วินิจฉัยการ stall ของคอนเดนเสท (Condensate stall)

1. stall เกิดขึ้นได้อย่างไร

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่คุมอุณหภูมิด้วยวาล์วมอดูเลตฝั่งไอน้ำ ทำงานโดย ลดความดันใน steam space เมื่อโหลดลดลง — เพราะ ความดันไออิ่มตัวคือสิ่งที่กำหนดอุณหภูมิผิวถ่ายเทความร้อน. ที่โหลด L เครื่องต้องการอุณหภูมิไอเพียง

และวาล์วจะปิดจนความดันใน jacket ลงมาที่ P_L = P_sat(T_s,L). ตราบใดที่ P_L ยังสูงกว่า back pressure ของสายคอนเดนเสท แทรปก็ยังมีแรงดันขับ — แต่เมื่อ P_L ตกลงมาเท่ากับ P_b (ตอนนี้ = 1.383 bar abs) คอนเดนเสทหยุดไหล ท่วมพื้นผิวถ่ายเทความร้อน แล้ววนเป็นวัฏจักร: พื้นผิวหาย → อุณหภูมิตก → วาล์วเปิด → ไอชนน้ำเย็นในเครื่อง (waterhammer) → ระบายออกได้ชั่วครู่ → ท่วมอีก.

2. อ่าน stall chart

• เส้นโค้งหลัก = ความดัน jacket ที่แต่ละโหลด. มันคือ P_sat ของเส้นตรง T_s,L — ดังนั้น โค้งขึ้นเสมอตามโหลด
• เส้นแนวนอน = back pressure รวม (เฮดเดอร์ + ρ·g·h ของระยะยก, ρ = 943 kg/m³, g = 9.807 m/s²)
• จุดตัด = L* — ตอนนี้อยู่ที่ 58 % ของโหลดออกแบบ. ซ้ายของ L* คือช่วงที่ระบายไม่ออก
• แถบอ่อน = ช่วงที่ jacket ต่ำกว่า 1 atm (1.01325 bar abs) — อากาศรั่วเข้าได้ และ jacket ผนังบางที่ไม่ได้ออกแบบรับสุญญากาศ เสี่ยงยุบตัว

3. ทำไมต้องใช้ AMTD ไม่ใช่ LMTD

stall chart ตามธรรมเนียมอุตสาหกรรม (Spirax-Sarco Block 13, TLV) วาดบน ผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยเลขคณิต — เพราะมันทำให้เส้นไอน้ำเป็น เส้นตรง ในพิกัดอุณหภูมิ-โหลด และอ่านจุด stall ได้ด้วยไม้บรรทัด. LMTD จะให้ T_s,L ต่ำกว่าเล็กน้อยที่โหลดกลาง ๆ (ผลคือ L* ขยับขึ้นนิดหน่อย — ฝั่งที่ ไม่ conservative). ถ้าต้องการความละเอียดระดับนั้น ให้ตรวจซ้ำด้วยการคำนวณ LMTD เต็มรูป — หน้านี้เปิดเผยไว้ตรงนี้แทนที่จะ เงียบ.

4. ลำดับการแก้ไข

• Pump-trap (pressure-powered pump + trap) — ใช้ได้เสมอ เพราะไม่พึ่งความดัน jacket เลย; ขนาดขั้นต่ำคืออัตราคอนเดนเสท ที่จุด stall ไม่ใช่ที่โหลด ออกแบบ
• Vacuum breaker — ได้ผลเฉพาะเมื่อระบายด้วยแรงโน้มถ่วงลงถังรับแบบเปิดเท่านั้น: มันปรับ jacket ให้เท่าบรรยากาศได้อย่างเดียว จึงดันคอนเดนเสทขึ้นระยะยกหรือเข้า เฮดเดอร์ที่มีความดันไม่ได้ — เครื่องนี้จึงบอกเงื่อนไขนี้ทุกครั้ง ไม่ว่าจะใช้ได้หรือไม่
• ลด back pressure — ทุก 1 m ของระยะยกที่ตัดออก ลด P_b ลง ≈ 0.092 bar; ย้ายจุดเข้าเฮดเดอร์ ให้ต่ำลง หรือระบายลงถังรับใกล้เครื่องแล้วสูบกลับ
• คุมฝั่งคอนเดนเสท (flooded-surface / level control) — คง jacket ไว้เต็มความดันแล้วคุม duty ด้วยระดับน้ำที่ท่วมพื้นผิว; ตอบสนองช้าลงและมี subcooling

5. ขอบเขต (scope) & ข้อจำกัด

• AMTD + U·A คงที่ + T_p,in คงที่ — ถ้า U เปลี่ยนมากตามโหลด (เช่น ฝั่ง process เป็น laminar ที่ turndown ลึก) L* จริงจะต่างจากนี้
• คิดเครื่องเดียว — ไม่ใช่เฮดเดอร์ที่มีหลายเครื่องแชร์สายคอนเดนเสท (back pressure ของเพื่อนบ้านเป็นอีกเรื่องหนึ่ง)
• ไม่เลือกชนิดแทรปให้ — steam-line-designer เป็นตัวไซซ์แทรป (SF = 2)
• ไม่จำลอง waterhammer เชิงเวลา — ถ้าต้องการแรงกระแทกจริงในสาย ดู water-hammer

6. การตรวจสอบความถูกต้อง (Validation)

Validation ของเครื่องนี้ (lib/calculators/__tests__/condensateStall.test.ts กลุ่ม 1–7): สมการ stall ไม่มีค่าคงที่เชิงประจักษ์ — สิ่งที่ตรวจได้คือพีชคณิต หน่วย และการกลับทิศของ saturation. ทดสอบไว้: Tsat(4.0 bar abs) = 143.6 °C, Tsat(1.01325 bar) = 100.0 °C, h_fg(4 bar) ≈ 2133 kJ/kg (Rogers & Mayhew / NIST), การสร้างเคสที่รู้คำตอบแล้วให้ bisection หา L* กลับมา ภายใน ±1 % และการตรวจว่าอัตราคอนเดนเสทเท่ากับเส้นทางของ condensate-flash-steam ทุกหลัก.