กลับไปหน้าเครื่องคำนวณ
ออกแบบดีแอเรเตอร์และระบบน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (Deaerator & BFW Designer)
ครบทั้งสายในหน้าเดียว — สมดุลน้ำ → สมดุลความร้อนดีแอเรเตอร์ (ไอน้ำ pegging) → ขนาดถังกักเก็บ → ภาระปั๊มน้ำป้อน → NPSHa → ออริฟิส minimum flow. หัวใจของหน้านี้คือ NPSHa: น้ำในดีแอเรเตอร์ อยู่ที่จุดอิ่มตัวพอดี ความดันถังจึงหักล้างความดันไอหมด เหลือแค่ NPSHa = z − h_f — เพิ่มความดันถังไม่ช่วยปั๊มแม้แต่น้อย.
NPSHa ที่ปั๊มน้ำป้อน
7.89m
ไอน้ำ pegging
1464kg/h
ปริมาตรถังกักเก็บ
3.61m³
เฮดปั๊มน้ำป้อน
142.1m
A. ความต้องการไอน้ำ (Boiler demand)
B. คอนเดนเสทกลับและน้ำเติม (Condensate & makeup)
ใส่ TDS ทั้งสองค่าเพื่อให้ระบบเทียบโบลว์ดาวน์ที่ระบุกับสมดุลของแข็ง — ถ้าขัดกันจะรายงานว่า “ตรวจว่าตัวไหนถูก” ไม่ใช่ปรับให้ตรงกันเงียบ ๆ
C. ดีแอเรเตอร์ (Deaerator)
T_sat = 108.5 °C
ชนิดภายใน (spray-tray / spray-only) ไม่เข้าไปในสมการใด ของหน้านี้ — เพราะประสิทธิภาพการไล่ออกซิเจนไม่ได้ถูกคำนวณ (ดูการ์ด R2) จึงบันทึกไว้เป็นข้อมูลสเปกเท่านั้น
D. ปั๊มน้ำป้อนและท่อดูด (BFW pump & suction)
⚑ ถ้าเว้นว่าง หน้านี้จะ ไม่แสดงการ์ด NPSHa เลย — ไม่ใช่ใส่ค่า 0 ให้ เพราะ NPSHa ที่คำนวณจากระดับที่ไม่มีใครระบุ คือความผิดพลาดที่หน้านี้ถูกสร้างมาเพื่อกัน
กรณีชั่วขณะ: น้ำยังร้อนเท่าเดิมแต่ความดันถังลด — มาร์จิ้นหายไปเท่านั้นพอดี
E. ฝั่งจ่ายและ minimum flow (Discharge & min-flow)
R1. สมดุลน้ำ (Water balance)
น้ำป้อน = ไอน้ำ ÷ (1 − 3/100)20619 kg/h
โบลว์ดาวน์ต่อเนื่อง619 kg/h
คอนเดนเสทกลับ (60 %)12371 kg/h
น้ำเติมก่อนคิดไอน้ำ pegging8247 kg/h
น้ำเติมจริง (หลังไอน้ำ pegging แทนที่)6809 kg/h
ไอน้ำ pegging ควบแน่นรวมเข้าไปเป็นน้ำป้อน — มันจึงเป็น มวล ที่ไปแทนที่น้ำเติม ไม่ใช่แค่ความร้อน. หน้านี้แก้สมดุลมวลกับ สมดุลพลังงานพร้อมกัน ทั้งสองสมดุลปิดพอดี (มีเทสต์ยืนยัน)
R2. สมดุลความร้อนดีแอเรเตอร์ (Deaerator heat balance)
อุณหภูมิน้ำออก = T_sat ที่ความดันดีแอเรเตอร์108.5 °C
h_f ที่ทางออก (น้ำอิ่มตัว)455.0 kJ/kg
h คอนเดนเสทกลับ377.0 kJ/kg
h น้ำเติม105.0 kJ/kg
h ไอน้ำ pegging (ไออิ่มตัวที่ดรัม 10 barg)2780.7 kJ/kg
ไอน้ำ pegging ที่ต้องใช้1464 kg/h (7.3 % ของ MCR)
อัตรา vent25 kg/h
ออกซิเจนตกค้าง: เป้าหมาย ≤ 7 ppb (ASME/ABMA) — ไม่ใช่ค่าที่คำนวณ. หน้านี้ไม่มีสมการใดทำนายค่า ppb จากรูปทรง ถาด สเปรย์ หรืออัตรา vent เพราะประสิทธิภาพการไล่ออกซิเจนขึ้นกับสิ่งที่เครื่องมือนี้ไม่ได้จำลอง. ค่าจากผู้ผลิต (vendor heuristic) ไม่ใช่ผลจากหลักการพื้นฐาน: ค่าที่มากที่สุดใน 0.1 % ของอัตราน้ำป้อน, 0.5 kg ไอน้ำต่อน้ำเติม 1 000 kg, และขั้นต่ำ 25 kg/h. หน้าที่ของ vent คือทำให้ O₂ ตกค้างถึงเป้าหมาย ≤ 7 ppb (ASME/ABMA) — เครื่องมือนี้ไม่คำนวณค่า O₂ ที่ทำได้จริง
R3. ถังกักเก็บ (Storage)
ปริมาตรถัง = น้ำป้อน × 10 นาที ÷ ρ3.61 m³
ขนาด (แนวนอน, L/D = 3)D 1.15 m × L 3.46 m
ปริมาตรที่ระดับปกติ (50 % ของ D)1.80 m³
ปริมาตรที่จุดทริป (20 % ของ D)0.51 m³
ระดับลดจากปกติถึงจุดทริป0.35 m
เวลาที่ใช้ได้จริง (NWL → trip) ที่ MCR215 s (3.58 นาที)
“เวลากักเก็บ 10 นาที” คิดจากปริมาตรถังทั้งใบ แต่เวลาที่ ผู้เดินเครื่องมีจริงคือจากระดับปกติลงถึงจุดทริปเท่านั้น — น้อยกว่าเสมอ. ถังแนวนอนไม่ได้เสียปริมาตรตามระดับเป็นเส้นตรง (คิดจากพื้นที่ส่วนโค้งวงกลม)
R4. ภาระปั๊มน้ำป้อน (BFW pump duty)
อัตราออกแบบ = น้ำป้อน × 1.2024742 kg/h
ต่อปั๊ม (ติดตั้ง 2 เดิน 1)24742 kg/h = 25.99 m³/h
ผลต่างความดัน (ดรัม + ΔP วาล์ว + ท่อ − ดีแอเรเตอร์)12.15 bar
ρ น้ำร้อนที่ 108.5 °C (ไม่ใช่ 1000)952.1 kg/m³
เฮดรวม H = Δp/(ρg) + z142.1 m
กำลังไฮดรอลิก (ยังไม่หารประสิทธิภาพ)9.58 kW
ความเร็วในท่อดูด0.59 m/s
น้ำป้อนออกจากดีแอเรเตอร์ที่ 108.5 °C ซึ่ง ρ ต่ำกว่าน้ำเย็น อย่างมีนัยสำคัญ — ถ้าคิดเฮดด้วย 1000 kg/m³ จะได้เฮดต่ำกว่าความจริง (ที่ 145 °C ผิดเกิน 7 %) แล้วปั๊มที่สั่งมาจะยกไม่ถึงหม้อไอน้ำ
R5. NPSHa — การหักล้างของความดันถังกับความดันไอ
ความดันถัง P_vessel / (ρg)+ 14.6009 m
ความดันไอ P_v / (ρg) — น้ำอยู่ที่จุดอิ่มตัวพอดี− 14.6009 m
ผลรวมสองพจน์บน0.000000 m — หักล้างกันหมดพอดี
ระดับน้ำเหนือแนวศูนย์กลางปั๊ม z+ 8.0000 m
ความเสียดทานท่อดูด h_f− 0.1094 m
NPSHa = z − h_f7.891 m
NPSHr ผู้ผลิต + มาร์จิ้น 1.0 m5.00 m
NPSHa ที่จุดทริป (ระดับ 7.65 m)7.54 m
NPSHa ขณะความดันถังวูบ 0.1 bar6.82 m
ทั้งสองพจน์บนคือ 1.36325 bar abs เท่ากันพอดี เพราะน้ำในดีแอเรเตอร์อยู่ที่จุดอิ่มตัว — ความดันไอ ของมัน คือ ความดันถัง ไม่ใช่ค่าที่ต้องไปเปิดตาราง. ผลคือ NPSHa ไม่ขึ้นกับความดันถังเลยแม้แต่น้อย: อัดความดันดีแอเรเตอร์ให้สูงขึ้นไม่ได้ช่วยปั๊ม มีแค่สองทาง — ยกดีแอเรเตอร์ให้สูงขึ้น หรือลดความเสียดทานท่อดูด.
R5b. NPSHa เทียบกับระดับน้ำดีแอเรเตอร์
เส้นดำคือ NPSHa ที่ระดับน้ำต่าง ๆ — เป็น เส้นตรงความชัน 1 เพราะความดันถังหักล้างความดันไอหมด: NPSHa = z − h_f. ระยะที่เส้นตัดแกน ตั้งต่ำกว่าศูนย์คือความเสียดทานท่อดูดล้วน ๆ. เส้นประส้มแนวนอน = NPSHr + มาร์จิ้นที่ปั๊มต้องการ, เส้นตั้งส้ม = ระดับต่ำสุดที่ต้องยกถึง, เส้นประเทา = ระดับที่ใส่ไว้ตอนนี้. สังเกตว่าความดันดีแอเรเตอร์ไม่ปรากฏบนแกนใดเลย — เพิ่มความดันถังไม่ขยับเส้นนี้แม้แต่น้อย.
R6. ออริฟิส minimum flow (Recirculation RO)
อัตราหมุนเวียนขั้นต่ำ (30 % ของ rated)7423 kg/h
เฮดที่จุด min-flow (× 1.15)163.5 m
ความดันขาออกปั๊ม p₁16.62 bar abs
ความดันปลายทาง (ดีแอเรเตอร์) = ความดันไอของน้ำพอดี1.36 bar abs
Δϖ ที่ออริฟิสต้องทิ้ง15.26 bar
รูเจาะแผ่นเดียว8.93 mm (β = 0.179, v = 34.6 m/s)
ดัชนีคาวิเทชัน σ (เกณฑ์พ้น ≥ 1.5)1.000 — incipient
แบ่งเป็น 2 สเตจ (σ ต่ำสุด 1.000)
ตารางรายสเตจ (p₁/p₂/รูเจาะ/σ ของทุกแผ่น) อยู่ในแพ็กทั้งคลัง — ค่าแผ่นเดียวและ σ ด้านบนแสดงครบแล้ว
ปลายทางคือดีแอเรเตอร์ ซึ่งความดันปลายทางเท่ากับความดันไอของน้ำพอดี (p₂ = p_v) — แผ่นสุดท้ายจึงมี σ = 1 เสมอไม่ว่าจะแบ่งกี่สเตจ. การเพิ่มสเตจช่วยได้แค่แผ่นต้น ๆ: ทางแก้จริงคือใช้วาล์ว/ทริมแบบ multi-hole ที่ออกแบบมาสำหรับงาน cavitating BFW หรือส่ง recirculation ไปยังจุดที่มี back pressure จริง
หมายเหตุ (Notes):
- ความเร็วในรู V = 34.6 m/s > 30 m/s — เสี่ยง erosion + เสียงดัง พิจารณาแบ่ง multi-stage
- σ = 1.00 — incipient cavitation อาจมีเสียง/สั่น (ติดตาม)
R7. พลังงาน — ไอน้ำ pegging มาจากหม้อไอน้ำตัวเดียวกัน
อุณหภูมิผสมขาเข้า (คอนเดนเสท + น้ำเติม)67.0 °C
น้ำป้อนถูกอุ่นขึ้น41.5 K
ภาระความร้อนของดีแอเรเตอร์946 kW
เชื้อเพลิงที่หม้อไอน้ำประหยัดได้ (น้ำป้อนเข้ามาร้อน)1000 kW
สุทธิ = ประหยัด − ภาระดีแอเรเตอร์54 kW
พลังงานที่ออกไปกับ vent18 kW
ตัวเลขสุทธิเกือบศูนย์ และนั่นคือเรื่องจริงที่ควรพูด: ไอน้ำ pegging ถูกผลิตจากหม้อไอน้ำตัวเดียวกัน ดีแอเรเตอร์จึงไม่ใช่เครื่องประหยัดเชื้อเพลิง — มันถูกซื้อมาเพื่อไล่ ออกซิเจน. การประหยัดเชื้อเพลิงจริงมาจากการ กู้คอนเดนเสทกลับให้มากขึ้น และ กู้ไอแฟลช ไม่ใช่จากตัวดีแอเรเตอร์
ข้อสมมติฐานและการตัดสินใจ (Assumptions — disclosed)
Design margin เหนือ MCR× 1.20(ช่วงปกติ 1.10–1.25)
เผื่อไว้สำหรับการสึกหรอของปั๊ม, การเดินเกิน MCR ชั่วคราว และความไม่แน่นอน ของอัตราโบลว์ดาวน์ — เป็นการตัดสินใจของผู้ออกแบบ ไม่ใช่ค่าคงที่ทางฟิสิกส์ มาร์จิ้นที่สูงเกินไปทำให้ปั๊มเดินซ้ายของ BEP ตลอดเวลา
เวลากักเก็บที่ MCR10 นาที(ช่วงปกติ 10–20 นาที)
เวลาที่ระบบมีน้ำป้อนสำรองเมื่อคอนเดนเสท/น้ำเติมสะดุด — 10 นาทีคือค่าต่ำสุด ที่ใช้กันทั่วไป, 20 นาทีสำหรับโรงที่มีน้ำเติมไม่แน่นอน. เป็นการเลือก ระดับความเสี่ยง ไม่ใช่ผลการคำนวณ
ระดับ low-level trip20 % ของเส้นผ่านศูนย์กลาง(ช่วงปกติ 15–25 %)
เวลากักเก็บที่แจ้งไว้คิดจากปริมาตรถังทั้งใบ แต่เวลาที่ใช้ได้จริงคือจาก NWL ลงถึงจุดทริปเท่านั้น — หน้านี้จึงรายงานทั้งสองค่า ค่าที่ใช้ได้จริงจะน้อยกว่าเสมอ
เฮดที่จุด minimum flow× 1.15 ของเฮดที่จุดใช้งาน(ช่วงปกติ 1.05–1.25)
ปั๊มแบบ radial สร้างเฮดสูงขึ้นเมื่อการไหลลดลง — ถ้าไซซ์ออริฟิสด้วยเฮดที่จุด ใช้งาน จะได้ ΔP ต่ำกว่าความจริง ควรยืนยันกับเส้นโค้งของผู้ผลิตเมื่อมี
สภาวะไอน้ำ peggingไออิ่มตัวที่ดรัม 10.0 barg
ไอน้ำถูกลดความดันจากดรัมมาที่ดีแอเรเตอร์แบบ isenthalpic เอนทาลปีจึงเป็นค่า ที่ดรัม ไม่ใช่ที่ความดันดีแอเรเตอร์ — ถ้าโรงงานดึงไอจากเฮดเดอร์ความดันอื่น ให้ใส่ความดันเฮดเดอร์นั้นแทน
ความดันด้านดูดในการไซซ์ออริฟิสไม่รวมคอลัมน์น้ำด้านดูด
ความดันขาออกปั๊มคิดจากความดันดีแอเรเตอร์ + ρgH เท่านั้น ไม่รวมคอลัมน์น้ำ ด้านดูด (เล็กเมื่อเทียบกับเฮดปั๊ม) — เพื่อให้ผลของออริฟิสไม่ผูกกับระดับน้ำ ที่อาจไม่ได้ระบุ
ความหนืดน้ำอิ่มตัว260.7 µPa·s ที่ 108.5 °C
ค่าจากตารางไอน้ำมาตรฐาน (IAPWS R12-08) ทุก 20 °C แล้วประมาณเชิงเส้น — เข้าสมการเฉพาะผ่านเลขเรย์โนลด์ ซึ่ง friction factor ไวต่อมันน้อยมาก
ทำความเข้าใจดีแอเรเตอร์และ NPSHa ของปั๊มน้ำป้อน
Indicative engineering results — DekEn implements published methods but is not a substitute for a licensed Professional Engineer. Verify against project data and applicable codes before construction, procurement, or RFQ.
ผลการคำนวณเป็นค่าเบื้องต้น — DekEn ใช้วิธีมาตรฐานที่อ้างอิงได้ แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนวิศวกรวิชาชีพ (PE) โปรดตรวจสอบกับข้อมูลโครงการและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปก่อสร้าง จัดซื้อ หรือออก RFQ
วิธีมาตรฐาน · Standard method