํ การคํานวณโดยละเอยี ดตามตวั อย่างในหัวข้อ 4.3 กไ็ ด้

LEQ = L + (25% − 50%) (5.2)

3. คํานวณอัตราความดนั ตก ตอ่ ระยะทาง 100 เมตรจาก

Δp = hL ×100 (5.3)
LEQ

4. ลากเส้นแนวนอนบนกราฟ 4.11 เพื่อสร้างตารางการออกแบบ ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการ

ให้อัตราความดันตก Δp ไม่เกิน 4 m/100m ให้ลากเส้นแนวนอนในกราฟความดันตก

เพือ่ หาอัตราไหลสูงสดุ ของท่อขนาดตา่ งๆ ท้งั นใี้ หค้ วามเร็วไม่เกนิ 2.4 m/s (ดูรปู 5.1)

5. หาอัตราการไหลในสว่ นต่างๆของทอ่

6. กาํ หนดขนาดท่อในสว่ นตา่ งๆตามความสามารถของทอ่ ทไี่ ด้จากขอ้ 4

7. คํานวณความดนั ตกท่แี ท้จรงิ จากความยาว ขนาดทอ่ และอตั ราการไหลในชว่ งต่างๆ โดย

ใช้กราฟ 4.11 หรอื ตารางเอกเซล

96  

    97 รปู ท่ี 5.1 ตวั อยา่ งการกาํ หนดอัตราไหลสูงสดุ ของทอ่ ขนาดตา่ งๆ
เพือ่ ใหอ้ ตั ราความดนั ตกไม่เกนิ 4 m/100m

ดว้ ยวิธีการตามตวั อย่างในรปู ที่ 5.1 สามารถนาํ ขอ้ มลู มาเขียนเป็นตารางอัตราไหลสูงสดุ ของ
ท่อขนาดต่างๆเพอ่ื ใชใ้ นการออกแบบด้วยเกณฑอ์ ตั ราความดันตกได้ดังตารางที่ 5.4

ตารางที่ 5.4 อตั ราไหลสงู สุดในทอ่ นํ้าสเกดลู 40 ทอ่ี ตั ราความดันตกตา่ งๆ

ขนาดระบุ 3 m/100m อัตราไหลสูงสุด (lpm) ท่อี ตั ราความดันตกตา่ งๆ 7 m/100m
DN 4 m/100m 5 m/100 m 6 m/100m
(mm)

15 6 7 8 8 9

20 13 15 17 18 20

25 25 29 32 36 39

32 50 58 65 72 78

40 78 91 102 113 122

50 152 177 200 220 237

65 252 293 330 364 393

80 434 500 567 625 676

100 890 1,000 1160 1183 (1,280) 1183 (1,385)

125 1620 1,850 1,850 (2,100) 1,850 (2,320) 1,850 (2,320)

150 2620 2,700 (3,045) 2,700 (3,350)

200 4,600 (5,800)

250 7,300 (9,100)

300 10,400 (13,000)

350 12,500 (15,700)

400 16,400 (20,500)

500 25,800 (32,300)

* คดิ ที่ความเร็วไม่เกนิ 2.4 m/s ยกเวน้ ตวั เลขในวงเล็บคิดทค่ี วามเร็วไมเ่ กนิ 3 m/s

98  

ตวั อยา่ ง 5.1
ต้องการเติมน้าํ ในถงั สงู ที่มีความจุ 4 m3 ในรูปที่ 5.3 เพ่ือไม่ให้น้ําในถังมีน้อยกว่า 1 m3 โดย

การใช้น้ําจะทุก 1 ชม. ใช้ครั้งละ 10 นาทีอัตราการใช้น้ําเฉล่ียจากถังคือ 500 lpm ต้องการความ
ดัน 0.5 บารท์ ี่จุด B จงกําหนดขนาดทอ่ และหาความดันท่ีต้องการทีต่ ้นทาง ให้คดิ ความดันตกในข้องอ
และวาลว์ เปน็ 25% ของความดันตกในท่อตรง

วิธที าํ
ข้นั แรกต้องหาอตั ราการเติมน้ําทต่ี อ้ งการ โดยแบง่ พจิ ารณารอบการใชง้ าน 1 ช่วั โมงเป็นสอง

ช่วงคอื
ช่วงที่มีการใช้นํ้า อัตราการใช้ 500 lpm ในเวลา 10 นาที จะใช้นํ้า 5 m3 แต่มีน้ํา
ให้ใช้ได้ 3 m3 ดังนั้นต้องเติมนํ้า 2 m3 ในเวลา 10 นาทีเพื่อรักษาปริมาณน้ําในถัง
ไม่ใหต้ า่ํ กวา่ 1 m3 คดิ เป็นอตั ราการไหล 200 lpm
ชว่ งทไ่ี ม่มกี ารใช้นํา้ ถา้ นํา้ ในถงั อย่ใู นระดับตาํ่ ทสี่ ุดคอื มนี ํ้าอยู่ 1 m3 จะตอ้ งเติมน้าํ 3
m3 ในเวลา 50 นาที คดิ เป็นอัตราการไหล 60 lpm

  99

พบว่าอตั ราการเติมน้ําสูงสดุ เกดิ ขึน้ ทชี่ ว่ งการใช้นาํ้ คอื 200 lpm ดงั นั้นออกแบบขนาดทอ่
สาํ หรับอตั ราการไหลค่าน้ี
ต่อไปพิจารณาวิธีการเลือกขนาดท่อ พบว่าไม่มีข้อกําหนดด้านความดันตก ฉะน้ันใช้ข้ันตอนการ
กําหนดขนาดท่อตาม กรณีที่ 1 ในหัวข้อ 5.2 โดยกําหนดขนาดท่อตามตาราง 5.4 พบว่าท่อ DN50
สามารถรองรับอตั ราการไหลได้ 237 lpm ทอ่ี ตั ราความดันตก 7 m/100m

ดงั นน้ั เลอื กใชท้ อ่ DN50 ตอบ

จากน้นั ทาํ การคาํ นวณความดันตกในทอ่ โดยพจิ ารณา ท่ีอตั ราไหล 200 lpm ในทอ่ DN50
พบวา่ นํา้ จะไหลทีค่ วามเรว็ 1.54 m/s และมีอตั ราความดนั ตก 5.04 m/100 m
จากแบบพบวา่ ระบบทอ่ มคี วามยาว L = 91 m
เผ่ือ 25% สําหรบั ความดนั สญู เสยี ในขอ้ งอและวาลว์ คดิ เป็นความยาวเทียบเท่า

Leq = 91x1.25 = 114 m
ดังนนั้ ความดนั ตกในทอ่ hL = 5.04 x 114 / 100 = 5.75 m

ความดนั ทต่ี อ้ งการท่ีต้นทาง pA = pB + zB + hL
= 5.1 + 40 + 5.75
ตอบ
= 50.85 m.WG.

= 4.99 barG

100 

ตวั อย่าง 5.2
จะกําหนดขนาดท่อนํ้าจากถังสูง 30 m มายังโรงงาน ซ่ึงอยู่ห่างกัน 200 m โดยให้ความดัน

หลงั มาตรวัดน้ําหน้าโรงงานมคี ่าไมต่ ่ํากวา่ 2 barG เมอ่ื มีการใช้นํ้า 2000 lpm ให้คิดเผื่อความยาวท่อ
อีก 25% สาํ หรบั ความดันสญู เสียในขอ้ ต่อและวาล์ว

วธิ ที าํ
เน่อื งจากมขี อ้ กาํ หนดด้านความดนั ต้นทางและปลายทางทีช่ ัดเจน การกําหนดขนาดทอ่ จึงเป็นตาม
ตาม กรณีที่ 2 ในหัวขอ้ 5.2

ถงั สูง 30 m เท่ากับมีความดนั ทีต่ น้ ทาง = 30 m.WG.

ความดันท่ีตอ้ งการทีป่ ลายทางคือ = 2 barG

คิดเปน็ เมตรน้าํ = 20.4 m.WG.

เฮดของความเร็วมคี ่าน้อยมาก ดงั นั้นความดันตกทอ่ี นุญาตให้เกิดในทอ่ คอื

30 - 20.4 = 9.6 m.WG.

ความยาวท่อ = 200 m.

เผอื่ ความยาวท่ออีก 25% สําหรบั ความดันสญู เสยี ในขอ้ ตอ่ และวาลว์

ความยาวเทยี บเทา่ = 200x1.25 = 250 m.

คิดเป็นอัตราความดนั ตก = 9.6/250x100 = 3.84 m/100m.

  101

ลากเสน้ อตั ราความดนั ตก 3.84 m/100m. ลงในกราฟตดั กบั อตั ราการไหล 2000 lpm จะ
ไดจ้ ดุ ตดั ทใ่ี กล้เคยี งกบั ท่อขนาด DN125 ตามรูปด้านลา่ ง อยา่ งไรก็ตามถา้ เลือกใชท้ อ่ DN125 จะมี
อตั ราความดันตกเกินคา่ ทก่ี ําหนดไปเลก็ นอ้ ย และจะมคี วามเร็วเกิน 2.4 m/s

ดังนั้นเลอื กใชท้ อ่ ขนาดถดั ไป คือ DN150 ตอบ

ัอตราความดันตก (m.WG./100m)

อตั ราไหล (lpm)

เม่ือเลอื กใชท้ อ่ ขนาด DN150 อตั ราความดนั ตกจะมีค่าเปน็ 2 m/100m. ทําใหค้ วามดนั ที่หน้า
โรงงานเมอื่ มอี ตั ราการไหล 2000 lpm มคี า่ เป็น 25 m.WG.

102 

ตัวอย่าง 5.3
ระบบท่อส่งนํ้าสําหรับกระบวนการผลิตในโรงงานสองช้ันมีความต้องการใช้นํ้าจุดละ 20

lpm ทค่ี วามดนั 1.5 barG กอ่ นออกจากวาล์ว จุดใช้นํ้าท่ีชั้น 1 และชั้น 2 มีจํานวนเท่ากัน นับรวมได้
30 จุด ท่อน้ําเดินอยู่ในระดับตํ่าจากเพดาน 1 เมตร และด่ิงลงมาท่ีจุดใช้งานซ่ึงอยู่สูงจากระดับพ้ืน 1
เมตร

ในภาพรวมมีโอกาสใช้นํ้าพร้อมกัน 80% ของจํานวนจุดใช้น้ําทั้งหมดคิดเป็น 480 lpm และ
ในแต่ละช้นั มโี อกาสใช้นํ้าพร้อมกนั 80% และในแต่ละกิ่งย่อยมีโอกาสใชง้ านพร้อมกันทัง้ 5 จดุ นํ้าถูก
ส่งขึ้นจากถงั ใต้ดนิ ดว้ ยปม๊ั ซึง่ สรา้ งความดนั ได้ 32 m.WG. ท่ี อตั ราไหล 480 lpm

ใหค้ ดิ เผื่อความยาวทอ่ อกี 25% สําหรบั ความดนั สูญเสยี ในข้อตอ่ จงกาํ หนดขนาดท่อทั้งหมด

วิธที ํา
ตัวอย่างน้ีตรงกับกรณีที่ 2 ในหัวข้อ 5.2 เน่ืองจากทราบความดันที่ต้นทางและปลายทาง จึง

สามารถคํานวณความดันตกที่ยอมให้เกิดขึ้นได้โดยคิดที่ระยะทางวิกฤติจากจุด A ถึงจุด I ในรูปถัดไป
ได้โดยประมาณว่าเฮดของความเร็วมีค่าเปล่ียนแปลงไม่มากนักเม่ือเทียบกับเฮดส่วนอ่ืน ในสมการ
สมดุลพลงั งาน (สมการ 4.5) ดงั นี้

  103

zA + pA + v 2 = zI + pI + v 2 + hL
ρg A ρg I

2g 2g

(0) + (32) + (0) = (8) + (15.30) + (0) + hL

hL = 8.7 m.WG.

เมอ่ื ร้คู วามดันตกทีย่ อมใหเ้ กดิ ขน้ึ กส็ ามารถดําเนินการตามขัน้ ตอนการออกแบบคอื
1. หาความยาววิกฤต,ิ L ซง่ึ ในกรณนี ี้เปน็ เส้นทางจากจดุ A ถงึ จดุ I โดยคดิ วา่ ความสงู ของ
จดุ I อยทู่ ่ี 1 เมตรจากพ้ืนชน้ั 2 ได้ระยะทางรวม

L = 10 + 50 + 30 + 20 + 20 + 50 + 2 = 182m

2. คิดความยาวทอ่ เทียบเทา่ ยาวข้นึ อกี 25% เพอ่ื เผอ่ื ความดนั สูญเสยี ในขอ้ ตอ่
104 

LEQ = 182 + 25% = 227.5 m

3. คํานวณอัตราความดันตกตอ่ ระยะทาง 100 m จาก

dp = hL ×100 = 8.7 ×100 = 3.82 ≈ 4 m/100m
LEQ 227.5

4. ลากเสน้ แนวนอนบนกราฟ 4.11 (ดูรูป 5.2) เพ่อื สรา้ งตารางการออกแบบสาํ หรบั dp ไม่
เกิน 4 m/100m ไดต้ ารางเชน่ เดียวกับตาราง 5.4

อตั ราไหลสูงสดุ ขนาดระบุ - DN ความเรว็ อตั ราความดันตก
(lpm) (mm) (m/s) (m/100m)

7 15 0.6 3.94
15 20 0.7 3.95
29 25 0.9 4.00
58 32 1.0 3.99
91 40 1.2 3.99
177 50 1.4 3.99
293 65 1.5 3.98
500 80 1.7 3.92

  105

5. หาอตั ราการไหลและความยาวของท่อสว่ นต่างๆไดด้ ังนี้

Section อตั ราไหลรวม สัดส่วน อตั ราไหล ความยาว
การใช้ ออกแบบ
(lpm) (lpm) (m)
A-B 600 80% 6
B-C 300 80% 480 84
C-D 200 100% 240 20
D-E 100 100% 200 30
E-F 80 100% 100 10
F-G 60 100% 80 10
G-H 40 100% 10
H-I 20 100% 60 12
40
20

6. กําหนดขนาดท่อในสว่ นต่างๆตามตารางทสี่ รา้ งข้ึนในขอ้ 4 และคาํ นวณความดนั ตกได้

ดังนี้

Section อตั ราการ ความยาว ขนาดทอ่ ความเรว็ ความดันตก

ไหล DN

ออกแบบ

(lpm) (m) (mm) (m/s) m/100m m

A-B 480 6 80 1.677 3.63 0.22

B-C 240 84 65 1.263 2.73 2.29

C-D 200 20 65 1.052 1.94 0.39

D-E 100 30 50 0.770 1.37 0.41

E-F 80 10 40 1.015 3.13 0.31

F-G 60 10 40 0.761 1.83 0.18

G-H 40 10 32 0.711 2.00 0.20

H-I 20 12 25 0.598 2.02 0.24

รวม 4.25

106 

7. ทําการปรับขนาดท่อเพ่ือให้สะดวกในการติดตั้งโดยคิดท่อในส่วน D ถึง I ให้มีขนาด

เดียวกันเพ่ือให้เป็นเหมือนท่อร่วม (หากไม่ต้องการปรับขนาดสามารถขั้นตอนนี้ไปได้) และ

คาํ นวณความดนั ตกจรงิ ไดด้ ังนี้

Sectio อตั ราการ ความยาว ขนาดทอ่ ความเร็ว ความดันตก

n ไหล DN

ออกแบบ

(lpm) (m) (mm) (m/s) m/100m m

A-B 480 6 80 1.677 3.63 0.22

B-C 240 84 65 1.263 2.73 2.29

C-D 200 20 65 1.052 1.94 0.39

D-E 100 30 40 1.268 4.77 1.43

E-F 80 10 40 1.015 3.13 0.31

F-G 60 10 40 0.761 1.83 0.18

G-H 40 10 40 0.507 0.87 0.09

H-I 20 12 25 0.598 2.02 0.24

รวม 5.15

8. ท่อยอ่ ยในสว่ นอนื่ ๆ ให้ยดึ ตามขนาดจาก D ถึง E โดยทอ่ ทดี่ ิง่ ลงยงั จดุ ใชง้ านทัง้ 30 ทอ่ ใช้
ขนาด DN25 เหมือนกนั หมด ขนาดทอ่ ท้ังหมดเขยี นลงในแบบไดด้ งั รูปดา้ นลา่ ง

  107

จากการออกแบบขา้ งต้นจะเห็นได้วา่ ค่าความดันตกจรงิ จะตํ่ากว่าคา่ ที่ตง้ั ไวเ้ สมอ เนอ่ื งจาก
การเลือกขนาดทอ่ ตามตารางทม่ี ักมีการปัดขึ้น นอกจากน้ใี นการใชง้ านจริงจะพบวา่

• หากปลายท่อทางออกไม่มีวาลว์ ติดอยู่นาํ้ จะออกที่ทางออกที่ใกลท้ อ่ สดุ ดว้ ยอตั ราการไหลสงู
กว่าค่าทีต่ ้องการมาก และ ในจุดวกิ ฤตจิ ะมอี ตั ราการไหลตา่ํ กวา่ คา่ ท่ีตอ้ งการมาก หรอื อาจไม่
มนี ้ําวิ่งไปถงึ เลย

• ในกรณีท่กี ลา่ วขา้ งตน้ ป๊ัมจะไมไ่ ด้ทํางาน ณ จุดทอ่ี อกแบบอตั ราการไหลรวม และความดันที่
ป๊มั ทําไดจ้ ะไมเ่ ท่ากบั ทอ่ี อกแบบ ซง่ึ จุดทํางานจริงข้ึนอยู่กับเสน้ โคง้ ความตา้ นทานของระบบ
และเส้นโคง้ สมรรถนะของป๊มั ดงั รายละเอียดในบทตอ่ ไป

• การใช้งานจรงิ จะต้องมวี าลว์ ท่ปี ลายท่อเพอ่ื ปรับสมดุลของความดนั ใหม้ คี วามดันตกจากจุด A
ถงึ ทางออกจากวาลว์ ท่ีปลายทอ่ แตล่ ะท่อมีค่าเทา่ กนั จึงจะมีอตั ราไหล 20 lpmเท่ากันทุกท่อ
โดยวาล์วที่ปลายท่อท่ีอยู่ใกล้จะต้องถูกหรี่ ขณะที่วาล์วที่ปลายท่อที่อยู่ไกลจะต้องถูกเปิด
กว้าง ซงึ่ การปรับวาล์วเหล่าน้ีเรียกว่าการปรับสมดุลการไหล ซ่ึงจะมีความสําคัญมากในการ
หมุนเวียนของเหลวในระบบใหญ่ๆ เช่นระบบปรับอากาศแบบรวมศูนย์ที่ใช้น้ําเย็นเป็น
ตัวกลาง (Chilled Water System) ซ่ึงความสามารถในการทําความเย็นของเคร่ืองจ่ายลม
เย็น (Air Handling Units) แต่ละเคร่ืองจะข้ึนอยู่กับอัตราการไหลโดยตรง ทั้งน้ีรายละเอียด
เร่อื งระบบนา้ํ เย็นเพื่อการปรับอากาศ รวมท้ังการปรับสมดุลการไหลอยใู่ นบทที่ 9

108 

ตวั อย่าง 5.4
จงกําหนดขนาดทอ่ สําหรบั ระบบน้าํ หล่อเย็นสาํ หรบั เครื่องทํานํา้ เย็นขนาด 100 ตันความเย็น

และคาํ นวณความดันทปี่ มั๊ ต้องเพ่ิมให้กับระบบ กาํ หนดให้ใชอ้ ตั ราการหมนุ เวยี นน้าํ เย็น 9 ลติ รต่อนาที
ตอ่ 1 ตันความเยน็ และต้องการความดนั 1 barG ท่จี ดุ B.

รูปที่ 5.9 ระบบน้ําหล่อเยน็

วิธที าํ

อตั ราการไหลทรี่ ะบบตอ้ งการคือ 9 lpm/tonR x 100 tonR = 900 lpm

เนื่องจากระบบทอ่ มอี ตั ราการไหลทค่ี งทีต่ ลอดเสน้ ทอ่ จึงใชข้ นาดทอ่ ทางส่งและทางกลบั เทา่ กันโดยคดิ

ความยาวรวมจากรปู ไดด้ ังน้ี

ความยาวทอ่ ดา้ นส่ง = 6 + 40 + 10 + 2.5 = 58.5 m

ความยาวท่อดา้ นกลบั = 6 + 40 + 10 + 1 = 57 m

ความยาวรวม = 115.5 m

เผือ่ ขอ้ ตอ่ และวาลว์ อกี 25% คดิ เป็นความยาวเทียบเทา่ = 115.5 x 1.25 = 144 m

  109

กําหนดขนาดท่อสําหรับความดันตก 4 m/100m ด้วยตาราง 5.4 ได้ขนาดท่อ DN100 ซึ่งเมื่อใช้
กราฟ 4.11 พบว่า ท่ี 900 lpm จะมีอัตราความดันตกจริง 3.06 m/100m คิดเป็นความดันตกในท่อ
3.06 x 144 / 100 = 4.41 m.WG.
ความดนั รวมทต่ี อ้ งเพิ่มให้ระบบ = ความดันตกในทอ่ + ความดนั ตกในเครอ่ื งทํานํ้าเยน็ +

เฮดของความสูง + ความดนั ทตี่ อ้ งการทจ่ี ุด B
= 4.41 + 7 + 1.5 + 10.2 = 23.1 m.WG.
ขอ้ สงั เกตจากตัวอยา่ งนี้คอื
• ในการเลอื กปั๊มไม่มกี ารคดิ เฮดของความสงู เนื่องจากเปน็ การหมุนเวยี นนํ้าแบบครบวงจร
• ในการตดิ ต้ังตอ้ งมกี ารเตมิ นํา้ ในทอ่ ให้เต็มทงั้ สองด้านกอ่ นป๊ัมจงึ เริม่ ทํางานได้
• การวางปม๊ั ไว้ที่ระดบั EL.40 หรอื EL.0.0 มีผลเหมอื นกนั ในการคาํ นวณความดนั ทตี่ อ้ งการ
แตก่ ารวางปม๊ั ไว้ท่ี EL.0.0 จะทําให้ความดันภายในปม๊ั สูงกวา่ กรณีวางที่ระดับ EL.40
ประมาณ 4 bar(g) เนอ่ื งจากน้ําหนกั ของนํา้ ในท่อทกี่ ดลงมา
• ในระบบนา้ํ หลอ่ เย็น หรอื ระบบน้าํ ใดๆท่มี อี ณุ หภูมสิ งู และเปิดสบู่ รรยากาศ วศิ วกรอาจเลอื ก
ขนาดทอ่ ใหญข่ น้ึ อีกหนง่ึ ขนาด (DN125) เพ่ือรับกับการเกิดตะกรนั ที่ผิวทอ่ ทําให้ทอ่ มขี นาด
ภายในเล็กลงเมอื่ ผา่ นการใชง้ านเป็นเวลานาน

110 

แบบฝกึ หดั
5.1) จงออกกาํ หนดขนาดทอ่ ท่ีเหมาะสมสาํ หรับท่อสง่ นํ้าในรปู อตั ราการไหลทต่ี อ้ งการคอื 200 gpm
โดยปม๊ั ทําความดันได้ 5 bar ท่ีอตั ราการไหลดังกลา่ ว ให้เผือ่ ความดันลดในขอ้ ตอ่ ต่างๆไวท้ ี่ 25% ของ
ความยาวท่อ และใหเ้ หลอื ความดนั ที่ปลายทอ่ 0.5 barG

20 เมตร

ขปนาัมด ? 40 เมตร
1.5 เมตร
ขนาด?

  111

5.2) จงกําหนดขนาดท่อท้ังหมด และ คํานวณเฮดท่ีต้องการจากปั๊มสําหรับการใช้งาน 100% โดย
ต้องการให้ความดันนํ้าก่อนทางออกในทุกจุดมีค่าไม่ตํ่ากว่า 0.5 barG ใช้อัตราความดันตก
5m/100m ในการออกแบบ และให้เผ่ือความดันสูญเสียในข้อต่อและวาล์วเป็น 25% ของการ
สูญเสียในทอ่ ตรง

10m

EL. 40.0

EL. 30.0 1500 LPM 900 LPM
EL. 20.0 900 LPM
EL. 10.0 900 LPM

900 LPM
EL. 0.0

25m 20m 20m
Pump head = _______ m.WG.

112 

บทท่ี 6 การเพิม่ ความดนั ดว้ ยปม๊ั

ป๊ัมเป็นอุปกรณ์สําคัญในระบบท่อ การออกแบบระบบท่อและการเลือกปั๊มควรทําไปพร้อมๆ
กัน เพือ่ ทําใหส้ ามารถเลอื กป๊ัมใหท้ าํ งานทป่ี ระสทิ ธภิ าพสูงสุด

6.1 ความรพู้ ้นื ฐานเกี่ยวกับปมั๊

ปั๊มมีหลากหลายชนิดซ่ึงแต่ละชนิดถูกออกแบบสําหรับการใช้งานที่แตกต่างกันดังกล่าวไว้
แล้วในหัวข้อ 2.5 พลังงานท่ีใส่เข้าไปในปั๊มจะถูกถ่ายเทสู่ของเหลวในรูปของความดันและอัตราการ
ไหล ดังรูปท่ี 6.1 โดยความดันท่ีป๊ัมสร้างข้ึนจะสมดุลกับความดันสูญเสียจากแรงเสียดทานในท่อและ
อปุ กรณป์ ระกอบ บวกกับแรงตา้ นในรูปของความสงู ทีต่ อ้ งป๊มั ขึน้ โดยความสัมพนั ธท์ างทฤษฎีระหว่าง
กาํ ลังกับความดันและอตั ราการไหลจะเป็นตามสมการ (6.1)

รปู ที่ 6.1 การเปลยี่ นกาํ ลังท่ีใส่เขา้ ปัม๊ เปน็ ความดนั และอตั ราการไหลของของไหล

  113

E fluid = Q ⋅ Δp (6.1)

เมอื่ E fluid คอื กาํ ลังที่ปม๊ั ส่งใหข้ องเหลว (Watts)
Q คอื อตั ราการไหล (m3/s)
Δp คอื ความดนั ทป่ี มั๊ เพิม่ ให้กับของเหลว (Pa)

ในทางปฏิบัติป๊ัมจะมีประสิทธิภาพไม่ถึง 100% ดังน้ันกําลังที่ต้องใส่ให้ป๊ัม (กําลังที่ใช้ในการ
หมุนเพลาของปม๊ั ) จงึ มากกว่าคา่ จากสมการ (6.1) คือ

E shaft = Q ⋅ Δp (6.2)
η pump

เมื่อ ηpump คือประสิทธิภาพของป๊ัมซึ่งจะแปรผันตามจุดทํางานของป๊ัมดังจะกล่าวถึงต่อไป ทั้งนี้ปั๊ม

ส่วนใหญ่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ซ่ึงหากจะประเมินกําลังไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้จะต้องหารสมการ (6.2)

ดว้ ยประสทิ ธิภาพของมอเตอรด์ ว้ ย

ความเรว็ จําเพาะ

ป๊ัมแต่ละชนิดจะนํากําลังไปเปลี่ยนเป็นความดันและอัตราการไหลในสัดส่วนที่แตกต่างกัน
โดยปั๊มประเภทปริมาตรแทนท่ีเชิงบวกจะเน้นการเปลี่ยนกําลังเป็นความดัน ขณะที่ป๊ัมประเภทแรง
เหว่ียงจะเน้นการเปลี่ยนกําลังเป็นอัตราการไหล ซึ่งลักษณะเฉพาะของปั๊มท่ีกล่าวมาสามารถแทนได้
ด้วยตวั แปรไร้หน่วยทเี่ รียกวา่ ความเร็วจาํ เพาะ (Specific speed) ดังสมการ (6.3)

ΩS = Ω Q (6.3)

( Δp )ρ 3 / 4

เมอ่ื Ω คือความเรว็ ในการหมุนของปม๊ั (rad/s)
Q คอื อตั ราการไหล (m3/s)

Δp คอื ความดันทป่ี ๊ัมเพิม่ ใหก้ บั ของเหลว (Pa)
ρ คอื ความหนาแน่นของของเหลว (kg/m3)

114 

นอกจากน้ใี นระบบอเมรกิ ัน นยิ มใชค้ วามเรว็ จําเพาะเปน็

NS NQ (6.4)
h3 / 4
=

เมือ่ N คือความเรว็ ในการหมนุ ของป๊มั (rpm)

Q คืออตั ราการไหล (gpm)

h คอื เฮดท่ปี ๊ัมเพ่มิ ให้กับของเหลว (ft)

โดยความสมั พนั ธ์ระหว่าง ΩS และ NS คือ (6.5)
NS = 2,733Ωs

จากสมการ (6.2) ถ้าปั๊มสองตัวท่ีพิกัดกําลังเดียวกัน มีค่าความเร็วจําเพาะต่างกัน สามารถ
สรุปได้ว่าป๊ัมตัวที่มีความเร็วจําเพาะสูงกว่าจะทําอัตราการไหลได้มากกว่าแต่ทําความดันได้น้อยกว่า
รูปที่ 6.2 แสดงการเปรยี บเทยี บความเรว็ จําเพาะของปัม๊ ชนิดต่างๆ

รปู ท่ี 6.2 ความเรว็ จําเพาะของปม๊ั ชนดิ ตา่ งๆ

สมรรถนะของปมั๊

ผู้ผลิตป๊ัมจะทําการทดสอบป๊ัม และเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ของอัตราการไหลและ
ความดันรวมหรือเฮดรวม (Total Dynamic Head – TDH) ซึ่งเป็นเฮดของความดันที่ทําได้รวมกับ
เฮดของความเร็ว(ที่มีค่าน้อยมาก)อยู่ด้วย ซึ่งสมรรถนะของปั๊มแบบปริมาตรแทนท่ีเชิงบวกและแบบ
แรงเหวี่ยงจะมีลกั ษณะแตกตา่ งกันดงั รปู ท่ี 6.3 โดยจากรปู จะเห็นไดว้ า่ ปัม๊ แบบปรมิ าตรแทนทเี่ ชงิ บวก
จะมีอัตราการไหลท่ีค่อนข้างคงที่แม้ว่าแรงต้านจะเปลี่ยนไปมาก ขณะท่ีป๊ัมแบบแรงเหว่ียงจะให้มี
อัตราการไหลท่ีแปรผกผันกับแรงต้านอย่างชัดเจน ทั้งนี้ปม๊ั ท้ังสองแบบส่วนใหญ่แล้วจะต้องการกําลัง

  115

มากขึ้นเมื่อมีอัตราการไหลเพิ่มขึ้น (ป๊ัมแรงเหวี่ยงแบบไหลตามแนวแกนต้องการกําลังน้อยลงเม่ือ
อัตราการไหลมากข้ึน)

รูปที่ 6.3 เสน้ กราฟสมรรถนะของปมั๊ แบบปรมิ าตรแทนทเ่ี ชงิ บวกและปม๊ั แบบแรงเหว่ยี ง
ป้ัมแบบแรงเหวี่ยงแบบไหลตามแนวรัศมี หรือปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal pump) เป็นปั๊ม
แบบท่ีนิยมใช้มากที่สุดในระบบขนส่งของเหลวส่วนใหญ่ท่ีมีความหนืดไม่ต่างจากนํ้ามากนัก และไม่
ตอ้ งการแรงดนั สูงมาก ดงั น้ันส่วนท่ีเหลือของบทนี้จะเนน้ ทีก่ ารออกแบบระบบที่ใชป้ ั๊มแบบหอยโข่ง
เส้นกราฟสมรรถนะของปั๊มหอยโข่งสามารถแยกเป็นสองลักษณะคือกราฟแบนราบ (Flat
curve) และ กราฟชัน (Steep curve) ดังรูปท่ี 6.4 ซ่ึงกราฟสมรรถนะจะจัดว่าเป็นกราฟแบนราบ
เมื่อความดันขณะปิดวาล์วจนอัตราการไหลเป็นศูนย์ มีค่า 1.1 ถึง1.2 เท่าของความดันที่จุดที่มี
ประสิทธิภาพสูงสุด ปั๊มที่มีกราฟสมรรถนะท่ีแบนราบเหมาะจะใช้กับระบบปิดท่ีมีการควบคุมด้วย
วาล์วควบคุมแบบสองทางเพราะจะสามารถปรับลดอัตราการไหลให้เหมาะสมกับความต้องการของ
ระบบได้ในตวั เมอ่ื มีการหรี่วาล์ว ขณะท่ีป๊ัมท่ีมีสมรรถนะเป็นกราฟชัน เหมาะกับการใช้งานในระบบท่ี
มคี วามดนั สูงแตต่ อ้ งการอัตราการไหลคงที่ เชน่ ระบบนํา้ หลอ่ เย็นผ่านหอผึง่ นา้ํ เปน็ ต้น

รูปท่ี 6.4 สมรรถนะของปัม๊ หอยโข่ง แบบกราฟแบนราบและแบบกราฟชนั

116 

กฎของความเสมือน

ในทางปฏิบัติผู้ผลิตจะผลิตตัวเรือน (Case) และใบปั๊ม (Impeller) หลายขนาดรวมทั้งยังใช้
มอเตอรข์ บั ท่คี วามเร็วรอบต่างๆกนั ซึ่งขนาดของใบพัดและความเร็วรอบมผี ลต่อสมรรถนะของป๊ัมตาม
กฎของความเสมือน (Affinity laws) โดยประมาณได้ตามชุดสมการ (6.6) และ (6.7) ดังน้ันกราฟ
สมรรถนะของปั๊มจงึ มกั มีหลายเส้นสําหรับใบหลายขนาดในกราฟเดยี ว

กฎของความเสมอื นสําหรบั ขนาดเสน้ ผา่ นศูนย์กลางใบ

อตั ราการไหล Q1 = ⎛ D1 ⎞3
Q2 ⎜ D2 ⎟
⎝ ⎠

เฮด h1 = ⎛ D1 ⎞2 (6.6)
h2 ⎜ D2 ⎟
⎝ ⎠

กาํ ลงั E1 ⎛ D1 ⎞5
E2 =⎜ D2 ⎟
⎠
⎝

กฎของความเสมือนสําหรับความเรว็ รอบ Q1 = ⎛ N1 ⎞
อตั ราการไหล Q2 ⎜ N2 ⎟
⎝ ⎠
เฮด
h1 = ⎛ N1 ⎞2 (6.7)
กําลัง h2 ⎜ N2 ⎟
⎝ ⎠

E1 = ⎛ N1 ⎞3
E2 ⎜ N2 ⎟
⎝ ⎠

มีข้อสังเกตเกี่ยวกับความเร็วรอบของป๊ัมที่ขับเคล่ือนด้วยมอเตอร์คือ ความเร็วของมอเตอร์
แปรผันตรงกับความถ่ีไฟฟ้า(f) และแปรผกผันกับวิธีพันมอเตอร์(จํานวนโพล np) โดยในทางทฤษฎี
มอเตอร์ตัวเปล่าจะมีความเร็วรอบ rpm = 120f/np แต่ในทางปฏิบัติเมื่อมอเตอร์รับโหลดความเร็ว
รอบจะลดตํ่ากว่าค่าทางทฤษฎีประมาณ 2% - 5% สําหรับประเทศไทยท่ีมีค่าความถ่ีของ
กระแสไฟฟ้า 50Hz มอเตอร์มาตรฐานแบบ 4 โพลจะมีความเร็วรอบท่ีประมาณ 1,450rpm และ

  117

แบบ 2 โพลจะมคี วามเร็วรอบประมาณ 2,850rpm แต่ในบางประเทศใชค้ วามถีไ่ ฟฟา้ 60Hz มอเตอร์
จึงทํางานท่ีความเร็วรอบสูงขึ้น เช่น 1,725rpm สําหรับมอเตอร์ 4 โพล และ 3,450rpm สําหรับ
มอเตอร์ 2 โพล ดังน้ันข้อมูลของผู้ผลิตจากต่างประเทศบางครั้งอาจไม่ตรงกับการใช้งานในประเทศ
ไทย จงึ อาจต้องใช้กฏความเสมือนของความเร็วรอบมาปรับแก้ข้อมูลก่อน (ผู้อ่านควรทบทวนพื้นฐาน
ด้านเคร่ืองจกั รกลไฟฟา้ เพอ่ื ทําความเข้าใจเก่ยี วกับพฤตกิ รรมของมอเตอรด์ ว้ ย)

นอกจากความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและเฮดแล้ว ผู้ผลิตยังแสดงข้อมูลสําคัญอื่นๆใน
กราฟสมรรถนะของปั๊ม ได้แก่ ประสิทธิภาพ, กําลังขับท่ีป๊ัมต้องการ และความดันบวกด้านดูดท่ีปั๊ม
ต้องการ (NPSHR) ดงั ตัวอย่างในรูปที่ 6.5

รปู ที่ 6.5 ตัวอยา่ งกราฟสมรรถนะรวมของหอยโข่ง

118 

NPSHR NPSHA และแควิเตช่ัน
กราฟชุดล่างสุดในรปู ท่ี 6.5 แสดงคา่ ความดันบวกด้านดดู ท่ีตอ้ งการ (Net positive suction

pressure required - NPSHR) เป็นค่าความดันสัมบูรณ์ขั้นต่ําท่ีต้องมีที่ทางเข้าของปั๊มเพ่ือป้องกัน
ไม่ให้ของเหลวในป๊ัมกลายเป็นไอ เพราะหากความดันต่ําจนของเหลวกลายเป็นไอ จะทําให้เกิด
ฟองอากาศในท่อทางดูด ทําให้เกิดเสียงและการส่ันสะเทือน ทําให้ป๊ัมมีประสิทธิภาพลดลง และเมื่อ
ฟองอากาศปะทะกับใบปั๊มซึ่งหมุนด้วยความเร็วสูง ใบปั๊มจะเกิดการสึกกร่อนเสียหายเป็นรูพรุน
เรยี กวา่ แควิเตช่นั (Cavitation)

การที่ความดันด้านดูดลดตํ่าลงกว่าค่า NPSHR เกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่นจากการดูดนํ้าข้ึน
จากระดับตํ่ากว่าป๊ัมมาก หรือจากการใช้ท่อทางดูดขนาดเล็กหรือมีการหรี่วาล์วด้านดูดลงมากๆ จน
ทาํ ใหค้ วามดนั ในของเหลวตกลงมากกอ่ นเขา้ ปม๊ั

ความดนั บวกดา้ นดดู ทมี่ ีอยู่ (Net positive suction pressure available – NPSHA) คดิ
จากระดบั นํ้าดา้ นดดู ความสญู เสยี ในทอ่ ทางดูด และความดันไอดงั สมการ (6.8) โดยในการออกแบบ
จะตอ้ งให้ NPSHA สงู กวา่ NPSHR เสมอ

NPSHA = patm − ( z + pvapor + hL−suction ) (6.8)

เมื่อ patm = ความดนั บรรยากาศ (ตาราง 6.1)
z = ระดบั นํา้ ทดี่ า้ นดดู เมอ่ื เทยี บกบั ปมั๊ (ต่ํากว่าปมั๊ เป็นบวก)
pvapor = ความดันไอของของเหลว ณ อณุ หภูมใิ ชง้ าน (ตาราง 6.2)

hL−suction = ความดนั ตกท่ที อ่ ทางดดู กอ่ นเขา้ ปมั๊

  119

ตารางท่ี 6.1 ความดนั บรรยากาศกับระดับความสูง ตารางท่ี 6.2 ความดันไอของนํ้ากบั อุณหภูมิ

ระดบั ความสูง ความดนั บรรยากาศ อณุ หภมู ิ ความดนั ไอของน้ํา
(°C) (m.WA.)
(m.) (m.WA.)
0 0.089
-1000 11.61 5 0.094
10 0.120
-800 11.34 20 0.233
30 0.435
-600 11.08 40 0.757
50 1.26
-400 10.83 60 2.03
70 3.17
-200 10.57 80 4.82
90 7.15
0 (ระดบั นํ้าทะเล) 10.33 100 10.33

200 10.08

400 9.85

600 9.61

800 9.38

1,000 9.16

1,200 8.94

1,400 8.72

1,600 8.51

1,800 8.30

2,000 8.09

120 

ตัวอย่าง 6.1
หากท่อทางดูดของปั๊มนา้ํ ในรูปดา้ นล่าง มขี นาด DN80 และปม๊ั ต้องการ NPSHR = 5 m.WA.

เม่ือทํางานท่ีอัตราการไหล 600 lpm อุณหภูมิน้ํา 30°C และป๊ัมตั้งอยู่ท่ีความสูง 1,000 เมตรจาก
ระดับนํ้าทะเล จงตรวจสอบว่าจะมีปัญหาจากแควิเตช่ันหรือไม่ (ให้คิดความดันลดในวาล์วและข้อต่อ
ด้านดดู เปน็ 50% ของความยาวท่อ)

10m

BC

4m

A 4m

วธิ ที ํา

จากตาราง 6.1 ความดันบรรยากาศทีค่ วามสูง 1,000 เมตรจากระดบั นา้ํ ทะเล

patm = 9.16 m.WA.

ระดับนํา้ ทางดดู ต่ํากว่าปัม๊ z = 4 m.WA.

จากตาราง 6.2 ความดนั ไอของนํา้ ที่ 30°C pvapor = 0.435 m.WA.

ท่อทางดดู ขนาด DN80 ที่อตั ราการไหล 600 lpm มีความดนั ลด 5.67 m/100m ทค่ี วามยาวท่อ

ทางดดู 18 m คิดเป็นความดนั ลดในทอ่ ทางดดู

hL−suction = (5.67 x 18) / 100 + 50% = 1.53 m.WA.

แทนค่าทง้ั หมดลงในสมการ (6.8) จะได้

NPSHA = patm − ( z + pvapor + hL−suction ) = 9.16 − (4 + 0.435 + 1.53) = 3.195 m.WA.

มโี อกาสเกดิ แควเิ ตชั่น เนอื่ งจาก NPSHA < NPSHR ตอบ

  121

นอกจากการออกแบบให้ระบบมี NPSHA เพยี งพอแล้วยงั มีวิธีหลีกเลย่ี งการเกิดแควิเตช่ันโดย
การออกแบบระบบใหม้ ี NPSHR ตา่ํ ลงซงึ่ ทาํ ได้หลายวิธี เช่น

- เลอื กใชป้ ๊มั ทมี่ ขี นาดเล็กหลายๆตัว
- เลือกใช้ปั๊มแบบทีใ่ บพัดดูดนํา้ เข้าได้สองทางได้แกป่ ๊มั แบบ split case
- เลอื กใชป้ ม๊ั ทมี่ คี วามเร็วตํ่า
เปน็ ต้น

6.2 จุดทํางาน

จากบทที่ 4 จะเห็นได้ว่าระบบจะมีความดันลดเกิดขึ้นเป็นฟังก์ช่ันของอัตราการไหลกําลัง
สองซ่ึงเมื่อนํามาเขียนบนกราฟเดียวกันกับเส้นโค้งสมรรถนะของป๊ัม จะพบว่ามีจุดตัดเกิดขึ้น ซ่ึง
เรียกว่าจดุ ทาํ งาน ตามรูปท่ี 6.6

รูปท่ี 6.6 จดุ ทาํ งานของระบบ

122 

ในการใช้งานจริงความต้องการอัตราการไหลอาจไม่เป็นไปตามที่ออกแบบจึงต้องมีการ
ปรบั เปลี่ยนจุดทาํ งานของระบบ นอกจากนก้ี ารใช้งานในบางประเภทอาจต้องการความดันท่ีคงที่ เม่ือ
อัตราการไหลเปลี่ยนแปลงไป ทําให้ต้องมีการควบคุมการทํางานของป๊ัมเพ่ือให้ได้สภาวะการไหลที่
ตรงกับความต้องการจรงิ

การควบคุมปั๊มทําได้หลายวิธีต้ังแต่การใช้ถังเก็บความดันและสวิทช์ความดันเพื่อควบคุมการ
เดินและหยุดของป๊ัม การใช้วาล์วควบคุม ไปจนถึงการปรับความเร็วรอบ และการใช้ปั๊มหลายชุด
ทํางานร่วมกัน ตอ่ ไปน้ีเปน็ ประเดน็ ทเ่ี กยี่ วกับจดุ ทาํ งานและการควบคุมปัม๊

จดุ ทํางานในระบบทม่ี ีความสูงเปลย่ี นแปลง

ตวั อยา่ งของระบบที่มคี วามสูงเปลีย่ นแปลงเชน่ การป๊ัมน้ําเข้าถังสูงโดยต่อท่อเขา้ ทางก้นถังซ่ึง
ระดับนํ้าในถังจะสูงข้ึนเรื่อยๆ หรือการสูบนํ้าจากถังขนาดเล็กซึ่งระดับนํ้าจะลดลงเร่ือยๆ การ
เปล่ียนแปลงของระดับน้ําทําให้เฮดความสูงเปล่ียนแปลงไปทําให้ป๊ัมเปลี่ยนจุดทํางาน ดังตัวอย่างใน
รูปที่ 6.7 ท้ังน้ีเมื่อระดับนํ้าสูงถึงขีดจํากัดของปั๊ม ป๊ัมก็จะทํางานโดยไม่มีการไหลเกิดข้ึนเสมือนมีการ
ปิดวาล์วทางสง่

รูปที่ 6.7 การเปล่ยี นจดุ ทาํ งานเมอื่ มีการเปลีย่ นแปลงเฮดความสงู

  123

จุดทาํ งานเมอื่ มกี ารหรี่วาลว์

การหร่ีวาล์วเป็นการเปล่ียนเส้นโค้งของแรงต้านทานในระบบให้ชันขึ้น ใช้เมื่อต้องการลด
อัตราการไหลให้เหมาะสมกับการใช้งาน ซึ่งจะมีผลต่อจุดทํางานของปั้มคือทําให้เล่ือนไปทางซ้ายมือ
คือมีอัตราการไหลที่ลดลง ดังรูปท่ี 6.8 ท้ังนี้การหร่ีวาล์วไม่ควรทําที่ด้านดูดเพราะอาจทําให้เกิดคาวิ
เตชัน่

รูปท่ี 6.8 การเปลี่ยนจุดทํางานเมอื่ มีการหรวี่ าล์ว

การควบคุมจดุ ทํางานดว้ ยการปรบั ความเรว็ รอบ

การปรับความเร็วรอบ (Variable Speed Drive – VSD) เป็นการควบคุมอัตราการไหลท่ีมี
ประสิทธิภาพเชิงพลังงานสูงสุด ทําได้โดยใช้อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ท่ีเรียกว่าอินเวอร์เตอร์ (Inverter)
มาปรับความถี่ของกระแสไฟฟ้าท่ีจ่ายเข้ามอเตอร์ หลักการของการปรับความเร็วรอบมาจากกฎของ
ความเสมือนในสมการ (6.7) ซึ่งเมื่อลดความเร็วรอบลงอัตราการไหลและความดันของป๊ัมจะลดลง
และการใช้พลังงานของป๊ัมจะลดลงเป็นกําลังสามของสัดส่วนความเร็วท่ีลดลงจึงเป็นการประหยัด
พลังงานอย่างมากเม่ือเทียบกับการหร่ีวาล์ว วิธีการนี้เหมาะกับการควบคุมปริมาณนํ้าหมุนเวียนใน
ระบบ เช่นลดอัตราการไหลลงตามอุณหภูมิน้ําหล่อเย็นดังรูปที่ 6.9 หรือควบคุมป๊ัมให้ทํางานตาม
อัตราความต้องการน้ําในระบบโดยการควบคุมแรงดันให้คงท่ีดังรูปที่ 6.10 เป็นต้น แต่วิธีการนี้จะไม่
เหมาะกับการควบคุมอัตราการไหลในระบบท่ีมีความดันสถิตย์สูงเพราะเม่ือลดรอบลงปั๊มอาจไม่
สามารถเอาชนะแรงตา้ นเนอ่ื งจากความดนั สถิตย์ไดด้ ังรปู ที่ 6.11

124 

รูปที่ 6.9 การควบคุมอตั ราการไหลด้วยการปรับความเร็วรอบเปรยี บเทยี บกบั การหร่วี าลว์

รูปที่ 6.10 การปรับความเร็วรอบเพ่ือรกั ษาความดัน
  125

รูปท่ี 6.11 ปญั หาของการควบคุมด้วยการปรับความเรว็ รอบในระบบทมี่ ีเฮดจากความสงู มาก

การต่อป๊มั แบบขนานและอนุกรม

การเดินปั๊มสองตัวท่ีมีขนาดเท่ากันขนานกันทําให้ได้อัตราการไหลรวมเพิ่มข้ึนเป็นสองเท่าที่
ความดันคร่อมป๊ัมเท่าเดิม ขณะท่ีการเดินปั๊มสองตัวท่ีมีขนาดเท่ากัน โดยต่อแบบอนุกรมจะทําให้ได้
ความดันเป็นสองเท่าที่อัตราการไหลเทา่ เดิม ตามรปู ท่ี 6.12 (ก) และ (ข) ตามลําดับ

(ก) (ข)
รปู ที่ 6.12 การใช้ปมั๊ หลายตัว (ก) การต่อปมั๊ แบบขนาน (ข) การตอ่ ปม๊ั แบบอนุกรม

126 

เม่ือระบบท่อต้องการแรงดันสูงเกินกว่าท่ีปั๊มปกติท่ีมีใบพัดเดียวจะทาํ ได้ ผู้ออกแบบสามารถ
เลือกใช้ปั๊มแบบหลายสเตจ (Multi-stage Pump) ซ่ึงเปรียบเสมือนการนําปั๊มใบเด่ียวมาต่ออนุกรม
กันในปั๊มตัวเดียว แต่หากไม่สามารถหาปั๊มแบบหลายสเตจที่สามารถทําอัตราการไหลและความดันท่ี
ต้องการได้ ก็สามารถนําป๊ัมใบพัดเด่ียวที่เหมือนกันมาต่ออนุกรมกัน โดยกรณีน้ีป๊ัมตัวท่ีรับน้ําต่อจาก
ปั๊มตน้ ทางจะมีความดนั ด้านดดู สูงและมคี วามดนั ภายในปัม๊ สงู ผอู้ อกแบบจะตอ้ งตรวจสอบไม่ใหค้ วาม
ดันในปั๊มแต่ละตัวเกินความดันสูงสุดที่ปั๊มทํางานได้ (Maximum Allowable Working Pressure -
MAWP) ที่ผูผ้ ลติ ปั๊มระบไุ ว้

ในการออกแบบระบบท่อเพื่อใช้กับการเดินป๊ัมแบบขนาน ท่อต้องมีขนาดใหญ่พอสําหรับ
อตั ราการไหลท่ีตอ้ งการเมอื่ เดินปม๊ั ขนานกัน โดยใช้การหรี่วาล์วเม่ือเดินป๊ัมตัวเดียวเพ่ือป้องกันการโอ
เวอร์โหลด ซ่ึงหากท่อมีขนาดไม่ใหญ่พอการเดินปั๊มขนานจะให้อัตราการไหลมากกว่าการเดินปั๊มตัว
เดียวเพียงเล็กน้อย ซึ่งจะเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานโดยใช่เหตุ รูปที่ 6.13 แสดงการเดินปั๊ม 3 ตัว
ขนานกนั ในกรณที ที่ อ่ มขี นาดเลก็ เกินไปสาํ หรบั ใชป้ ั๊ม 3 ตัวขนานกัน

รปู ที่ 6.13 จุดทาํ งานของระบบเมื่อใช้ปัม๊ หลายตวั

ในกรณีท่ีป๊ัมสองตัวมีเส้นโค้งสมรรถนะไม่เหมือนกัน เม่ือนํามาขนานกัน อัตราการไหลท่ี
ความดนั เดียวกันจะถกู นํามาบวกกนั ตามรปู ที่ 6.14 ซ่ึงจะพบวา่ ในช่วงแรกปั๊ม 2 จะทํางานที่สภาพไม่
มอี ัตราการไหล เนือ่ งจากปั๊ม 2 ทําเฮดไดไ้ มถ่ ึง

  127

รูปท่ี 6.14 การขนานป๊มั ที่มเี สน้ โคง้ สมรรถนะต่างกนั
128 

การใช้ถังความดัน

การควบคุมปั๊มในระบบขนาดเล็กมักใช้ร่วมกับถังความดันโดย ให้ป๊ัมต่อเข้ากับถังความดัน
จากนัน้ จงึ นาํ น้ําทม่ี คี วามดนั จากถังความดันไปใช้ การเดินและหยุดของปั๊มถูกควบคุมด้วยสวิทช์ความ
ดันที่ติดตั้งอยู่กับถังความดัน ด้วยวิธีการน้ีน้ําท่ีได้จะมีความดันแกว่งขึ้นลงอยู่ในช่วงความดันช่วงหน่ึง
ตามจงั หวะการตดั ตอ่ ของปม๊ั ตามรูปที่ 6.15

รูปที่ 6.15 การควบคมุ ปั๊มดว้ ยการเดิน-หยุด

  129

ตวั อย่าง 6.2
จากเส้นโค้งของระบบ และเสน้ โค้งสมรรถนะของปั๊มซ่ึงหมุนที่ความเร็วรอบปกติ 2,830 rpm ตามรูป
ด้านล่าง หากทําการลดความเร็วรอบของป๊ัมลงเหลือ 2,000 rpm อัตราการไหลในระบบจะลดลง
เหลือเทา่ ใด? จะลดความเร็วรอบของปมั๊ ได้ตา่ํ ที่สดุ เท่าไร?

Head เส้นโคง้ สมรรถนะที่ 2,830 rpm เส้นโค้งของระบบ
(m.WG.)

60

50

40

30

20

10

0 100 200 300 400 500 600 700 800
Flowrate (lpm)

วิธที ํา
ใชก้ ฎของความเสมอื นจากสมการ (6.7) เพ่อื สรา้ งเสน้ โค้งสมรรถนะของปม๊ั ขน้ั ใหม่ จากการลด
ความเรว็ รอบ N1 = 2,830rpm ลงเหลอื N1 = 2,000rpm ได้ความสัมพนั ธค์ อื

อตั ราการไหล

Q1 = ⎛ N1 ⎞ ⇒ Q2 = Q1 ⎛ N2 ⎞ = Q1 ⎛ 2, 000 ⎞ ⇒ Q2 = 0.7Q1
Q2 ⎜ N2 ⎟ ⎜ N1 ⎟ ⎝⎜ 2, 830 ⎠⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠

130 

เฮด h1 = ⎛ N1 ⎞2 ⇒ h2 = h1 ⎛ N2 ⎞ = h1 ⎛ 2, 000 ⎞2 ⇒ h2 = 0.5h1
h2 ⎜ N2 ⎟ ⎜ N1 ⎟ ⎜⎝ 2, 830 ⎟⎠
⎝ ⎠ ⎝ ⎠

จากนน้ั เลือกจดุ 3 จดุ บนเสน้ โค้งสมรรถนะที่ความเรว็ รอบ 2,830 rpm ไดแ้ ก่จดุ A B และ C เพอ่ื
นํามาเฮด และอตั ราการไหลใหมค่ อื

จุด\ 2,830 rpm h1 2,000 rpm
สมรรถนะ Q1 จุด\สมรรถนะ Q2 = 0.7Q1 h1 = 0.5h1
60 m.
A 0 lpm 50 m. A’ 0 lpm 30 m.
B 400 lpm 20 m. B’ 280 lpm 25 m.
C 800 lpm C’ 560 lpm 10 m.

นําจดุ ทัง้ 3 ไปเขยี นลงในกราฟ h-Q เดิมแลว้ สร้างเส้นสมรรถนะของปม๊ั ที่ 2,000 rpm จะไดจ้ ดุ ตดั

กบั เส้นโคง้ ของระบบซง่ึ เป็นจดุ ทํางานใหมอ่ ยทู่ ่ี 180 lpm@ 28 m.WG. ตอบ

Head จุดทํางาน เสน้ โคง้ ของระบบ C (800,20)
ท่ี 2,000 rpm
(m.WG.) A (0,60) B (400,50)
จุดทํางานที่ 2,855 rpm
60 2,855 rpm

50 B’ (280,25)
2,000 rpm
40

30 A’ (0,30)
20 A” (0,25)

10 C’ (560,10)

0 100 200 300 400 500 600 700 800
Flowrate (lpm)

  131

ความเร็วรอบต่ําที่สุดของปั๊มท่ียังสามารถทํางานได้คํานวณไดจ้ ากเฮดความสูงของระบบ คือที่จุด A”

ในรูปด้านบน ดังนั้นจะลดความเร็วรอบลงได้จนเฮดสูงสุดของปั๊มมีค่าไม่ตํ่ากว่า 25 m.WG. ซ่ึงคิด

ความเร็วรอบตามกฏของความเสมอื นได้ดังน้ี

h1 = ⎛ N1 ⎞2 ⇒ N3 = N1 h3 = 2,830 25 ⇒ N3 = 1,827 rpm ตอบ
h3 ⎜ N3 ⎟ h1 60
⎝ ⎠

ข้อสงั เกต
หากนาํ กฎของความเสมือนมาคํานวณใช้กบั จดุ ทํางานท่ี 2,830 rpm โดยตรงโดยไมท่ ําการหาเสน้ โค้ง
สมรรถนะใหม่ จะได้คาํ ตอบท่ผี ิดพลาดไปมาก เนื่องจากระบบมเี ฮดความสงู คอ่ นข้างมาก

6.3 การเลอื กปม๊ั

การเลือกป๊ัมควรพิจารณาเลอื กป๊ัมท่ีทํางาน ณ จุดท่ีมีประสิทธิภาพสูงสุด (Best efficiency
point – BEP) สําหรบั อัตราการไหลและความดนั ที่ต้องการ โดยพจิ ารณาจากขอ้ มูลของผู้ผลิต เพราะ
คา่ ใชจ้ า่ ยด้านพลังงานของป๊มั จะสงู กวา่ ราคาของป๊มั หลายเทา่ ตัว

ผู้ผลิตมกั ระบุขนาดของปม๊ั นิยมระบเุ ปน็ อัตราการไหล และความดันหรือเฮด ณ จุดทํางานท่ี
เหมาะสมของป๊ัมนั้นๆ และระบุความเร็วรอบ โดยบางคร้ังอาจบอกเป็นช่วงการทํางานด้วยการระบุ
จุดสองจุดบนเสน้ โคง้ สมรรถนะ เช่น

Q max/min 25/54 m3/h
H max/min 86/75 m WG
speed 2,890 rpm

โดยในส่วนของเฮด บางคร้ังจะเขียนลงท้ายด้วย WG ดังตัวอย่างข้างต้น ซึ่งย่อมาจาก Water Gauge
หรือลงทา้ ยดว้ ย TDH ซ่ึงยอ่ มาจาก Total Dynamic Head

132 

ตวั อยา่ ง 6.3
จงเลอื กปม๊ั ทีเ่ หมาะสมสําหรบั การเติมนาํ้ ในถังสงู จากตวั อยา่ ง 5.1

วิธที ํา
จากตัวอย่าง 5.1 ระบบต้องการอัตราการไหล 200 lpm ท่ีความดัน 4.94 barG โดยใช้ท่อ

ส่งขนาด DN50 นําข้อมูลมาพิจารณาจากแคตตาล๊อกปั๊ม แบบดูดจากปลาย ซ่ึงมีช่วงการทํางานให้
เลือกตามรูปต่อไปนี้ จะเหน็ ได้ว่าจุดทํางานอยูใ่ นช่วงของป๊ัมรนุ่ ตรงกบั NM12 และ NM25/20

เมื่อพิจารณาเปรียบเทียบป๊ัมทั้งสองรุ่นท่ีความดันและอัตราการไหลท่ีต้องการ พบว่าป๊ัมรุ่น
NM12 มีประสิทธิภาพดีกว่า และมีขนาดท่ีใกล้เคียงกัน ทั้งน้ีสามารถทําการตัดแต่งขนาดใบลง
เล็กน้อยตามกฎความเสมือนของป๊ัมเพ่ือให้ได้ความดันและอัตราการไหลท่ีต้องการพอดี เป็นการลด
การใช้พลังงานของป๊ัม

  133

ดังนั้นเลือกป๊มั NM12 ตอบ

134 

ตัวอย่าง 6.4
หากการหมุนเวียนนํ้าในระบบน้ําหล่อเย็นตามตัวอย่างที่ 5.4 ทําโดยใช้ป๊ัมที่มีเส้นโค้ง

สมรรถนะตามดา้ นลา่ ง จาํ นวน 2 ตวั ต่อขนานกัน จงทํานายจุดทาํ งานจริงของระบบ

50

40

ความดัน (m.WG.) 30

20

10

0

0 200 400 600 800 1000 1200

อัตราไหล (lpm)

วิธที าํ
จากตัวอย่าง 5.3 ระบบต้องการทํางานด้วยอัตราการไหล 900 lpm ที่ความดัน 23.1

m.WG. โดยความดันนม้ี สี ่วนที่เป็นความดันท่ีแปรผันกับอัตราการไหลอยู่ 21.6 m และเป็นความดัน
สถติ อยู่ 1.5 m ดังน้ันการตอบสนองของระบบมีลักษณะดงั สมการ

h = z + cQ2
เมอื่ z คือความดันสถติ ย์ (1.5 m) หากแทนอตั ราการไหลและเฮดทจี่ ดุ ทํางานลงไปในสมการข้างตน้
สามารถหาค่าคงที่ c ไดจ้ าก

c = (h − z ) / Q2 = (23.1 −1.5) / 9002 = 2.67×10−5

ดังนนั้ สมการเส้นโค้งของระบบคอื
h = 1.5 + 2.67 ×10−5 Q2

  135

เฮด (m.WG.)จากน้ันทําการสร้างเส้นโค้งของปั๊มสองตัวเดินขนานกัน โดยเพิ่มอัตราการไหลเป็นสองเท่าท่ีความดัน
ตกเทา่ เดิม แล้วนําสมการเสน้ โคง้ ของระบบมาเขยี นรว่ มกบั เสน้ โค้งของปั๊มเพ่ือหาจุดตัดได้ดังรูปถัดไป
พบวา่ จดุ ทาํ งานคอื

เมื่อเดนิ ปมั๊ 1 ตัว จะไดอ้ ตั ราการไหล 840 lpm ทีค่ วามดนั 20 m.WG.
เมือ่ เดินปัม๊ 2 ตวั ขนานไดอ้ ตั ราการไหล 1,040 lpm ที่ความดัน 30.5 m.WG. ตอบ

เสน้ โค้งของระบบ
เดินปั๊มสองตัวขนาน

จุดทํางานทอ่ี อกแบบ
เดนิ ปมั ตวั เดยี ว

อตั ราการไหล (lpm)

136 

6.4 การติดต้ังปัม๊

ในการติดต้ังปั๊มควรมีวาล์วเปิด-ปิดท่ีทางดูดและทางส่งเพ่ือให้สามารถปิดเพ่ือถอดป๊ัมและ
อุปกรณ์อ่ืนๆไปซ่อมได้ วาล์วทางด้านส่งยังใช้ในการหรี่ลดอัตราการไหลด้วย โดยลําดับการติดต้ัง
อปุ กรณส์ าํ คัญตามรูปท่ี 6.16 และรายละเอียดในการตดิ ต้งั เป็นดังรปู ท่ี 6.17

รปู ท่ี 6.16 ลําดับการตดิ ตงั้ อปุ กรณ์ประกอบป๊ัม

รูปท่ี 6.17 รูปแสดงการตดิ ตงั้ ป๊ัม
  137

การที่ปั๊มจะทํางานสร้างแรงดูดได้ภายในตัวปั๊มและท่อทางดูดจะต้องมีนํ้าอยู่ ดังน้ันในการ
เริ่มเดินป๊ัมโดยที่ในป๊ัมไม่มีน้ํา จะต้องทําการล่อน้ํา หรือ ไพรมม่ิง (priming) คือการเปิดช่องด้านบน
ของปั๊มตามรูปที่ 6.18 เพอ่ื เติมนํ้าให้เตม็ ปั๊มก่อน

รูปท่ี 6.18 การล่อน้ํา
การดูดนํ้าจากแหล่งนํ้าที่มีระดับนํ้าตํ่ากว่าทางดูดของปั๊มจะต้องมีการติดตั้งวาล์วกันย้อนท่ี
ปลายท่อ (Foot valve) ตามรูปท่ี 6.19 ซึ่งโดยทั่วไปหากระดับน้ําตํ่ากว่าท่อทางดูดของป๊ัมเกนิ 5
เมตรจะเปลยี่ นไปใช้ปั๊มแบบแช่ในนํ้า (Submersible pump) ดังรูปที่ 6.20 เพื่อหลีกเล่ียงปัญหาการ
เกิดฟองอากาศท่ีท่อสง่ ดูด

รปู ท่ี 6.19 การดดู นา้ํ จากระดบั ต่ํากวา่ ทอ่ ทางดูดของปัม๊
138 

รปู ท่ี 6.20 การใชป้ ัม๊ แบบแชใ่ นนาํ้

ในการดูดนํ้าจากถังบางครั้งเม่ือระดับน้ําตํ่าลงใกล้ระดับของปลายท่อทางดูดจะทํา
ให้เกิดน้ําหมุนวน ทําให้ระดับผิวนํ้ายุบลงและดูดอากาศเข้าไปส่งท่อทางดูด ดังน้ันจึงควร
ติดตั้งแผ่นเหล็กครอบคลุมพ้ืนที่ผิวรอบท่อทางดูด เรียกว่า แผ่นป้องกันน้ําหมุนวน (Vortex
prevention plate) ตามรูปที่ 6.21

แผ่นป้องกนั นําหมุนวน

รูปที่ 6.21 การดดู นา้ํ จากถงั

  139

การติดต้ังท่อทางดูดต้องระวังไม่ให้เกิดฟองอากาศเสมอ รูปท่ี 6.22 แสดงตัวอย่างการติดต้ัง
ข้อต่อลดขนาดแบบเย้ืองศูนย์ที่เหมาะสม (ก) และไม่เหมาะสม (ข) ทั้งน้ีเการติดต้ังในรูป (ข) ไม่
เหมาะสมเน่ืองจากทําให้ฟองอากาศที่ลอยอยู่ด้านบนของท่อ สามารถสะสมบริเวณท่อทางดูดทําให้มี
พื้นท่ีการไหลน้อยลง

(ก) เหมาะสม (ข) ไมเ่ หมาะสม 

รูปท่ี 6.22 การตดิ ต้ังขอ้ ตอ่ ลดขนาดแบบเยอ้ื งศนู ย์

140