หนังสือ งานทดลองเครื่องกล

149

จากรูปที่ 2 สวนประท่ีสาํ คญั จะประกอบดวยเครื่องอัดไอ (compressor) ซึ่งมีหนาท่ีอัดใหไอของนํ้ายาทํา
ความเยน็ มีความดันสูงข้ึนเปนไอรอ นยยวดย่งิ จากน้นั นํ้ายาทําความเย็นจะเขาสูเครื่องควบแนน (condenser) ซ่ึงใน
เคร่ืองควบแนนนํ้ายาทําความเย็นจะเปล่ียนสถานะจากไอกลายเปนของเหลวอิ่มตัวและจะมีการถายเทความรอน
ออกมาสูส่ิงแวดลอมขางๆ จากน้ันนํ้ายาทําความเย็นจะเขาสูลิ้นลดความดัน (throttling valve) ซ่ึงทําหนาที่ลด
ความดันของน้ํายาทําความเย็นใหต่ําลงและนํ้ายาทําความเย็นจะมีสถานะเปนของผสม และจากนั้นนํ้ายาทําความ
เย็นจะไหลเขาสูเครื่องระเหยตัว (evaporator) เพ่ือเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเปนไออิ่มตัวซ่ึงจะมีการดูด
ความรอนจาดส่ิงแวดลอมรอบขางไปพรอมกันดวย และจากน้ันก็กลับคืนสูเคร่ืองอัดไอเปนการครบรอบวัฏจักร
การทํางาน

จากสว นประกอบดงั กลา วถา สภาพท้งั หมดเปนสภาพอุดมคติจะสามารถนํามาเขียนแผนภาพ T-s ไดตาม
รูปท่ี 3 และมีกระยวนการตางๆ ดังตอ ไปน้ี

• กระบวนการ 1-2 เปน กระบวนการการอัดตวั ไอเซนโทรปก
• กระบวนการ 2-3 เปนกระบวนการถา ยเทความรอนสูส ่งิ แวดลอมท่ีความดนั คงที่
• กระบวนการ 3-4 เปนกระบวนการลดความดนั ซ่งึ คาเอนทรานปคงท่ี
• กระบวนการ 4-1 เปน กระบวนการรับความรอ นจากสงิ่ แวดลอ มทีค่ วามดนั คงที่

รูปที่ 3 แผนภาพ T-s ของวัฏจกั รการทาํ ความเย็นแบบอดั ไออดุ มคติ

สําหรับตา COP ของเครอื่ งทาํ ความเย็นทใี่ ชวฏั จักรนี้หาไดจาก

COPR = QL (5)
Win
(6)
แตจากกฎขอที่หนึ่งของอุปกรณท่ีมีการไหลผา นของของไหลอยา งคงตวั จะไดว า (7)
(8)
เครื่องอัดไอ •
เคร่อื งระเหยตัว
ดังนน้ั Win = m(h2 − h1)

•

QL = m(h1 − h4 )

COPR = h1 − h4
h2 − h1

150
เน่ืองจากสภาวะที่ตําแหนง 4 เปนของไหลผสมซ่ึงทําใหการกําหนดสภาวะไมสามารถหาไดจากการวัดคาของ
อุณหภูมิและความดันเทานั้นซ่ึงเปนการลําบากในทางปฏิบัติท่ีจะวัดคุณสมบัติคาอ่ืนๆ อยางไรก็ตามเน่ืองจาก
กระบวนการ 3-4 เปนกระบวนการลดความดันที่มีเอนทรานปคงท่ีหรือ h3 = h4 และเนื่องจากท่ีตําแหนง 3 เปน
ของเหลวอม่ิ ตัวการทราบอณุ หภมู แิ ละความดันเพยี งพอทจ่ี ะสามารถกาํ หนดสภาวะได ดังนั้นจึงจึงนิยมที่จะใชการ
หาคา h3 แลวใหเ ทา กบั คา h4
วฏั จักรการทําความเย็นแบบอดั ไอในความเปน จริง

จากวัฏจักรการทําความเยน็ ในอุดมคติท่กี ลาวมากอนหนา น้ี เมอ่ื นํามาใชในสภาพความเปน จริงจะไม
เปน ไปตามทกี่ ลาวหรอื แสดงไวใ นรูปท่ี 3 เน่อื งจากเหตผุ ลสําคญั ตอไปน้ี

1. นาํ้ ยาทําความเย็นท่อี อกจากเครื่องระเหยตัวตามอุดมคติแลวควรเปน ไออม่ิ ตัว แตสภาพความเปน จริง
การทาํ ใหน้ํายาทําความเย็นเปน ไออม่ิ ตวั พอดนี นั้ ควบคุมไดยาก ดังนนั้ ในทางปฏิบัติวิศวกรจะออกแบบ
ใหนา้ํ ยาทาํ ความเยน็ ทอี่ อกมาเปน superheated เล็กนอ ย พรอมท้งั ยงั เพม่ิ ความม่ันใจไดวา สารทาํ
ความเย็นนีจ้ ะไมมีของเหลวเจือปนในเคร่ืองอัดไอเลย

2. ในกระบวนการอดั ตัวตามอุดมคตแิ ลวการอัดตัวควรเปน การอัดแบบไอเซนโทรปก ซ่ึงเปนไปไมไ ด
ในทางปฏบิ ัติ ดังนน้ั การอดั ตัวดังกลาวอาจจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปข้ึน

3. ในทอ ทางตางๆ จะเกดิ การสญู เสียความดันเนือ่ งจากการไหล ดงั นั้นในกระบวนการถา ยเทความรอ นทงั้
สองตําแหนงจะไมส ามารถรักษาใหความดนั คงทไ่ี ดจรงิ

4. สารทําความเย็นท่ีออกมาจากเคร่ืองควบแนน ตามอุดมคติแลวจะมีสภาพเปนของไหลอ่ิมตวั แตในทาง
ปฏบิ ัตจิ ะควบคุมไดย าก ดังน้ันจึงจะออกแบบใหสารท่อี อกมาเปนของเหลวอดั ตัวเล็กนอ ย

จากเหตุผลทีก่ ลาวมาแลวนที้ ําใหแผนภาพ T-s ของวฏั จกั รทําความเย็นแบบอัดไอจริงมลี กั ษณะตามรปู ท่ี 4

รปู ที่ 4 วัฏจักรการทาํ ความเยน็ แบบอดั ไอจริง

151

นอกเหนือจาก COP ซึ่งเปนคาทบ่ี ง ช้ีประสทิ ธิผลในการทํางานของวัฏจักรแลว เม่อื อปุ กรณต างๆ ไมได
เปนอุปกรณในทางอดุ มคตจิ ึงไดมกี ารวดั ประสิทธภิ าพของอปุ กรณต างๆ เพม่ิ ขน้ึ เพ่อื พจิ ารณาวาอปุ กรณช้ินน้นั
ทาํ งานไดใกลเคียงในสภาพอุดมคติมากนอยเพียงใด สําหรบั คา ท่ีสําคญั กเ็ ชน ในกรณีของเครือ่ งอัดไอสามารถ
นิยามประสิทธิภาพไดวา

η = Energy Transfer to Refrigerant (9)
Energy Transfer to Compressor

ซึ่งพลังงานท่ีถายโอนใหกัลบนํ้ายาทําความเย็นจะวัดจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานของน้ํายาทําความเย็น สวน
พลังงานท่ีเคร่อื งอัดไอใชอาจจะใชวัดจากกาํ ลงั ไฟฟา ท่ใี หห รอื กาํ ลงั บิดทใ่ี หก บั เครอ่ื งอดั ไอก็ได

นอกจากนั้นยังสามารถที่จะพิจารณาประสิทธิภาพของอุปกรณการถายเทความรอนอื่นๆ เชน เคร่ือง
ควบแนน หรือเคร่อื งระเหยตัววา สามารถถา ยเทความรอนใหก บั ส่งิ แวดลอมรอบๆ ขางไดดมี ากนอยเพียงใด

เครอ่ื งมอื ทดลอง York รนุ DA 206 – Twin single stage
เคร่ืองอัดไอ
Bore 47.7 mm, Stork 28 mm (Swept volume 100 cm3)
Dynamometer
Condenser Swinging filed dynamometer

Cold Reservoir Variable speed range 8-16 rev/sec
Refrigerant
Bowman FC 100-1426-2 Counter flow heat exchanger

Overall length 358 mm
Effective heat exchanger area 0.47 m2

Power dissipated 11 kW

Insulated Stainless Steel Bath: Containing a water-glycol mixture

Dichlorodifluoromethane CCl2F2(R-2)
SG = 1.29, viscosity 0.25 cP (at 25 °C)

รูปท่ี 5 เคร่อื งมอื ทดลอง

152

เครื่องมอื วดั

Pressure Gage: 3-off

1 – Compressor discharge pressure (high pressure)

1 – Compressor suction pressure (low pressure)

1 – Expansion pressure (low pressure)

Water Flow Gage: Variable area flow meter: rang 20-100 grame/sec

R-12 Flow Gage: Variable area flow meter: rang 0-12 grame/sec

Temperature Thermocouples

T1 = refrigerant compressor inlet
T2 = refrigerant compressor outlet
T3 = refrigerant condenser outlet
T4 = refrigerant evaporator inlet
T5 = refrigerant evaporator outlet
T6 = water-glycol cold reservoir
T7 = cooling water condenser inlet
T8 = cooling water condenser outlet

หมายเหตุ เมื่อไมมกี ารกดปุมวัดอุณหภูมิที่จุดใดเลย คามาตรวัดการอานจะอานคาอุณหภูมิบรรยากาศรอบขาง (คา
อุณหภมู ทิ ่ี cold junction compensation unit)

Heater Voltage 220-240 volts
Resistance 39.3 ohms

ข้นั ตอนการทดลอง
การเตรียมการเปด เครอื่ ง

1. เปดนํา้ หลอเย็นเคร่อื งควบแนน ตง้ั อตั ราการไหลไวประมาณ 80 g/s
2. ปรบั เครอ่ื งคุม heater และเครือ่ งควบคุมความเรว็ dynamometer ไวต่าํ สุด(บิดทวนเข็มใหส ดุ )
3. เสียบปล๊ักไฟฟา
4. กดปุม Supply ทําการอุนเครื่อง(ควรใชเวลากอนการบันทึกผลการทดลองท้ังส้ินประมาณ 20 นาที

เพ่อื ใหเคร่อื งวดั ตางๆ เขาสูสภาพคงตัว)
5. เปรียบวัดเครื่องวัดแรงบิด โดยแขวนนํ้าหนักที่จัดให ซ่ึงจัดทําใหเกิดแรงบิด 4 N-m แลวเปรียบเทียบ

คา ท่ีอานไดจ ากมาตรวดั แรงบดิ
6. กดปุม Reset
7. เพมิ่ ความเร็วรอบของ dynamometer ใหไ ด 10 rev/sec
8. ปลอยใหเคร่ือวเดินตอไปประมาณ 10 นาทีกอนเรม่ิ การทดลอง

ขน้ั ตอนการทําการทดลอง
1. ตง้ั ความเรว็ รอบ dynamometer ไวท ่ี 15 rev/sec (หรอื ตามทผี่ ูค วบคุมกาํ หนด)
2. ปรับล้ินลดความดันใหความดนั หลังออกจากลนิ้ ลดความดนั มีคา ประมาณ 1 ถึง 1.2 bar
3. ปรบั อตั ราการไหลนา้ํ หลอ เยน็ เครื่องควบแนนใหได 80 g/sec

153

4. รอจนกระทั่งอุณหภูมิภายในอางน้ํา T6 ลดลงเหลือ -5 °C ถึง 2 °C (เนื่องจากข้ันตอนน้ีจะใชเวลานาน
มาก ดดยเฉพาะในกรณีที่อากาศรอน ดังน้ันทางหองปฏิบัติการจะทําการเดินเครื่องเพื่อใหอุณหภูมิใน

อา งนํา้ ลดตํา่ ลงใกลเคยี งกับคา ท่ตี องการไวกอ นแลว)

5. เม่ืออุณหภมู ใิ นอา งไดค า จามท่ตี อ งการ ใหทําการปรับลิ้นลดความดันอยูประมาณ 0 bar

6. ปรับความเร็วรอบ dynamometer ไวท่ี 15 rev/sec (หรือตามที่ผูควบคุมกําหนด) รอใหระบบคงท่ีแลวจึง

ทําการทดลองตอ ไป

7. ในการหาคาปริมาณความรอนท่ีเครื่องทําความเย็นถายเทออกมาไดจริง สามารถกรัทําได 2 วิธี โดย

วิธีการแรกเปนการคํานวณหาจากคาการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปของน้ํายาทําความเย็นกอนเขาและออก

จากเครื่องระเหยตัว สวนวิธีการที่สองหาจากการสมดุลยความรอนคือ การใหความรอนกับขด

ลวดความรอนซึ่งแชอยูในอางนํ้าเดียวกับท่ีขดเครื่องระเหยตัวแชอยู ถาหากวาความรอนท่ีใหขดลวด

เทากับความรอนทีเ่ ครอื่ งทําความเยน็ สามารถดึงออกไปไดอุณหภูมิภายในอางน้ําก็จะคงท่ี อยางไรก็ตาม

สําหรับวิธีแรก หากวาเราไมใหกระแสไฟฟากับขดลวดความรอนส่ิงท่ีตามมาก็คือ น้ําในอางจะลดลง

เรื่อยๆ ตามไปดวย ดังน้ันระบบจะไมสามารถเขาสูสมดุลยไดในเวลาท่ีเหมาะสม ดังนั้นวิธีการท่ี

เหมาะสมกับการทดลองน้ีคือวิธีท่ีสอง

8. จากขอ 7 การที่จะใหระบบเขาสูสมดุลยไดเร็วท่ีสุดคือ การประมาณวาในขณะน้ันปริมาณความรอนท่ี

เคร่ืองทําความเย็นนําออกไปจากอางนํ้ามีคาประมาณเทาใด เพราะเมื่อทราบคาความรอนนั้นแลว เรา

สามารถทจ่ี ะปรับคาความรอ นที่ตองใหขดลวดความรอนเพื่อใหระบบเขาสูสมดุลยโดยเร็วท่ีสุด สําหรับ

ปริมาณความรอ นทถี่ ายเทใหนํ้ายาทาํ ความเยน็ จะเทากับ

• (10)

QL = m(h5 − h4 )

สําหรับคา h5 สามารถหาไดจากตารางเทอรโมไดนามิกสเม่ือทราบความดันและอุณหภูมิจากการวัด

สวนคา h4 จะสามารถหาไดจากการประมาณคา h4 = h3 (กระบวนการ throttling) สําหรับปริมาณความ

รอนท่ใี หกบั ขดลวดความรอนเมือ่ ผา นกระแสไฟฟา I เขา สูขดลวดความตานทาน R จะเทากบั

Qheater = I 2 R (11)

ดงั นั้น หากวา ระบบเขา สสู มดลุ ยจะไดวา

QL = Qheater (12)

หรอื I 2 R = • − h4 ) (13)

m(h5

สําหรับขดลวดความรอนท่ีใชในเครื่องมือชุดน้ีมีคาความตานทาน 39.3 Ω ซึ่งจากสมการนี้จะทําใหเรา

สามารถประมาณคาวาควรจะปรับคากระแสไฟฟา I ท่ีใหกับขดลวดประมาณเทาใดเพ่ือท่ีระบบจะเขาสู

สมดุลยไ ดเร็วที่สุด

9. ปรบั คา กระแสไฟฟาใหเปนไปตามทป่ี ระมาณการไดจากขอ 8

10. บันทึกคา ตางๆ ลงในตารางทกุ ๆ 5 นาที

11. ทําการบนั ทึกจนกระท่งั ระบบสมดลุ ย (ซึง่ สามารถตรวจสอบจากการที่คาอุณหภมู ิในอางมกี าร

เปลี่ยนแปลงนอยกวา 0.5 องศาภายในเวลา 5 นาท)ี เม่อื ระบบสมดลุ ยแลว ใชค า สุดทา ยในการคํานวณ
การถา ยโอนพลังงานตางๆ

154

การปด เครื่อง
เพ่ือปองกันไมใหน้ํายาทําความเย็นระเหยออกจากระบบ หรืออากาศภายนอกซึมเขาสูระบบหรือใหเกิดข้ึน

นอยทส่ี ุด ควรปดเครอ่ื งตามขั้นตอนตอไปน้ี
1. ลดความเรว็ รอบ dynamometer ไวที่ 10 rev/sec
2. เพิม่ ปริมาณนาํ้ ใหส ูงท่สี ดุ
3. ปด ล้นิ ลดความดนั
4. รอจนกระท่งั ภายในเคร่ืองวัดอัตราการไหลของนํา้ ยาทําความเยน็ ไมม นี ้าํ ยาไหลผานเลย
5. ปดเครอ่ื งอดั ไอ
6. ตดั กระแสไฟฟาเขาสขู ดลวดความรอน
7. ปด Main Switch
8. UNPLUG

การวเิ คราะหแ ละเสนอผลการทดลอง
1. คา COP ของวฏั จกั รทาํ ความเย็นคือการพิจารณาการเปลย่ี นแปลงพลงั งานของนํ้ายาทาํ ความเยน็

หรอื COPR = QL
Win

= h5 − h4
h2 − h1

2. หาคา COP ของเครอื่ งทาํ ความเย็น คอื พจิ ารณาจากพลังงานที่ใหและความรอนท่ีเครอ่ื งถายเทได

หรอื

ความรอนท่ถี ายเทได QL = I 2R

พลังงานท่ีใหร ะบบ Win = 2π Ndτ

เมือ่ Nd คอื ความเรว็ รอบของ dynamometer และ τ คือแรงบิดซ่งึ จะได

COP = I 2R
2π Ndτ

3. เปรยี บเทียบคา COP ทั้งสองกรณี

4. หาคาความรอนทีถ่ ายเททง้ิ ออกมาใหกบั นํ้าหลอเย็น QH

•

Qout = mw Cpw (T8 − T7 )

เมอ่ื • คืออัตราการไหลมวลของนํ้าและ Cpw คอื คา ความรอ นจาํ เพาะของนํ้า

mw

5. หาคาประสิทธภิ าพของเตรอ่ื งอัดไอ

η = Energy Transfer to Refrigerant
Energy Transfer to Compressor

•
mR (h2 − h1)
หรือ η = 2π Ndτ

6. เขยี นกราฟแสดงการเปล่ยี นแปลงของอุณหภูมิท้ัง 8 จุด เทยี บตอ เวลาเพ่ือสงั เกตการเขาสูสภาพ

สมดลุ ยข องระบบ

155

ขอ ควรระวังในการคาํ นวณ
1. คาความดันท่ีอานไดจากมาตรวัดเปนคาความดันเกจ แตการที่จะเปดหาคาคุณสมบัติตางๆ จากตาราง
เทอรโมไดนามิกสความดันท่ีใชตองเปนความดันสัมบูรณ ดังนั้นจะตองบวกคาความดันบรรยากาศเขา
กับคาท่ีไดจากมาตรวดั เสียกอ น
2. คา แรงบิดทีใ่ ชในการคาํ นวณตองเปน คาที่เทยี บวดั ในตอนเรมิ่ ตน การทดลองกอ นแลว

เอกสารอา งอิง
1. Cengel, Y.A., Boles, M.A., “Thermodynamics: An Engineering Approach,”2nd ed. McGraw-Hill,
1994
2. Wylen, G.V., Sontag, R and Borgnakke, C., “Fundamental of Clasical Thermodynamics,” 4th ed., John
Wiley, 1994
3. P5750 Vapor Compression Refrigeration and Heat Pump Apparatus : Instruction Manual, Cusson
Technology Ltd.

156

โรงจกั รไอนาํ้ ขนาดเลก็

เรียบเรียงโดย ดร. กนตธ ร ชํานิประศาสน

กลา วนาํ
ในปจจุบันนี้กําลังงานที่ใชในการผลิตกระแสไฟฟาท่ีใชกันมากที่สุดก็คือกําลังงานที่ไดเคร่ืองจักรไอนํ้า

โดยสําหรับแหลงพลังงานที่ใชน้ันก็จะเปนเชื้อเพลิงถานหิน น้ํามัน กาซธรรมชาติ หรือแมแตพลังงานนิวเคลียรก็
ได ซ่ึงจากการท่ีเคร่ืองจักรแบบน้ีมีความออนตัวในการใชเชื้อเพลิง รวมท้ังมีตนทุนที่ต่ํากวาโรงจักรกังหันนํ้าอีก
ทั้งเกิดผลกระทบตอส่ิงแวดลอมนอยกวาดวย จึงทําใหเคร่ืองจักรกังหันไอนํ้าเปนที่นิยมใชกันอยางแพรหลายใน
ปจจบุ นั และคาดวา จะใชกนั อยา งแพรหลายตอไปในอนาคตดวย

สําหรับโรงจักรไอนํ้าท่ีจะทําการศึกษาตอไปน้ีเปนโรงจักรไอนํ้าท่ียอขนาดของโรงจักรไอนํ้าที่ใชผลิต
กระแสไฟฟา จรงิ มา และสบั เปล่ยี นจากการใชเคร่อื งจักรกังหันไอน้ําแทนดวยเคร่ืองยนตลูกสูบไอน้ํา เพราะเครื่อง
กังหันไอน้ําตองเปนเครื่องที่มีขนาดใหญจึงจะสามารถทํางานไดจริง แตสวนประกอบอื่นๆของโรงจักรน้ันก็จะ
สามารถเทียบเคียงกับโรงจักรจรงิ ๆได

เน่ืองจากวาไดมีการลดขนาดของเคร่ืองจักรลงมาอยางมากทําใหโรงจักรนี้มีประสิทธิภาพลดลงจากโรง
จักรจริงมากพอสมควร อยางไรก็ตามจุดประสงคหลักของเคร่ืองมือน้ีคือการศึกษาและเรียนรูถึงวิธีการวิเคราะห
ระบบการทํางานของโรงจักรไอน้ําและสวนประกอบอ่ืนๆของโรงจักรนั้น ไมใชการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ
เปนหลกั

วฏั จักรไอน้ําตน กําลังของคารโ น
เราทราบแลววาวัฏจักรคารโนเปนวัฏจักรท่ีมีประสิทธิภาพสูงสุดเม่ือทํางานอยูระหวางอุณหภูมิที่

กําหนดใหคูหน่ึง ดังน้ันจึงเปนธรรมดาที่ตองศึกษาวัฏจักรคารโนเสียกอนเพ่ือท่ีจะทราบวาวัฏจักรที่มี
ประสทิ ธิภาพสงู สดุ นัน้ จะเปน เชนไรเม่อื จะตองทํางานโดยใชของไหลทํางานทม่ี ีสถานะเปน ไอ

รูปที่ 1 วฏั จักรไอนํา้ ตนกาํ ลังคารโ น

พิจารณาวัฏจักรคารโนซ่ึงทํางานในเสนอ่ิมตัวของสารบริสุทธิเชน น้ํา ดังท่ีแสดงในรูปท่ี1 (a) นํ้าจะ
ไดรับความรอน ดวยกระบวนการการใหความรอนที่อุณหภูมิคงท่ีแบบยอนกลับได จากสภาวะท่ีเปนของเหลว
อ่ิมตัวจนกระทั่งเปนไออ่ิมตัว (จาก1-2) โดยอุปกรณท่ีใชน้ันมักจะเปนเครื่องผลิตไอ จากนั้นใหไอน้ําเขาสูเคร่ือง

157

1. การถายเทความรอนท่ีอุณหภูมิคงที่ของของไหลซ่ึงมีสถานะเปนของไหลผสมของเหลวและไอไมเปนเร่ือง
ยากเพราะในขณะทม่ี ีการเปล่ยี นแปลงสถานะการทาํ ความดันใหคงที่จะทําใหอุณหภูมิคงที่ไปดวย แตขอจํากัด
ของการถายเทความรอนแบบนี้ก็คือ อุณหภูมิสูงสุดของของไหลจะถูกจํากัดดวยอุณหภูมิจุดวิกฤติ (ซึ่งเทากับ
374°C สําหรับน้ํา) ซ่ึงจะทําใหประสิทธิภาพของเคร่ืองถูกจํากัดดวย และถาหากวาเพ่ิมอุณหภูมิสูงสุดใน
ระบบกจ็ ะเปน การใหค วามรอนแกของไหลในลกั ษณะไอน้ําอยา งเดียวซงึ่ ยากตอ การควบคุมใหอ ุณหภมู คิ งที่

2. การขยายตัวอยางไอเซนโทรปกในเคร่ืองกังหันไอนํ้าอาจจะทําไดโดยออกแบบกังหันไอนํ้าใหเหมาะสม แตที่
กระบวนการจากสภาวะ 2 มา 3 น้ันนํ้าจะเกิดการกลั่นตัวขึ้นซ่ึงจะเกิดหยดนํ้าขึ้นในเคร่ืองกังหัน ผลท่ีตามมาก็
คือหยดน้ําน้จี ะทาํ ใหเกิดสนมิ หรือการบบุ สลายของกลีบกังหนั ไดเ นอื่ งจากหยดน้ํานั้นมีโมเมนตัมสูงกวาไอนํ้า
มาก ดงั นนั้ ในการทาํ งานจรงิ ของโรงจักรตน กําลังคาคุณภาพไอของไอนํ้าควรจะมากกวา 90% สําหรับในกรณี
นี้อาจจะสามารถแกไขปญหาไดโดยใชของไหลทํางานอ่ืนที่มีเสนไอน้ําอ่ิมตัวในแผนภาพ T-s ที่มีความชัน
มากกวานี้

3. ในกระบวนการการอัดตัวแบบไอเซนโทรปก(กระบวนการจากสภาวะ 4 ไป 1) เปนการลําบากท่ีจะเพ่ิมความ
ดนั ใหกบั สารทอี่ ยใู นสภาพสองสถานะและยากท่จี ะควบคมุ การเกดิ การกลั่นตัวในขณะทคี่ วามดันสงู ข้ึน
จากปญ หาดังกลาวอาจแกไขไดในบางขอโดยใชวัฏจักรคารโนในลักษณะอื่น ตามรูปท่ี 1(b) แตอยางไร

ก็ตามจะเกิดปญหาขออื่นตามมาเชนการขยายตัวแบบไอเซนโทรปกน้ันของไหลจะมีความดันสูงมาก และใน
กระบวนการของ การถายเทความรอนแบบอุณหภูมิคงท่ีเปนการลําบากมากที่จะตองทําใหความดันเปล่ียนแปลง
ไปเร่ือยๆเพื่อรักษาใหอุณหภูมิคงที่ ดังนั้นจึงสรุปไดวาดวยเทคโนโลยีปจจุบันเราไมสามารถจะใชวัฏจักรคารโน
สําหรับโรงจักรไอนํ้าตน กําลังได

วัฏจกั รแรงคลิน
เนื่องจากความไมเหมาะสมของวัฏจักรคารโนที่จะใชเปนวัฏจักรตนกําลังสําหรับโรงจักรตนกําลังใน

ปจจุบัน เราจึงใชวัฏจักรอีกชนิดหน่ึงคือวัฏจักรแรงคลิน (Rankine Cycle) ซึ่งถือวาเปนวัฏจักรในอุดมคติสําหรับ
วฏั จกั รไอนาํ้ ตนกําลงั ดังแสดงในรปู ท่ี 2 โดยท่ปี ระกอบดวยกระบวนการดังตอไปน้ี
• กระบวนการจาก 1 - 2 เปน การอัดตัวอยา งไอเซนโทรปก
• กระบวนการจาก 2 - 3 เปน กระบวนการใหค วามรอนท่ีความดันคงที่ในเครอ่ื งกําเนดิ ไอ
• กระบวนการจาก 3 - 4 เปน กระบวนการการขยายตัวแบบไอเซนโทรปก ในเครื่องกงั หนั ไอนํา้
• กระบวนการจาก 4 - 1 เปน กระบวนการถา ยเทความรอนสูส งิ่ แวดลอ มท่คี วามดันคงทใี่ นเคร่อื งควบแนน

158

รปู ที่ 2 วฏั จักรแรงคลิน

นํ้าจะเขาสูเครื่องสูบนํ้าที่สภาวะท่ี 1 ในสภาพของเหลวอ่ิมตัวและจะถูกเพ่ิมความดันแบบไอเซนโทรปก
จนกระท่ังความดันสูงเทากับความดันในเคร่ืองกําเนิดไอ ในชวงน้ีอุณหภูมิของนํ้าจะสูงขึ้นเล็กนอยเน่ืองจากการ
ลดลงของปริมาตรจําเพาะ (แตจากในรูปท่ี 2 ท่ีเขียน จุด 1 และ 2 ใหหางกันในแผนภาพเพื่อใหมองเห็นไดชัดเจน
และถาหากวาของเหลวทใี่ ชเปน สารท่ีอัดตวั ไมไดอยางแทจ ริง อณุ หภมู ิจดุ นี้จะคงเดมิ )

จากน้ันนํ้าจะเขาสูเครื่องกําเนิดไอในสภาพของเหลวอัดตัวที่สภาวะท่ี 2 และออกจากเคร่ืองกําเนิดไอใน
สภาพไอรอนยวดยิ่งท่ีสภาวะที่ 3 สําหรับเครื่องกําเนิดไอเปนอุปกรณแลกเปลี่ยนความรอนแบบหน่ึงซ่ึงไดความ
รอ นจากกาซที่เผาไหมหรือแหลงความรอ นอนื่ ใดและทาํ ใหเ กดิ การเปลย่ี นแปลงแบบความดันคงท่ี

ไอรอนยวดย่ิงที่สภาวะที่ 3 จะเขาสูเคร่ืองกังหันไอน้ําและเกิดกระบวนการขยายตัวแบบไอเซนโทรปก
และใหงานออกมาในลักษณะของงานเพลา ซึ่งทําใหความดันและอุณหภูมิของไอนํ้าลดลง จนกระท่ังออกจาก
เครื่องจักรกังหันในสภาวะท่ี 4 จากน้ันไอนํ้าจะเขาสูเครื่องควบแนนที่ตําแหนงน้ี โดยทั่วไปไอนํ้าที่ออกจาก
เครอ่ื งจักรกงั หันจะอยใู นสภาวะของเหลวผสมไอน้าํ โดยมคี า คุณภาพไอสูง ( โดยท่วั ไป x > 90% )

ไอน้ําจะเกิดการกลั่นตัวในเครื่องควบแนนในลักษณะท่ีความดันคงท่ี โดยจะคายความรอนใหแหลงท่ีมี
อณุ หภมู ติ ํ่ากวา เชน น้าํ ในแมน า้ํ หรืออากาศรอบขาง โดยนํ้าจะออกจากเครื่องควบแนนในลักษณะของเหลวอ่ิมตัว
แลวกเ็ ขา สูเครื่องสูบตอ ไป เปน การครบวฏั จักรการทํางาน

การวิเคราะหพลังงานของวัฏจักรแรงคลินอดุ มคติ

สว นประกอบหลกั ทั้ง 4 ช้นิ ของวฏั จักรแรงคลินคือเคร่ืองสูบนํ้า เคร่ืองกําเนิดไอ กังหันไอนํ้า และเคร่ือง

ควบแนน ลวนสามารถพิจารณาวาเปนอุปกรณที่มีของไหลผานในลักษณะการไหลแบบคงตัว ดังน้ัน

สวนประกอบทั้งสี่ช้ินเม่ือรวมกันเปนวัฏจักรแรงคลินแลวก็สามารถพิจารณาไดวาวัฏจักรแรงคลินเปนวัฏจักรที่มี

การไหลผานของของไหลอยางคงตัว ซ่ึงทําใหเราสามารถพิจารณาไดวาการเปล่ียนแปลงพลังงานจลนและ

พลังงานศักยของของไหลมีคานอยมากเม่ือเทียบตอการเปลี่ยนแปลงพลังงานจากสาเหตุอื่น ๆ ดังน้ันสมการ

พลงั งานของการไหลอยา งคงตัวสามารถเขียนในรปู ตอ หนวยมวลของนาํ้ เปน

q − w = he − hi (1)

159

สําหรับเคร่ืองกําเนิดไอและเคร่ืองควบแนนไมมีงานในรูปอื่นเขามาเกี่ยวของ สวนในเครื่องสูบและเคร่ืองกังหัน

ไอน้ําเมื่อพิจารณาวาเปนกระบวนการไอเซนโทรปกทําใหไมมีการถายเทความรอนเกิดขึ้น ดังนั้นพลังงานที่

สวนประกอบตาง ๆ สามารถพิจารณาไดด ังน้ี

เครือ่ งสบู (q = 0) w pump,in = h2 − h1 (2)

หรอื ในกรณีท่พี ิจารณาวาน้ําเปนของเหลวอัดตวั ไมไดจ ะไดวา

( )w pump,in = v P2 − P1 (3)

โดย h1 = hf @ P1, T1 และ v ≈ v1 ≈ v f @P1,T1 (4)
(5)
เคร่อื งกาํ เนิดไอ (w = 0) qin = h3 − h2 (6)

เครือ่ งกงั หนั (q = 0) wturbine,out = h3 − h4

เคร่ืองควบแนน (w = 0) qout = h4 − h1

สําหรับประสทิ ธภิ าพเชงิ ความรอน (Thermal efficiency) ของวฏั จักรน้หี าไดจ าก

ηth = wnet ,out (7)
qin (8)

โดย wnet ,out = wturbine,out − wpump,in (9)

แตเนอ่ื งจากการทาํ งานเปน วฏั จกั รจากกฎขอท่ีหนึ่งของเทอรโมไดนามกิ สจ ะไดว า

wnet ,out = qin − qout

ทําใหส มการท่ี (7) สามารถเขยี นไดใ นรูป

ηth = 1− qout (10)
qin

สําหรับในกรณีของโรงจักรตามความเปนจริงน้ันงานท่ีใหกับเคร่ืองสูบน้ําน้ันจะมีคานอยกวางานท่ีไดออกมาจาก

เคร่ืองจักรกังหันมากทําใหในหลายๆกรณีเราจะพิจารณาวางานสุทธิจะประมาณเทากับงานท่ีไดจากเคร่ืองจักร

กงั หัน

สําหรับวัฏจักรท่ีใชกันอยูตามความเปนจริงนั้นมีสวนประกอบหลายๆอยางท่ีแตกตางกันออกไปท้ัง

สวนประกอบตางๆท่ีแตกตางออกไปจากวัฏจักรแรงคลินอุดมคตินี้เปนอยางมาก โดยเหตุผลที่สําคัญก็คือเพื่อเพิ่ม

ประสิทธิภาพใหกับโรงจักร และนอกจากน้ีกระบวนการตางๆท่ีเกิดขึ้นในสภาพความเปนจริงก็ไมไดเปน

กระบวนการในอุดมคติคืออาจมีการสูญเสียความรอน การสูญเสียเน่ืองจากแรงเสียดทานหรืออ่ืนๆอีกหลาย

ประการ

อปุ กรณก ารทดลอง
สําหรับเครื่องมือทดลองท่ีจะใชในการทดลองมีวัตถุประสงคหลักคือเพื่อใหศึกษาการเปลี่ยนแปลง

พลังงานโดยการนําพลังงานความรอนมาเปล่ียนเปนพลังงานกล เน่ืองโรงจักรที่ใชในการทดลองน้ีเปนโรงจักร
ขนาดเล็กมาก ดังน้ันประสิทธิภาพของโรงจักรนี้จะต่ํากวาโรงจักรที่ใชในอุตสาหกรรมเปนอยางมากเพราะการ
สูญเสียพลังงานเนื่องจากการไหลในสวนตางๆจะสูงมากเมื่อเทียบกับสภาพความเปนจริง ดังนั้นในการทดลองน้ี
ขอใหนกั ศกึ ษาสนใจในวิธกี ารวัด การคํานวณหาคาตา งๆที่เกีย่ วของกับระบบของโรงจักร กฏการอนุรักษพลังงาน
และอืน่ ๆทีใ่ หพิจารณามากกวา ทจี่ ะสนใจประสิทธภิ าพหรอื ลักษณะการทาํ งานของโรงจักรขนาดเล็กนี้

160

ดังท่ีกลาวมาแลววาโรงจักรนี้มีขนาดเล็กมากทําใหตองมีการเปลี่ยนแปลงสวนประกอบบางสวนเพื่อให
เหมาะสมกับสภาพการทํางานสวนประกอบสําคัญทีเ่ ปล่ยี นแปลงไปจากวัฏจักรแรงคลนิ จรงิ กค็ อื

1. เครื่องกังหันไอนํ้าจะไดรับการทดแทนดวยเคร่ืองยนตลูกสูบไอน้ํา สาเหตุเนื่องจากการท่ีขนาดของโรงจักร
เล็กมากการสรางเครอื่ งกังหนั ไอน้ําจะเปนไปดวยความยากลําบากและการควบคุมกท็ ําไดลําบากเชน กนั

2. ระบบที่ใชเปนระบบเปดแทนที่จะเปนระบบปดแบบวัฏจักรแรงคลิน สาเหตุเพราะปริมาณน้ําที่ใชไมมากนัก
ดังน้ันเม่ือน้ําออกจากเคร่ืองควบแนนแลวแทนท่ีจะไหลกลับเขาสูเครื่องสูบนํ้าเพ่ือสูบน้ําเขาสูเครื่องกําเนิดไอ
จะเปนการปลอยน้ําท้ิงไปเลย ทําใหระดับนํ้าในเครื่องกําเนิดไอลดลงเรื่อยๆ แตเนื่องจากปริมาณนํ้าท่ีใชนอย
ดังนนั้ กวา ทป่ี รมิ าณนํ้าในเครอื่ งกาํ เนดิ ไอจะลดลงมากเกนิ ไป การทดลองกค็ งจะเสรจ็ ส้นิ เรียบรอ ยแลว

3. สําหรบั สวนประกอบอนื่ ท่เี พ่ิมข้ึนมากค็ ือเคร่ืองกาํ เนดิ ไฟฟา ท่ีตอ เขากบั เครื่องยนตแ ละมีหลอดไฟฟาตอเขากับ
เคร่ืองกําเนิดไฟฟา จุดประสงคก็เพื่อใหสามารถวัดคากําลังงานของเครื่องจักรท่ีไดออกมาอีกท้ังยังเปนภาระ
กรรมใหก บั เคร่อื งยนตอ ีกดว ย

สาํ หรบั วิธีการคาํ นวณทเ่ี ก่ยี วของกบั โรงจกั รน้ีจะกลา วตอไปในชวงการทดลอง

สวนประกอบของโรงจกั ร
โรงจักรขนาดเล็กไดสรางขึ้นเพื่อจําลองโรงจักรตนกําลังที่ใชผลิตกระแสไฟฟาซ่ึงประกอบดวยช้ินสวน

ตางๆมากมายทั้งอุปกรณ เครื่องมือวัด เคร่ืองมือควบคุมตางๆ สําหรับสวนประกอบท่ีสําคัญจะมีคุณลักษณะท่ี
สําคญั ดังตอ ไปน้ี

โรงจักร Cussons Ltd. - Miniature Steam Plant P7669

เครอ่ื งกําเนิดไอ Stuart Turner No. 501 Gas Fired
ผผู ลิต-รุน กา ซธรรมชาติ
เช้ือเพลิง 4 bar
ความดนั ใชงาน
ผลิตไอนํ้า 24.5 kg ตอ 1 ลูกบาศกเมตรของเชอื้ เพลงิ ที่ 100°C
กําลังการผลิต

เครื่องยนต

ชนดิ แบบลกู สูบ กระทาํ สองดาน

ผูผลติ -รนุ Stuart Turner No. 10V

ขนาดกระบอกสูบ 19.05 mm

ชวงชัก 19.05 mm

เสน ผานศนู ยกลางกานสูบ 4.00 mm

อัตราสว นกําลังอดั 2

Diagram factor 0.8

กาํ ลงั สงู สุด 3.3 Watt ที่ 1200 rpm

การส้นิ เปลอื งไอน้าํ 38 กรัมตอนาที

161

เครอ่ื งควบแนน แบบ ความดนั บรรยากาศ

อัตราการไหลตา่ํ สุดของนํา้ หลอ เย็น 0.5 ลิตรตอนาที

เครื่องกาํ เนดิ กระแสไฟฟา

กําลังการผลติ 2 Watt ท่ี 2000 rpm.

ประสิทธิภาพ 70%

หลอดไฟ 4 หลอด
จํานวน 6 volts
Rated Voltage 0.30 amps
Rated Current 20 ohms
Rated Resistance

เคร่อื งมือวัด แบบ Variable area flow meter
เครอ่ื งมือวดั อตั ราการไหล แบบ Variable area flow meter
เครอ่ื งมอื วดั อตั ราการไหลของกา ซเช้อื เพลงิ
เครอ่ื งมอื วัดอัตราการไหลของน้าํ หลอ เย็นเคร่ืองควบแนน

เครื่องมอื วัดความดนั แบบ Budone Tube Pressure gage
วัดความดันในเครื่องกาํ เนิดไอ

เครอื่ งมือวัดอณุ หภูมิ
Thermocouple ตดิ ตงั้ อยู 8 ตาํ แหนง คือ

1. วดั อุณหภูมขิ องอากาศรอบๆ ขาง
2. วัดอณุ หภมู นิ ้ําปอ นเครอื่ งกําเนิดไอ
3. วดั อณุ หภมู ไิ อน้าํ ในเคร่อื งกําเนิดไอ
4. วัดอณุ หภูมไิ อนาํ้ ทเ่ี ขาสูเครือ่ งยนต
5. วัดอุณหภูมไิ อนา้ํ ทอี่ อกจากเคร่อื งยนต
6. วัดอุณหภูมินา้ํ หลอเย็นท่เี ขาเคร่ืองควบแนน
7. วดั อุณหภมู นิ าํ้ หลอ เยน็ ทอี่ อกจากเครือ่ งควบแนน
8. วดั อณุ หภมู นิ ้ําในระบบทก่ี ล่ันตวั

เคร่อื งวดั ทางไฟฟา

เครื่องมอื วดั กระแส แบบเขม็

เครื่องมอื วดั ความตางศกั ย แบบเขม็

162
สาํ หรบั ลกั ษณะของโรงจกั รไฟฟาแสดงในรปู ที่ 3 และรปู ท่ี 4 แผนภาพแสดงการไหลและการวัดของโรงจกั ร

Error! Not a valid link.
รูปที่ 3 โรงจกั รไฟฟาขนาดเล็ก

รปู ท่ี 4 แผนภาพแสดงการไหลและตําแหนงการวัดของโรงจักรขนาดเล็ก
การเดินเครื่องโรงจักรไฟฟา

การทดลองนช้ี ้ินสวนตางๆของอปุ กรณก ารทดลองจะมอี ุณหภูมิและความดนั สงู
อกี ท้ังมีเชื้อเพลิงท่มี ีความไวไฟสูงเกีย่ วของอยดู วย

ดงั นั้นนกั ศึกษาตองใหความระมัดระวังและปฎิบตั ิตามคาํ ส่ังของอาจารยผ คู วบคุมอยา งเครงครดั
หากวาตรวจพบวา นักศกึ ษาไมเ ชื่อฟง ทางผูควบคุมอาจยกเลิกการทดลองเพ่อื ความปลอดภัยของทุกฝา ย
ข้ันตอนกอ นตดิ เครอ่ื งยนต
1. เตมิ น้าํ สะอาดลงในถังเกบ็ นํ้าเล้ียงเคร่อื งกาํ เนิดไอ
2. ตอทอ นา้ํ หลอเย็นเครื่องควบแนน ตรวจสอบรอยตอ ตา งๆ

163

3. ตอ ทอกาซเชื้อเพลิง ตรวจสอบรอยตอตา งๆ
4. ปรับตําแหนงวาลว ตางๆตอ ไปนี้ เพ่ือใหอ ากาศไหลออกจากระบบเม่อื มกี ารเติมนํ้าเขา เคร่อื งกําเนิดไอ

• เปดวาลวไอนํ้าออกจากเครื่องกาํ เนดิ ไอ
• เปด วาลว ทิ้งนา้ํ มันหลอ ลื่น (อยูบ นทอไอนํ้าติดกับเคร่อื งยนต)
• เปด วาลว ทงิ้ น้าํ ในกระบอกสูบ
• เปดวาลวไอน้ําเขาสูเครื่องยนต
5. หลังจากเปดวาลวท้ิงนํ้ามันเคร่ือง เปดฝาใสกรองน้ํามันเคร่ืองแลวใหนําใสกรองน้ํามันเครื่องออกจากน้ันเติม
นํ้ามันเคร่ืองลงไป จนกระทั่งน้ํามันเครื่องไปไลน้ําในกระบอกสูบออกจนหมด สังเกตุไดจากมีน้ํามันเครื่อง
อยางเดียวไหลออกทางทอทิ้งน้ํามันเคร่ือง จากน้ันปดวาลวทิ้งนํ้ามันเคร่ืองใสใสกรองกลับคืน แลวปรับวาลว
ควบคมุ นํ้ามันเครื่องใหเ หมาะสม
6. หลอล่ืนตาํ แหนง ตอไปนี้
• Bearing ของเครือ่ งยนตท ั้งสองจดุ
• Valve Gear
• หมุดกา นสบู และลอ กา นสบู
• Dynamometer Bearing
7. ตรวจสภาพสายพานระหวางเคร่ืองยนตและเครื่องกําเนิดไฟฟา ปรับสายพานใหตึงพอประมาณ ดูอยาให
สายพานบิด
8. เติมนํ้าเขาเครื่องกําเนิดไอโดยการใชเครื่องสูบน้ําจนกระทั่งนํ้ามีระดับประมาณหนึ่งในสามของความสูงใน
หลอดแกวบอกระดับน้ํา
9. ปดวาลวไอนาํ้ ที่ออกจากเครื่องกาํ เนดิ ไอและวาลว ไอนาํ้ เขาสูเครื่องจกั ร

ขน้ั ตอนการตดิ เคร่อื งยนต
1. เปดวาลว กาซเช้ือเพลิง จุดไฟ คอยๆปรบั เปลวไฟเพือ่ ใหห มอตม น้าํ คอ ยๆมอี ุณหภมู สิ งู ขึน้
2. เมอื่ นาํ้ เริ่มเดอื ดระดับน้าํ ในหลอดแกว บอกระดบั จะสูงขน้ึ กวาหน่งึ สวนสามตามทีเ่ ตมิ ไวแตแ รก
3. ปรับวาลว เช้ือเพลิงเพ่มิ ความรอ นขึ้นอีก แตอยา ใหมากเกนิ ไปโดยสงั เกตจากลกั ษณะเปลวไฟ
4. ปลอ ยใหความดันในเครื่องกําเนิดไอเพมิ่ ข้นึ เปนประมาณ 2 bar
5. ในขณะท่ีวาลว ไอนา้ํ เขา เครื่องยนตปด อยู คอ ยๆเปด วาลว ไอนา้ํ ออกจากเครื่องกําเนิดไอ โดยคอยๆบิดท่ีละนอย

จนกระทั่งเปดวาลวสุด จากนั้นบิดกลับประมาณครึ่งรอบเพื่อปองกันวาลวติด การคอยๆเปดวาลวนั้นเปนการ
ทาํ ใหทอ ไอนา้ํ รอนขนึ้ ทล่ี ะนอ ย
6. เปดวาลวไอน้าํ เขาสเู ครอ่ื งและเปดวาลวทอท้งิ น้ําที่กล่ันตัว เพ่ือใหไอนํ้าดันเอาน้ําที่กลั่นตัวออกจากเครื่องยนต
เมือ่ สงั เกตวา ท่ที อ ท้งิ น้ํามีแตไ อนาํ้ ไหลออกมา ปดวาลวทอทิ้งน้ํา เคร่ืองยนตควรจะเดินเครื่องแลวในขณะน้ีแต
หากเคร่อื งยนตย ังไมตดิ ใหใ ชม ือชวยหมนุ ลอตน กาํ ลงั เล็กนอ ย
7. เม่ือเครื่องยนตติดแลวควรปรับอัตราการไหลของไอนํ้าใหเหมาะสม ตลอดจนปรับวาลวนํ้ามันหลอล่ืนเพ่ือให
มีน้ํามันหลอลื่นเคร่ืองยนตอยูตลอดเวลาอีกดวย ความดันภายในเคร่ืองกําเนิดไอขณะทําการทดลองควร
ประมาณ 4 bar

164

ข้ันตอนการทดลอง
1. เมื่อเครื่องยนตติดเรียบรอยแลว กอนเริ่มทําการทดลองใหเติมนํ้าใหเต็มเครื่องกําเนิดไอโดยใชเคร่ืองสูบมือ

เพื่อใหระดับน้ํามีมากเพียงพอเพ่ือจะทําการทดลองใหเสร็จส้ินในการเติมน้ําเพียงคร้ังเดียว เพราะจะทําให
ระบบทาํ งานในลักษณะคงตวั อยตู ลอดเวลา
2. ปรับอัตราการไหลของนํา้ หลอ เย็นเครอื่ งควบแนน ใหอ ยูท ี่ 450 cm3/min
3. ปรบั อัตราการไหลของเชือ้ เพลงิ ใหอ ยปู ระมาณ 1500 cm3/min
4. ความดนั ในขณะทําการทดลองควรจะอยใู นชวง 2 - 5 bar
5. เมื่อระบบอยูในสภาพคงตัว เปดหลอดไฟที่ละดวงเพื่อใหความตานทานเปลี่ยนไปจาก 20 ohms เม่ือเปด
หลอดไฟ 1 ดวงเปน 10, 6 2/3, 5 เมื่อเปด 2, 3, 4 ดวง ตามลําดับ จากน้ันบันทึกคาความเร็วรอบเคร่ืองยนต
แรงเคลื่อนไฟฟา และกระแสไฟฟาท่ีอา นไดจากการเปลย่ี นจาํ นวนหลอดไฟทเ่ี ปดแตล ะคร้งั
6. ทําการบันทึกคาทุกๆ 1 นาทีจนครบ 3 นาที (รวมท้ังหมด 4 คร้ังการบันทึก) ในการบันทึกคาคร้ังแรกใหนํา
เคร่ืองตวงน้ําไปวางไวดานลางของโรงจักรเพ่ือเก็บปริมาณไอนํ้าท่ีกลั่นตัว และเม่ือทดลองครบ 3 นาที ใหนํา
ปรมิ าณนาํ้ ไปชัง่ เพอ่ื หาอัตราการไหลมวลของนาํ้ เฉลย่ี ตอ ไป
7. ปดเครอื่ ง ตามข้นั ตอนการดับเครอื่ งยนต

การดบั เครื่องยนต
1. ปด หลอดไฟทกุ ดวงเพอ่ื ลดภาระกรรมของเครอื่ งยนต
2. ปด วาลว เชอื้ เพลงิ
3. ปลอยใหเคร่อื งยนตเ ดินตอไปเรอ่ื ยๆจนกระท่งั เครื่องยนตห ยุดไปเอง
4. ปลอยใหนํา้ หลอเย็นเครื่องควบแนนไหลตอไปเรอ่ื ยๆจนกระทง่ั เครือ่ งมือเย็นตวั ลงพอประมาณ
5. เมอ่ื เคร่ืองเย็นตวั ลงแลวให เปดวาลวทง้ิ นํ้าในเครอ่ื งกําเนิดไอ ในถังเก็บน้ําและในเครื่องยนต

การวเิ คราะหขอ มลู และประเมนิ ผล
ในการประเมินผลการหาคาคุณสมบัติตางๆของไอนํ้าในระบบใหพิจารณาวาบนเสนทอที่ดานทางเขา

เคร่ืองยนตมีความดันเทากับความดันในเคร่ืองกําเนิดไอและในเสนทอท่ีออกจากเคร่ืองยนตมีความดันเทากับ
ความดนั บรรยากาศ

1. หาคาประสิทธิภาพโดยรวมของโรงจักร โดยพลังงานท่ีใหคือพลังงานจากกาซเชื้อเพลิงท่ีใหกับโรง
จักร สวนพลงั งานทไ่ี ดคือกาํ ลงั ทไี่ ดจ ากเครือ่ งกําเนิดไฟฟา นั่นคือ

η Plant = IV (11)
m& f QHV

เม่ือ I คอื กระแสไฟฟา [ amps ]

V คอื แรงเคลื่อน [ volts ]

QHV คือคาความรอนของเชอื้ เพลิงท่ีใช [ J/kg ]

และ m& f คอื อัตราการไหลของเช้ือเพลิง [ kg/sec ]

โดยคากระแสไฟฟาและแรงเคล่ือนไฟฟาหาจากการเฉล่ียคาที่ไดจากการทดลอง สวนคาความรอนของเชื้อเพลิง

ขึ้นอยูกับชนดิ ของกาซท่ีใช (สอบถามในหอง ปฎบิ ตั ิการ)

165

2. หาคาประสิทธิภาพของเครื่องยนตไอนํ้า โดยพลังงานที่ใหกับเครื่องยนตคืออัตราการเปลี่ยนแปลง

เอนทาลปของไอนา้ํ สว นพลังงานทไ่ี ดค อื กาํ ลังที่สงใหก ับเครื่องกําเนิดไฟฟา

อตั ราการเปลีย่ นแปลงเอนทาลปข องนํา้ ( )ΔHw = m& w hi − he engine (12)

หรอื กําลังทใี่ หเ ครื่องยนตคือ ( )W&in = m& w h5 − h4 (13)
(14)
กาํ ลังที่ใหเครื่องกําเนดิ ไฟฟา W&out = ηgen IV

โดย m& w คอื อตั ราการไหลของไอนา้ํ

ηgen คอื ประสทิ ธภิ าพของเคร่ืองกําเนิดไฟฟา

และ subscript 4 และ 5 คือตําแหนง ท่อี า นอุณหภูมิของไอน้ําตามผังของโรงจกั ร

3. การพิจารณาการถายโอนพลังงานภายในเคร่ืองควบแนน โดยพลังงานของไอน้ําที่เขาสูเครื่อง

ควบแนน (คือพลังงานท่ีออกจากเครื่องจักร) จะถายโอนใหกับนํ้าหลอเย็นเครื่องควบแนน ถาหากวาเคร่ือง

ควบแนนมีประสิทธิภาพสมบูรณพลังงานทั้งสองจะเทากัน แตในทางปฎิบัติจะมีพลังงานสูญเสียแกอากาศรอบๆ

ขา งเน่อื งจากการพาความรอ นและการแผรังสี ซึ่งการพิจารณาในสวนน้ีจะเปน การหาพลงั งานในสวนนี้

พลังงานทไ่ี อน้ําสูญเสยี ( )E&in = m& w h5 − h8 (15)
(16)
พลังงานทีน่ าํ้ หลอเย็นรบั ( )E&out = m& c h7 − h6 (17)

พลงั งานทส่ี ญู เสยี E& loss = E&in − E& out

เมอ่ื m&c คืออัตราการไหลของนํา้ หลอเย็นเคร่ืองควบแนน

4. หาประสิทธิภาพของเครื่องกําเนิดไอ โดยพลังงานท่ีใหเครื่องกําเนิดไอคือพลังงานที่ไดจากการเผา

ไหมเ ช้อื เพลงิ สวนพลังงานท่ีไดจากเครื่องกําเนดิ ไอคือการเปล่ียนแปลงพลงั งานของไอนา้ํ ในเครอ่ื งกาํ เนดิ ไอ

พลังงานที่ไอนาํ้ รับ ( )E& w = m& w h3 − h2 (18)
พลงั งานท่ใี ห (19)
ประสิทธภิ าพของเครือ่ งกําเนดิ ไอ E&in = m& f QHV

ηboiler = E& w (20)
E& in

5. เขยี นแผนภาพของกระบวนการทเ่ี กดิ ขน้ึ ลงบน T-s diagram ของน้ํา

เอกสารอา งอิง

1. Miniature Steam Plant P7669, Instruction Manual, Cussons Ltd.

2. Cengel, Y.A., Boles, M.A., “Thermodynamics :An Engineering Approach,” 2nd ed. McGraw-Hill, 1994

3. Wylen, G.V., Sontag, R and Borgnakke, C., “Fundamental of Classical Thermodynamics,” 4th ed., John

Wiley, 1994

Engineer : DATA S
Miniature S
Loading Condition 1 Switch
12 ID #
Time Mins 0 3 2 Switch

012

Dynam V Volts
o

Output I Amps

Boiler P bars
mf cm3/
min
Condenser cm3/
c/w min
rpm
Engine Speed °C
°C
T1 – Ambient
T2 – Boiler °C
feed
T3 – Boiler °C
Out
T4 – Engine °C
In
T5 – Engine °C
exh.
T6 – Cond c/w °C
In
T7 – Cond c/w °C
Out
T8 –
Condensate

Wt. of gms
Condensate
in 3 mins

SHEET Group : Date / / ME ---SUT
Steam Plant 3 Switch 30 4 Switch

Section : 12 123
h

30

168

การทดสอบเครื่องยนตดเี ซล

เรียบเรียงโดย ดร. กนตธ ร ชาํ นิประศาสน

กลาวนํา
เครื่องยนตสันดาปภายในท่ีใชท่ัวไปในรถยนตน้ัน จะแบงไดออกเปนสองประเภทใหญๆคือ เคร่ืองยนตแบบจุด

ระเบดิ หรอื ท่ีนยิ มเรียกวา เคร่อื งยนตเ บนซิน และอีกแบบหนงึ่ คือเคร่ืองยนตแ บบอดั ระเบิดหรอื ทเ่ี รียกวาเคร่ืองยนตดีเซล สําหรับ
ในการทดสอบน้ีจะเปน การทดสอบเครือ่ งยนตด เี ซลเพอื่ ทจี่ ะหาคาประสิทธิภาพและสัมประสิทธ์ิตางๆท่ีเก่ียวของกับเคร่ืองยนต
สนั ดาปภายใน สําหรบั เอกสารฉบบั นผ้ี เู ขียนมคี วามคาดหวังวาผูท ่อี า นเอกสารฉบับนไี้ ดผ า นการศึกษาในวิชาเคร่ืองยนตสันดาป
ภายในมาแลว จึงไดต ัดรายละเอียดตางๆออกไป สําหรับรายละเอียดนนั้ สามารถหาไดจากเอกสารอางอิงที่ปรากฏอยูทายเอกสาร
น้ี
สมรรถนะของเครือ่ งยนต

เคร่ืองยนตสันดาปภายในโดยเฉพาะอยางยิ่งเครื่องยนตแบบลูกสูบน้ันมีตัวแปรตางๆเก่ียวของอยูดวยอยางมากมาย มี
ทั้งท่ีสามารถวัดคาของตัวแปรนั้นไดอยางงายๆจนกระท่ังถึงตัวแปรท่ีตองใชเคร่ืองมือพิเศษในการวัดคา ในหัวขอน้ีจะเปนการ
กลาวถึงตัวแปรตางๆท่ีเกี่ยวของกับสมรรถนะของเครื่องยนตดีเซลโดยจะจํากัดอยูเฉพาะท่ีจะสามารถหาคาไดโดยเครื่องมือ
ทดลองทมี่ ีอยู กอนอื่นขอแสดงรายละเอยี ดสัญญลักษณข องตวั แปรตางๆทีจ่ ะใชในเอกสารนี้ ซงึ่ ประกอบดวยตัวแปรดังตอไปน้ี

สญั ญลักษณ ตัวแปร นยิ าม หนว ย
อตั ราสว นของปริมาตรกระบอกสบู สูงสดุ
rC compression ratio ตอปรมิ าตรทนี่ อยทส่ี ดุ ---
ปรมิ าตรกระบอกสบู ท่นี อยท่สี ดุ
Vc Clearance Volume ปริมาตรทล่ี กู สูบคล่อื นท่ีในกระบอกสูบ cc
Vd Displaced or swept cc

volume ความเร็วรอบของเครอื่ งยนต RPM
N Engine speed เสน ผานศูนยก ลางของกระบอกสูบ cm
ระยะจากจดุ ศนู ยตายบนถงึ จดุ ศนู ยตายลาง cm
B Bore แรงบิดของเคร่ืองยนต ไดจากการวดั โดยใช N-m
ไดนาโมมเิ ตอร
L Stroke กาํ ลังของเครือ่ งยนตท ี่ไดจ ากการวดั โดยใช kW
ไดนาโมมิเตอร
T Brake Torque กาํ ลังของเครอ่ื งยนตตอปริมาตรกระบอก kPa
สบู ของเครื่องยนต
Pb Brake Power อัตราการส้ินเปลืองนา้ํ มันเชื้อเพลิงของ g/kW-hr
เคร่อื งยนตตอ กําลงั ของเครื่องยนต
bmep Brake mean effective กาํ ลังที่ไดตออตั ราการใหค วามรอน ---
pressure อัตราสว นระหวางนํ้ามันเช้ือเพลิงกับอากาศ kg-Air/ kg-fuel
sfc อตั ราสว นของปรมิ าตรการไหลของอากาศ
Specific fuel ที่เขาสูเคร่ืองตอปริมาตรกระบอกสูบ ---
ηth consumption
A/F
ηv Thermal Efficiency
Air fuel ratio
Voumatric efficiency

169

โดยนยิ ามและความสมั พนั ธข องตวั แปรตางๆมีดังนี้

compression ratio rc = Maximum Volume = Vd + Vc
Brake Power Minimum Volume Vc

Pb = 2πNT
60

Brake Mean Effective Pressure bmep = PnR

Vd N

โดย nR คือจํานวนรอบของเพลาขอเหว่ียงท่ีหมุนเพื่อใหไดกําลังตอสูบของเครื่องยนต ซ่ึงจะเทากับ 2 สําหรับเคร่ืองยนตส่ี
จงั หวะและเทากบั 1 สาํ หรับเคร่ืองยนตสองจังหวะ

Brake Specific Fuel Consumption bsfc = m& f

Pb

โดย m& f คอื อัตราการไหลหรอื อตั ราการส้นิ เปลอื งของน้ํามนั เช้อื เพลิง

Brake Thermal Efficiency ηth = Pb
m& f QHV

1
=

bsfc QHV

โดย QHV คอื คา heating value ของเชื้อเพลิงท่ีใช

Air fuel ratio A/ F = m& a
m& f

โดย m& a คอื อตั ราการไหลของอากาศที่เขาสูเครื่องยนต

Volumetric Efficiency (เฉพาะเครื่องยนตสี่จังหวะเทานั้น) เปนคาที่วัดประสิทธิภาพของระบบดูดอากาศของเครื่องยนตโดยมี

นยิ ามวาเทา กบั อตั ราปรมิ าตรการไหลของอากาศท่ีเขาสเู ครอื่ งยนตตอ อัตราการเปล่ยี นแปลงปริมาตรของกระบอกสบู หรือ

ηv = 2m& a
ρa,iVd N

โดย ρa,i คือความหนาแนนของอากาศท่ีทางเขา เครื่องยนต

การทดสอบเครอื่ งยนตด ีเซล
เครื่องยนตสันดาปภายในโดยท่ัวๆไปน้ันจะมีวิธีการทดสอบอยูหลายแบบแตแบบท่ีเปนท่ีนิยมที่สุดของการทดสอบ

จะมีอยูสองแบบคือการทดสอบท่ีกําลังสูงสุด (full load testing) ในกรณีนี้ถาเครื่องยนตที่ทําการทดสอบเปนเครื่องยนตเบนซิน
การทดสอบจะเปนเปดลิ้นเรงสูงสุดแลวเปล่ียนแปลงคา load ที่กระทําตอเคร่ืองยนตเพ่ือท่ีจะหาความสัมพันธของแรงบิด (หรือ
กําลังเคร่ืองยนต) กับรอบของเครื่องยนต สวนในกรณของเครื่องยนตดีเซลน้ันการทดสอบแบบน้ีจะเปนการเพิ่มล้ินเรงแลว
สังเกตุไอเสียที่ไดจากเคร่ืองยนตโดยถาไอเสียท่ีไดเริ่มเปนสีเทาแสดงวาปริมาณน้ํามันที่เขาสูกระบอกสูบน้ันเพียงพอและเร่ิมท่ี
จะเผาไหมไมหมดแลว ซ่ึงถือวาเปนปริมาณเชื้อเพลิงสูงสุดที่จายใหแลวสามารถนําไปใชประโยชนไดหมด จากน้ันก็จะมีการ
ปรับเปลี่ยน laod ท่ีใหกับเครื่องยนตเพ่ือหาความสัมพันธของรอบเคร่ืองยนตกับ load โดยในการปรับ load แตละครั้งจําเปน
จะตองมีการปรับลิ้นเรงใหมโดยการสังเกตุไอเสียทุกครั้ง ดังนั้นการทดสอบแบบนี้คอนขางจะยุงยากสําหรับเครื่องยนตดีเซล

170

สาํ หรับการทดสอบเคร่ืองยนตดีเซลที่นยิ มอกี วิธหี นง่ึ ก็คอื การทดสอบท่ีความเร็วรอบของเคร่ืองยนตคงท่ี การทดสอบ
นี้จะปรับล้ินเรงของเครื่องไปตาม load ท่ีเปลี่ยนไปเพ่ือรักษาระดับความเร็วรอบของเคร่ืองยนตใหคงท่ี (สําหรับการควบคุมให
ความเร็วรอบของเครื่องยนตค งท่ีนน้ั อาจเปนการยากในทางปฏิบัติ จึงนิยมท่ีจะใหเกิดความคลาดเคล่ือนของรอบเครื่องยนตจาก
เดิมไปได 5 ถึง 10 %) โดยการทดสอบนี้จะมุงท่ีจะหาความสัมพันธของ bmep กับ sfc และ thermal efficiency ของเครื่องยนตท่ี
ความเร็วรอบทก่ี ําหนดน้นั เปน หลกั นอกจากนั้นการทดสอบโดยวิธีความเร็วรอบคงที่นี้ยังสามารถนํามาเขียนกราฟเพื่อใชหาคา
การสญู เสยี ทางกลโดย Willans line Method ไดดว ย
Willans line Metod

การหา friction power loss ของเคร่ืองยนตทําไดหลายวิธี วิธีการหนึ่งท่ีนิยมทําก็คือ Willans line Method วิธีการของ
Willans line Method ก็คือการ plot กราฟของอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในแกนต้ังและ brake power ในแกนนอน(สําหรับ
เอกสารอางอิงบางเลมอาจใช bmep หรือ brake power ก็ได) โดยทั่วไปกราฟจะตัดแกนตั้งที่คามากกวาศูนย น่ันคือจากจุดท่ี
เคร่ืองยนตเ ริ่มใหก าํ ลังเครอ่ื งยนตจ ะตองมอี ตั ราการสนิ้ เปลอื งเชื้อเพลงิ เปนบวก ตามรูปที่ 1

รูปท่ี 1 กราฟแสดงความสมั พันธของ sfc กับ

จากรปู กราฟทไ่ี ดท ่ัวๆไปเชนในรูปที่ 1 จะพบวากราฟในชวงแรกๆจะเปนเสนตรง ถึงประมาณ 75% ของกําลังเครื่องยนตสูงสุด
ดังน้ันในชวงตนๆถาเราพิจารณาวากราฟเปนเสนตรง จะทําใหเราตอกราฟนี้ออกไปได และกราฟนี้จะตัดแกนตั้งทางดานคา
กําลงั เครื่องยนตเปนลบตามท่ีแสดงเปนเสนปะในรูปท่ี 1 การตอกราฟน้ีอาจสามารถพิจารณาไดวาเม่ือเคร่ืองยนตไมไดใหกําลัง
เลยจะตองส้ินเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงปริมาณหนึ่ง น้ํามันเช้ือเพลิงที่สิ้นเปลืองไปนั้นใชเพ่ือเอาชนะแรงเสียดทานของเคร่ืองยนต
ดังนนั้ การตอ กราฟออกไป จุดตดั ของกราฟจะหมายถึงกาํ ลังทตี่ อ งสญู เสียไปเนือ่ งจากแรงเสยี ดทาน pumping work และอ่นื ๆ

ขอเสียของวิธีการน้ีก็คือเราไมสามารถท่ีจะแนใจไดวาการตอกราฟออกไปน้ันความจริงแลวควรจะเปนเสนตรง
หรือไมหรือวาคาความผิดพลาดเมื่อประมาณการดวยเสนตรงจะมีคามากนอยเพียงใด นอกจากนี้วิธีการนี้ยังเหมาะเฉพาะกับ
เครือ่ งยนตดเี ซลเพราะไมมีการไหลผานลนิ้ เรง ทําใหอ ากาศเขา สเู ครอ่ื งยนตจ ะคงทจ่ี ตลอดเวลา

สําหรับการคํานวณหาคาประสิทธิภาพเชิงกลของเคร่ืองยนตน้ัน หากวาจากกราฟได friction power loss เทากับ Pf
และไดกําลังสูงสุดของเคร่ืองยนตเปน Pmax เราสามารถประมาณไดวา indicated power, Pi จะเทากับ Pmax+ Pf ดังนั้นจะได
ประสิทธิภาพเชิงกลซ่ึงตามนยิ ามมคี าเทากับ Brake Power ตอ ดวย Indicated Power หรือ

ηm = Pb = Pmax
Pi Pmax + Pf

171

อปุ กรณทดสอบ

ในการทดสอบเครื่องยนตดีเซลนี้ เคร่ืองยนตไดติดต้ังอยูบนไดนาโมมิเตอรที่ใชน้ําเปน load สําหรับรายละเอียดของเครื่องยนต

ท่ีใชมดี งั นี้

เครื่องยนต

Type Ford XLD 418

Engine No D 1870/1 TL

Bore 82.5 mm

Stroke 82.0 mm

Number of Cylinder 4

Swept Volume 1753 cc

Compression Ratio 21.5 to 1

Maximum Power 37 kW at 3600 RPM

Maximum Speed 5000 RPM

เคร่ืองมือทดสอบ
ไดนาโมมิเตอรท่ีใชทดสอบนั้นเปนแบบใชน้ําเปน load ซ่ึงสามารถปรับขนาดของ load ไดดวยการปรับอัตราการไหลของนํ้าท่ี
เขาสูไดนาโมมิเตอร รายละเอยี ดของไดนาโมมิเตอรและเครื่องมือวดั อ่ืนๆมีดังตอ ไปน้ี

Dynamometer Go-Power Systems
Make 450 kW
Capacity D 316
Type 10000 RPM
Maximum Speed Water
Load
Load Cell Revere Transducers Inc.
Make 363-D3-500-20P3
Type 0 - 500 lbs
Range 3.0 mV/V
Output
Air Flow Meter 42 in long x 27 in diameter
Drum Size 64.95 mm
Orifice Size 0.6
Coefficient of Discharge 100, 200 and 400 ml
Fuel Gage UCC 0-10 bar
Oil Pressure Gauge Zeal 20-150 °C
Oil Temperature Gage

172

ขนั้ ตอนการทดสอบ
การทดสอบเครือ่ งยนตดว ยวิธคี วามเรว็ รอบคงที่ 3

“ในระหวางการทดสอบเครื่องยนตจะมีช้ินสวนและระบบตางๆของเคร่ืองยนตมีอุณหภูมิสูงมาก ขอให
นกั ศกึ ษาทําการทดลองนี้ดว ยความระมดั ระวังอยางสงู ”
การติดเครอื่ งยนต
1. ตรวจวัดนํ้ามันเครื่องวามีปริมาณที่เหมาะสมหรือไม ถาน้ํามันเครื่องตํ่ากวาขีดท่ีกําหนดใหแจงเจาหนาท่ีท่ีควบคุม
หองปฎบิ ตั ิการใหท ราบ
2. เปด วาลว นํา้ ของนํ้าหลอ เยน็ และนํ้าทีใ่ ชเปน load ของเครอ่ื งยนต
3. เปดเคร่ืองสูบน้ําหลอเย็น ตรวจสอบดูวาทํางานปกติหรือไม จากน้ันปรับอัตราการไหลใหเหมาะสม(ประมาณ 18 - 20 ลิตร
ตอ นาท)ี
4. ปรับ load ใหต่ํา โดยเปด วาลว นํ้าเขาไดนาโมมิเตอรเพียงเลก็ นอ ย
5. เปด วาลวน้ํามนั จากถงั นา้ํ มนั เขา สเู ครอ่ื งยนต
6. เปด สวติ ชไ ฟไฟแดงบนแผงบังคับจะตดิ จากนัน้ กดปมุ start เครื่องยนต
7. ในการกดปุม start ไมควรจะกดแชนานกวา 10 วินาที ถาเครื่องยนตไมติดใหปลอยปุมกอนแลวคอยลองกดใหม และเมื่อ
เครือ่ งยนตต ดิ แลว ใหป ลอ ยปุม start ทันที
8. ในระหวา งนอ้ี าจมกี ารปรบั อตั ราการจา ยน้ํามันใหเ หมาะสม

การทดสอบ
การทดสอบน้คี วรจะใชค นรว มปฏบิ ตั กิ ารและจดบันทกึ คาประมาณ 4 คนเปนอยางตา่ํ คอื
− คนที่ 1 คอยตรวจสอบคา แรงดันน้ํามันเครือ่ ง อุณหภูมินํ้ามันเครือ่ ง และควบคุมการติดเครอ่ื งยนต
− คนท่ี 2 คอยอานคาอุณหภูมิจุดตางๆ, torque และความเร็วรอบ พรอมท้ังควบคุมการจายน้ํามันเชื้อเพลิงเพื่อใหไดความเร็ว

รอบตามตองการ
− คนท่ี 3 ตรวจจบั อัตราการสน้ิ เปลืองน้าํ มนั เช้ือเพลงิ อตั ราการไหลของอากาศ
− คนที่ 4 เปน ผคู วบคุมการไหลของนํา้ เขาไดนาโมมิเตอรและบันทึกความดนั ของนํ้าทเ่ี ขาสไู ดนาโมมิเตอร
ข้ันตอน
1. ในกรณีท่เี ครื่องเย็นอยูกอนเมอ่ื เคร่อื งตดิ แลวควรปลอยใหเครื่องเดินเบาประมาณ 5 นาที จึงเริ่มทําการทดสอบ
2. ที่ load เบาท่ีสุด ปรับการจายเช้ือเพลิงเพื่อใหรอบการทํางานเปนไปตามที่กําหนด (ความเร็วรอบจะไดรับการกําหนดจากผู

ควบคุมการปฏิบัติการ) โดยประมาณวาสามารถมีความผิดพลาดไดไมเกิน 5% เม่ือไดความเร็วรอบตามตองการแลวบันทึก
คา ตางๆทีต่ อ งการลงในตาราง(ดคู าทต่ี อ งการใน test sheet)
3. สาํ หรบั การวัดอตั ราการไหลของนํ้ามันเชื้อเพลิงใหใชน าฬิกาจับเวลาตรวจจับอัตราน้ํามันเชื้อเพลิงที่เครื่องยนตใช โดยใชถัง
ตวงท่ีติดมากับชดุ จา ยน้ํามันของเครอ่ื งยนตและตดิ ต้ังอยบู ริเวณผนังหอง
4. เปล่ียนแปลงใหอัตราการไหลของนํ้าเขาไดนาโมมิเตอรเพิ่มข้ึน จากน้ันปรับการจายน้ํามันเพ่ือใหรอบกลับมาคงท่ี
เหมือนเดิม ระวังในการเพ่ิม load นั้นถามากข้ึนอยางรวดเร็วอาจทําใหเครื่องยนตดับได และเมื่อไดความเร็วรอบท่ีตองแลว
จงึ การบันทกึ คา ลงในตาราง

3 รปู แสดงสว นตา งๆของเครอ่ื งมอื ทดสอบอยูในภาคผนวกทา ยเอกสารนี้

173

5. การทดสอบน้ีจะทําจาก load ต่ําสุดคอยๆเพ่ิมข้ึนจนกระทั่งถึง load สูงสุด โดยจะตองมี data points ไมนอยกวา 6 จุด และ
เม่ือถึง load สูงสุดแลวก็ทําการทดสอบซ้ําเดิมโดยเปนวิธีการลด load จากสูงสุดถึงต่ําสุด ดังน้ัน data points รวมท้ังหมดไม
ควรจะต่าํ กวา 10 จดุ

6. เม่ือทดสอบเสร็จสิ้นแลวใหปดเครื่องยนต ปดวาลวจายนํ้ามัน ปดนํ้าเขาไดนาโมมิเตอร และปลอยใหเคร่ืองสูบนํ้าหลอเย็น
ทาํ งานตอสกั ระยะหน่งึ จนกระท่งั เครอื่ งยนตเ ย็นลงพอสมควรแลวจงึ ปดเครอื่ งสบู น้ํา

7. ปด วาลวน้ําท้งั หมด ปด สวิตชไฟ ถา เคร่ืองยนตจะไมใชง านเปน เวลานาน ใหถอดขั้วแบตเตอร่ดี วย

การประเมนิ ผล
1. เขยี นกราฟแสดงความสัมพนั ธระหวา ง fuel consumption, sfc, thermal efficient กบั bmep
2. เขยี นกราฟแสดงความสมั พนั ธระหวาง bmep, sfc กบั A/F
3. เขียนกราฟแสดงความสัมพันธระหวาง fuel consumption กับ brake power และหาคา mechanical efficiency ดวยวิธี

Willans line method

เอกสารอา งองิ
Heywood, J.B., “Internal Combustion Engines Fundametals,” McGraw-Hill, 1988.
Obert, E.F., “Internal Combustion Engines,” 3rd ed., International Text Company, 1968.
Ferguson, C.R., “Internal Combustion Engines: Applied Thermosciences,” Wiley,1986.
Ganesan, V., “Internal Combustion Engines,” McGraw-Hill, 1994.
PLINT & PARTNERS Ltd. : MANUAL#TE20/A: Instructional Test & Experiments On Internal Combustion Engines.

TEST S

Diesel Engine: Co

Engineer : ID No. :

Engine: FORD XLD 418; 4 Bore : 82.5 Stroke : 82 Air T
Cyl. mm
bmep mm °C
TACH Brake Powe
O Load r (kN/m2) time FUEL Exh.
(sec/cc)
(RPM) (N-m) (kW) time sfc ep

(°C

(liter/hr) (l/kW.hr)

174

SHEET

onstant Speed Test

Group : Date :

Temp Air Pressure Fuel :
mmHg

.Tm Air Engine Colling Oil Oil Dyno.

p Water Temp P. P

C) (cm H2O) In out Rate (°C) (Bar) (Bar)

(°C) (°C) (l/min)

น้ําเยน็ เขา รปู แสดงสว นประกอบของเค

ถังนาํ้ มัน
มาตรวัดนํ้ามัน
หนาปท ม

เครื่องยนต

ระบบนา้ํ หลอเย็น

ระบายนํ้าลน

Air Flow Meter and Air
Box

175

ครื่องมือและอุปกรณท ดสอบ

น้ําเขา
มาตรวัดความดัน
น้ําออก

ไดนาโมมิเตอร

RPM Torqu Tem
e p

หนว ยแสดงขอ มูล