ไอน้ำ (Steam)
            การเกิดขึ้นของไอน้ำ (Raising Steam)

                    การเปลี่ยนสถานะของน้ำให้กลายเป็นไอน้ำ  อุณหภูมิของน้ำจะต้องเพิ่มขึ้นจนถึงจุดเดือดของน้ำ (อุณหภูมิไอน้ำอิ่มตัว = Saturation Temperature)  โดยใช้ความร้อนสัมผัส (Sensible Heat)  เมื่อเพิ่มความร้อนต่อไปอุณหภูมิจะคงที่  ในช่วงนี้คือความร้อนแฝง (Latent Heat)  น้ำจะเกิดการเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอน้ำ  การต้มน้ำที่ความดันบรรยากาศ  ความร้อนสัมผัส 419 กิโลจูล/กิโลกรัม  จะใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิจของน้ำจากจุดเยือกแข็ง (Freezing Point = 0 องศาเซลเซียส)  จนถึงจุดเดือนของน้ำ (100 องศาเซลเซียส)  ถ้าต้องการเปลี่ยนน้ำ1 กิโลกรัมให้เป็นไอน้ำต้องใช้ความร้อนประมาณ 2,258 กิโลจูล  ซึ่งมีความร้อนแฝงที่มีปริมาณมากเพียงพอสำหรับการใช้งานในแต่ละจุดของกระบวนการผลิตต่าง ๆ

                    ถ้าความดันเพิ่มขึ้นน้ำจะไม่เดือดที่ 100 องศาเซลเซียส  แต่จะเดือดที่อุณหภูมิที่สูงกว่านี้  ดังรูปที่ 1 ปริมาณความร้อนทั้งหมดของไอน้ำภเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับความดัน  ในขณะที่ปริมาณความร้อนแฝงจะลดลงเป็นสัดส่วนผกผันกับจำนวนของพลังงานที่ป้อนเข้าไป  เช้น  ความร้อนสัมผัส  ซึ่งเป็นความร้อนที่เกิดจากการควบแน่น (Condensate) แสดงให้เห็นดังรูปที่ 1  สำหรับคุณสมบัติของจุดเดือดที่อุณหภูมิสูง  เมื่อความดันเพิ่มขึ้นก็ต้องสัมพันธ์กับกระบวนการผลิตด้วย  ตัวอย่างเช่น  วัสดุที่ใช้ในกระบวนการผลิตต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีได้ที่อุณหภูมิ 170 องศาเซลเซียส  ซึ่งจะเห็นได้จากรูปที่ 1 ว่าต้องทนความดันได้อย่างน้อย 7 บาร์  ที่ความดันนี้ความร้อนแฝงในแต่ละกิโลกรัมของไอน้ำจะได้น้อยกว่า  ดังที่แสดงให้เห็นในรูปที่ 2 ค่าความสัมพันธ์ต่าง ๆ ของไอน้ำแต่ละความดันที่ได้จากการทดลอง  คือตารางไอน้ำ (ภาคผนวก 2)

           การจ่ายไอน้ำ (Steam Distribution)

                    การใช้อุปกรณ์ที่ใช้กับไอน้ำอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด  จะทำให้การจ่ายไอน้ำมีปริมาณที่เหมาะสมและมีคุณภาพเป็นความต้องการประการแรกที่สำคัญ  เพื่อให้การผลิตมีคุณภาพ  ไอน้ำต้องมีควมดันที่ถูกต้องตรงกับความต้องการของอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการผลิต  และคุณสมบัติประการต่อมาจะเป็นเรื่องของอุณหภูมิที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีหรืออุณหภูมิสูงขึ้นของไอน้ำ  เพื่อเร่งกระบวนการผลิตให้เร็วขึ้น

                    ระบบการจ่ายไอน้ำในอุดมคติ  จะมีเส้นทางเดินไอน้ำที่สั้นที่สุด  โดยเริ่มจากหม้อไอน้ำถึงกระบวนการที่ต้องใช้ไอน้ำและต้องใช้ท่อที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้  ตั้งอยู่บนสมมติฐาน 2 ประการคือ  ประการแรก  ไม่ว่าฉนวนหุ้มท่อที่ใช้จะมีคุณภาพเพียงใดก็ตาม  ปริมาณความร้อนผ่านท่อที่อุณหภูมิสูงก็ยังคงมีการสูญเสียความร้อนเกิดขึ้น  ประการที่ 2 การสูญเสียความร้อนน้อยที่สุดแต่จะทำให้เกิดความดันตกในท่อ (Pressure Drop) เพิ่มขึ้นและมีการสูญเสียจากความฝืดหรือความเสียดทานภายในระบบ

                    การออกแบบในขั้นสุดท้ายของระบบการจ่ายไอน้ำในการทำงานจริง  จะเป็นต้องนำหลักการในอุดมคติมาผสมผสานกับองค์ประกอบอื่น ๆ อีกหลายอย่าง

                    องค์ประกอบที่พิจารณาเมื่อออกแบบระบบการจ่ายไอน้ำใหม่  หรือเมื่อประเมินผลระบบการจ่ายไอน้ำที่มีอยู่เดิม  จะต้องมีแนวทางเพิ่มเติมจากในส่วนที่กล่าวมาแล้วด้วยเพราะการขาดความเอาใจใส่ในเรื่องเหล่านี้   จะทำให้ค่าใช้จ่ายในการทำงานเพิ่มมากขึ้น  อันเนื่องมาจากประสิทธิภาพโดยรวมลดลงและจะต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

ความดันของไอน้ำ (Steam Pressure)

          การผลิตไอน้ำควรผลิต ณ ระดับความดันสูงสุดตามความสามารถของอุปกรณ์ที่มีอยู่ในระบบ  เพื่อให้ได้ไอน้ำในปริมาณมาก  ในทางปฏิบัติความดันที่ใช้งานจะต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างค่าใช้จ่ายในการลงทุน (Capital Costs)  และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพโดยรวมของระบบด้วย

          ประโยชน์ของการจ่ายไอน้ำที่ความดันสูง  มีดังต่อไปนี้

          -  การจ่ายไอน้ำที่มีความดันสูงจะช่วยลดขนาดของท่อ  เพราะเมื่อความดันสูงขึ้นปริมาตรจำเพาะของไอน้ำ (Specific Volume of Steam) ก็จะลดลงที่มีความดันของบรรยากาศ (Atmospheric Pressure)  ไอน้ำ 1 กิโลกรัม  จะมีปริมาตรจำเพาะ 1.67 ม3  แต่ถ้าความดัน 7 บาร์ (bar) จะมีปริมาตรจำเพาะเพียง 0.24 ม3  ดังนั้น ความดันสูงจะใช้ท่อขนาดเล็กลงแต่สามารถพาไอน้ำได้ในปริมาณที่เท่ากัน  ท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กกว่า  จะทำให้ค่าใช้จ่ายในการลงทุนลดลง

          -   การจ่ายไอน้ำที่มีความดันสูงจะช่วยลดปริมาณการใช้วัสดุหุ้มฉนวนน้อยลง  สำหรับท่อมีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็ก  แต่ประโยชน์ที่ได้รับก็ไม่ใช่จะดีเสมอไป  การเพิ่มอุณหภูมิของไอน้ำให้สูงขึ้นมีผลให้การกำหนดความหนาของฉนวนที่หุ้มท่อที่กำหนดไว้หนาขึ้นด้วย (ส่วนที่ 7)

          ผลที่เกิดขึ้นตามมาจากการจ่ายไอน้ำที่ความดันสูง  มีดังนี้

          -  สิ่งที่เป็นไปได้คือการใช้ผนังท่อที่หนาขึ้น  ท่อจะมีราคาแพงขึ้นตามความดันอุณหภูมิที่สูงขึ้น  รวมทั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง  เช่น  ข้อต่อต่าง ๆ หน้าแปลน (Flanges) เป็นต้น

          -  การสูญเสียจากการรั่วไหลของไอน้ำจะสูงขึ้น  เพราะการสูญเสียจากการรั่วไหลของไอน้ำโดยทั่ว ๆ ไปจะเพิ่มสูงขึ้นตามสัดส่วนของความดันที่ใช้อยู่แล้ว  เช่น  การรั่วไหลของไอน้ำที่ความดัน 10 บาร์  จะเกิดขึ้นเป็น 2 เท่าของไอน้ำที่ความดัน 5 บาร์

          -  เมื่อความสูงไอน้ำแฟรช (Flash Steam) จะเพิ่มมากขึ้น  ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียถ้าไม่มีเครื่องที่ใช้ความดันต่ำจากแฟรชทำงานไปได้พร้อม ๆ กับอุปกรณ์ที่ใช้กับความสูง

          -  การสูญเสียความร้อนจะสูงขึ้น  การสูญเสียความร้อนจะเพิ่มมากขึ้นตามสัดส่วนของอุณหภูมิที่อิ่มตัวของไอน้ำ (Steam Saturation Temperature) เช่น  การสูญเสียความร้อนที่ความดัน 10.0 บาร์  จะมากกว่าที่ความดันที่ 5.0 บาร์  ประมาณ 15% ต่อตารางเมตร  ซึ่งเป็นผลมาจากการใช้ท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กลง

          -  ความดันของไอน้ำจะลดลงเมื่อผ่านวาล์วความร้อน (Pressure Reduction Valve : PRV)  อาจจะต้องทำความร้อนยิ่งยวดลดลง (De-Superheated)  ก่อนที่จะมีการนำไปใช้ในกระบวนการผลิตต่อไป  เมื่อความดันของปริมาตรไอน้ำอิ่มตัวลดลง (Saturated Steam)  ปริมาณความร้อนก็ไม่สูญเสียไป  ขณะเดียวกันความร้อนส่วนเกินนี้จะเปลี่ยนไปเป็นความร้อนสัมผัสในไอน้ำได้และจะทำให้อุณหภูมิของไอน้ำสูงขึ้น  ในกรณีที่อุณหภูมิสูงสุดนี้ทำให้ค่าตัวแปรของกระบวนการ (Process Parameter) เกิดวิกฤต  ความร้อนที่เกินดังกล่าวจำเป็นต้องกำจัดออกไปจากจุดนี้  ซึ่งบ่อยครั้งไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้  ดังนั้นความร้อนที่เกินจะสูญเสียไปในระบบจะส่งผลทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง

          การกำหนดความดันสำหรับระบบการจ่ายไอน้ำขนาดเล็กเป็นเรื่องค่อนข้างง่าย  คือติดตั้งระบบให้ตรงกับความต้องการที่ต่ำสุดของผู้ใช้  ถ้าไม่มีการคำนึงถึงการขยายตัวของระบบในอนาคต  หรืออุปกรณ์ใหม่ ๆ ที่ต้องการใช้สำหรับความดันสูง

          สำหรับระบบที่ต้องการไอน้ำที่ความดันสูงในปริมาณน้อย ๆ แต่กลับนำเอาไปใช้กับไอน้ำที่ความดันต่ำในปริมาณมาก  จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่จะแยก 2 ระบบนี้ออกจากกันให้ชัดเจน  เครื่องกำเนิดไอน้ำที่ความดันสูง (High Presure Steam Generator)  จะผลิตไอน้ำที่ความดันสูงและใช้กับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงกว่า

               ความดันสูง ------>  จะทำให้เกิดการรั่วไหลและการสูญเสียที่ไอน้ำแฟรช

            ความดันต่ำ ------>  จะทำให้เกิดความร้อนสูญเสียที่พื้นผิวเป็นจำนวนมาก

ระบบงานท่อ (Pipework Systems)

          การติดตั้งระบบท่อของเดิม  ส่วนใหญ่การติดตั้งและระยะห่างจะเป็นไปตามคุณลักษณะของอุปกรณ์ที่ต้องใช้ในเรื่องของไอน้ำ  หลายปีต่อมาระบบโดยทั่วไปที่มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากอุปกรณ์เก่าชำรุดเสียหายและมีการนำอุปกรณ์ใหม่มาเปลี่ยน  ในหลาย ๆ กรณีนี้เป็นเหตุผลที่ทำให้การเลือกความดันที่จะจ่ายไอน้ำดั้งเดิมไม่สามารถใช้ได้อีกต่อไป  ปริมาณของไอน้ำที่ต้องการความดันที่แตกต่างกันก็เปลี่ยนแปลงไป  ตัวอย่างเช่น  มีความต้องการไอน้ำที่ความดันต่ำมากกว่าไอน้ำที่ความดันสูง  ในกรณีเช่นนี้ก็มีหลายประเด็นที่ต้องพิจารณาให้สมเหตุสมผลกับระบบ  ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการประหยัดพลังงานเป็นอย่างมาก

          ระบบการจ่ายไอน้ำที่มีอยู่เดิมจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบเป็นประจำ  อาจไม่จำเป็นต้องตรวจสอบเป็นประจำทุกปี  แต่ควรต้องตรวจสอบและการวางแผนการลงทุนในอนาคตซึ่งน่าจะเป็นทุก ๆ 5 ปี

ท่อที่มากเกินความจำเป็น (Pipe Redundancy)

           ในการตรวจสอบเพื่อขจัดความสิ้นเปลืองและเพิ่มประสิทธิภาพ (Rationalisation Programme)  สำหรับเครือข่ายการจ่ายไอน้ำนั้น  ในขั้นตอนแรกจะต้องกำจัดท่อที่มากเกินความจำเป็นออกไป  เพราะโรงงานที่ดำเนินกิจการมานาน  อุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการของโรงงานจะมีการเพิ่มท่อไอน้ำขึ้นมากมาย  ซึ่งท่อเหล่านี้อาจจะใช้ประโยชน์ไม่ได้เลยหรือใช้ได้น้อยมาก  จึงเป็นเรื่องที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ที่วาล์วในระบบไม่เพียงพอ  ทั้งนี้เพราะไม่เคยแบ่งแยกไว้ให้ชัดเจนว่า  วาล์วตัวไหนควรเอาไปใช้กับท่อชนิดไหน  อย่างไรก็ตามท่อที่มากเกินความจำเป็นเหล่านี้จะใช้ที่อุณหภูมิเดียวกันตามที่ได้ประมาณการไว้  ดังนั้นการสูญเสียความร้อนเมื่อเทียบกับความยาวของท่อก็ยังคงเหมือนเดิม  และการสูญเสียที่จะเกิดขึ้นยิ่งไปกว่านี้ก็คือ  ท่อ  ฉนวน  และอุปกรณ์กับดักไอน้ำ (Steam Traps)  อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้รับการเอาใจใส่ในการบำรุงรักษา  ข้ออ้างที่มักจะได้รับเป็นประจำก็คือความร้อนที่ออกไปและเข้าไปใช้ในโรงงานแล้ว  การสิ้นเปลืองในหลาย ๆ กรณีเมื่อมีการติดตั้งท่อไว้ในระดับสูงที่อยู่ใต้หลังคาซึ่งไม่มีฉนวนอย่างเพียงพอ  และยังมีช่องระบายอากาศอยู่ใต้หลังคาด้วย  ดังนั้นความร้อนที่มีประโยชน์รั่วออกทางหลังคาด้วยอัตราการระบายอากาศเพิ่มขึ้นก็จะทำให้ภาระการสูญเสียความร้อนเพิ่มขึ้นด้วย

          ท่อที่มีขนาดใหญ่แต่มีการไหลของไอน้ำที่มีปริมาตรต่ำมาก  จะทำให้มีการสูญเสียความร้อนอย่างมาก  อาจจะมากกว่าที่กระบวนการใช้ไป

          การสำรวจที่ได้ดำเนินการทั่วทั้งสหราชอาณาจักรพบว่า  โรงงานที่ดำเนินกิจการมานาน  โดยทั่ว ๆ ไปแล้วมีความเป็นไปได้ที่จะลดความยาวของท่อไอน้ำลงประมาณ 10-15% หรือยิ่งไปกว่านั้น  สามารถลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งฉนวนตามขนาดลงด้วย  ซึ่งจะคุ้มค่ากับการลงทุนและคืนทุนได้ภายในระยะเวลาอันสั้น

                                      ท่อที่มากเกินความจำเป็นทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน

 ขนาดของท่อ (Pipe Sizing)

           เมื่อมีการกำหนดความดันที่จำเป็นของระบบขึ้นมา  ทำให้ท่อต้องมีขนาดที่ถูกต้อง  ถ้าท่อมีขนาดเล็กเกินไป  ก็มีไอน้ำไม่เพียงพอที่จะส่งความดันให้สูงเพียงพอที่จะผ่านเข้าไปในกระบวนการ  แต่ถ้าท่อมีขนาดใหญ่มากเกินไปก็จะทำให้การสูญเสียความร้อนที่พื้นผิวเพิ่มมากขึ้น  ไม่ว่าขนาดของท่อจะเล็กหรือใหญ่ไปก็ตามจะทำให้ประสิทธิภาพของระบบโดยรวมต่ำลง  ขนาดของท่อไอน้ำที่เหมาะสม  หมายถึงการเลือกท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อให้มีความดันสูญเสียในท่อ (Pressure Drop) ต่ำสุดระหว่างหม้อไอน้ำและผู้ใช้ไอน้ำ

          หลายปีที่ผ่านมาผู้ออกแบบและวิศวกรจะใช้ "วิธีปฏิบัติแบบอาศัยความชำนาญ" (Rule of Thumb)  เพื่อกำหนดขนาดของท่อสำหรับการใช้ประโยชน์โดยเฉพาะ  กฎเกณฑ์เหล่านี้ได้รับการประเมินผลจากสถานการณ์จริงและโดยทั่ว ๆ ไปก็ยังเป็นกฎเกณฑ์ที่ใช้ได้ดีอยู่

          วิธีที่ง่ายที่สุดคือ  การคำนวณอัตราความเร็ว (Velocity) ของไอน้ำในท่อเพื่อหาอัตราการไหลของน้ำ  ข้อมูลที่ต้องการก็เพียงปริมาตรจำเพาะของไอน้ำ (Spcific Volume of Steam)  สำหรับความดันของการจ่ายไอน้ำที่ใช้  ข้อมูลเหล่านี้สามารถหาได้จากตารางไอน้ำที่ให้ในภาคผนวก 2 องค์ประกอบอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องมีคือ  คุณภาพของไอน้ำ  ไม่ว่าจะเป็นไอน้ำเปียก (Wet)  หรือไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (Superheated) ก็ตาม  สำหรับไอน้ำเปียก (Wet Steam) จะมีหยดน้ำซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดความเสียหายและเกิดการกัดกร่อน  เมื่อหยดน้ำเหล่านี้ไปกระทบกับผนังท่อที่จุดโค้งงอหรือที่วาล์วและข้อต่อต่าง ๆ ไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (Superheat Steam)  จะไม่มีหยดน้ำและไม่มีแม้แต่การควบแน่นออกมาจากท่อ  ดังนั้น ท่อจึงไม่เกิดความเสียหายจากหยดน้ำทำให้ท่อสามารถใช้งานที่ความเร็วสูงได้

          แนวทางการปฏิบัติมีดังต่อไปนี้

          -  อัตราความเร็วของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง                                         =  50-70  เมตร/วินาที

          -  อัตราความเร็วของไอน้ำอิ่มตัว                                                 =  30-40  เมตร/วินาที

          -  อัตราความเร็วของไอน้ำเปียกหรืออัตราความเร็วของไอเสีย       =  20-30  เมตร/วินาที

          หลายปีมานี้มีแผนภูมิและตารางคำนวณค่ามากมายที่เผยแพร่ออกมาเพื่อใช้หาค่าความดันตกในระบบการจ่ายไอน้ำ  และถึงแม้ว่าในปัจจุบันวิธีการเหล่านี้สามารถใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์มาช่วยได้แล้วก็ตาม  ผลที่ได้รับออกมาก็ยังเกี่ยวข้องกับช่วงความแตกต่างของอัตราความเร็ว (Velocity Bands)  ซึ่งแผนภูมิและตารางคำนวณนี้ไม่เหมาะสมที่จะใช้สำหรับไอน้ำที่ความดันต่ำมาก (ต่ำกว่า 1.0 บาร์)  และสำหรับไอน้ำที่ความดันสูงมาก (สูงกว่า 20.0 บาร์)  แนวทางนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้นำไปใช้ประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์  ซึ่งมีความดันไอน้ำโดยปกติจะอยู่ระหว่าง 3.0 บาร์ถึง 17.0 บาร์

          ตามที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นว่า  เหตุผลที่จะต้องคำนึงถึงเรื่องของเส้นผ่าศูนย์กลางของท่องานก็คือ  ต้องการลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนและพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนให้น้อยที่สุด  การใช้ท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 75 มม.  แทนท่อที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 50 มม.  จะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการลงทุนของท่อและการหุ้มฉนวนประมาณ 50%  ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ค่าใช้จ่ายเป็นสัดส่วนโดยตรงต่อขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อ เป็นต้น  เช่นเดียวกันกับการสูญเสียความร้อนจากท่อก็เป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นผิวภายนอกของท่อเช่นเดียวกัน  ซึ่งก็หมายความว่าการสูญเสียความร้อนก็จะเพิ่มขึ้น 50% เมื่อเพิ่มขนาดท่อ

                    ท่อที่มีขนาดเล็กเกินไป   ------>  การต้องการความดันก็สูงขึ้น

                                               ------>  การสูญเสียจากการรั่วไหลก็มากขึ้น

               ท่อที่มีขนาดใหญ่เกินไป  ------>  การสูญเสียที่พื้นผิวมากขึ้น

จุดระบายน้ำทิ้งและแนวทางการวางท่อ (Drain Points and Layout Guidelines)

          จากความจริงที่ว่า  ไอน้ำที่ผลิตจากน้ำมัน  ข้อดีคือน้ำมีราคาถูก  หาได้ง่ายและผลิตได้มาก  ไอน้ำที่จ่ายเข้าท่อความร้อนส่วนหนึ่งจะส่งผ่านท่อฉนวนบางส่วนจะกลั่นตัวควบแน่นเป็นน้ำและขังอยู่ใต้ท้องท่อทำให้ลดหน้าตัดของท่อลง  เมื่อใช้ไอน้ำปริมาณคงที่ความเร็วของไอน้ำที่วิ่งในท่อจะเพิ่มมากขึ้น  เป็นสาเหตุทำให้ค่าความดันตก (Pressure Drop) สูงขึ้น  และเมื่อน้ำใต้ท้องท่อรวมกันมากขึ้นจะกั้นหรืออุดตันการไหลของไอน้ำ  ทำให้เกิดการกระแทกของน้ำเนื่องจากไอน้ำพาน้ำที่กลั่นตัววิ่งไปกระแทก (Water Hammer) ตามข้อต่อ  ข้องอ  อุปกรณ์  วาล์วที่ต่ออยู่ในระบบเกิดความเสียหายได้

          ถ้าไอน้ำที่เกิดการควบแน่นหลุดเข้าไปในเครื่องจักรที่ใช้ในกระบวนการไอน้ำเปียก (Wet Steam)  จะทำให้เกิดความเสียหายคือ  ทำให้เกิดฝ้าบนหน้าพื้นผิวของการถ่ายเทความร้อนซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่อยู่ในกระบวนการผลิตลดลง  และนำไปสู่การกัดกร่อน  และการกัดกร่อนก็จะค่อย ๆ ผ่านไปตามท่อ และข้อต่อ  อุปกรณ์ต่าง ๆ ของเครื่องจักร  ทำให้เสียค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเพิ่มขึ้น  ดังนั้น ต้องกำจัดไอน้ำที่เกิดการควบแน่นออกไปโดยใช้อุปกรณ์กับดักไอน้ำ (Steam Traps) ที่มีอยู่แล้ว  ซึ่งหากไม่กำจัดแล้วจะทำให้อุปกรณ์และเครื่องจักรดังกล่าวมีภาวะมากเกินไป  และทำให้เกิดความเสียหายเร็วขึ้นอีก

          การออกแบบระบบท่อจ่ายไอน้ำที่ดีทำให้แน่ใจได้ว่า  จะมีการกำจัดไอน้ำที่มีการควบแน่น (condensate)  ออกจากระบบการจ่ายไอน้ำก่อนที่จะเป็นสาเหตุทำให้เกิดปัญหาตามมา  การเตรียมการดังกล่าวจะส่งผลให้ท่อที่นำมาติดตั้งสามารถนำไอน้ำที่มีการควบแน่นไหลออกไปในจุดที่ระบายน้ำทิ้งได้

          แนวทางการปฏิบัติทั่ว ๆ ไป  สำหรับการระบายไอน้ำที่ควบแน่นทิ้งอย่างมีประสิทธิภาพ  และการออกแบบระบบของท่อจ่ายไอน้ำ  มีดังต่อไปนี้

          -  ควรวางท่อไอน้ำหลักให้ลาดเอียงตามเส้นทางการไหลของไอน้ำไม่น้อยกว่า 125 มม.  สำหรับทุก ๆ 30 เมตรของความยาวท่อ  ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าไอน้ำที่มีการควบแน่นจะไหลออกไปในจุดระบายน้ำทิ้งที่วางไว้

          -  ควรกำหนดจุดระบายน้ำทิ้งให้มีระยะห่างระหว่าง 30-45 เมตร  ตามความยาวของท่อไอน้ำหลัก  และการกำหนดจุดระบายน้ำทิ้งอาจจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเหมาะสม  ซึ่งอาจขึ้นอยู่กับว่ามีการต่อท่อไอน้ำแยกออกไปจากท่อหลักมากน้อยเพียงใด  และมีการเปลี่ยนแปลงของระดับหรือทิศทางของท่อไอน้ำหลักหรือไม่  สำหรับท่อที่วางตรงเพื่อพาไอน้ำแห้งนั้น  ควรติดตั้งจุดระบายน้ำทิ้งและอุปกรณ์กับดักไอน้ำแยกจากกันโดยให้มีช่วงระยะห่างประมาณ 45 เมตร  ซึ่งอาจปรับลดช่วยระยะห่างลงแต่ต้องพิจารณาถึงความปลอดภัยของระบบด้วย  และกรณีที่มีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มอีกจะมีผลกระทบทั้งกับจุดระบายน้ำทิ้ง  อุปกรณ์กับดักไอน้ำและทางระบายของไอน้ำ  ตัวอย่างเช่น  กรณีหม้อไอน้ำผลิตไอเปียกมาก  การติดตั้งจุดระบายน้ำทิ้งและอุปกรณ์กับดักไอน้ำ  ควรลดระยะห่างให้มีความถี่มากขึ้น

          -  ไอน้ำที่เกิดการควบแน่นจะสะสมกันอยู่ในบริเวณจุดที่ต่ำที่สุดของท่อ  เช่น  จุดที่มีข้อต่อ  ข้อโค้งและข้องอ  จะเป็นจุดที่มีไอน้ำควบแน่นเกาะอยู่ตามผนังของท่อ  ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีจุดระบายน้ำทิ้งในบริเวณนี้ด้วย

           -  ควรมีการจัดเตรียมบ่อพัก (Sump) สำหรับจุดระบายทิ้งในท่อไอน้ำหลักด้วยวิธีง่าย ๆ ก็คือใช้ข้อต่อที่เป็นรูปตัว "T" เท่า ๆ กัน  จุดที่ต่อดังกล่าวก็จะรองรับน้ำเอาไว้

          -  การเลือกอุปกรณ์กับดักไอน้ำเป็นเรื่องสำคัญสำหรับท่อไอน้ำหลัก  ดังนั้นควรมีการใช้อุปกรณ์กับดักไอน้ำแบบถ้วยหงาย (Open Bucket Traps)  หรืออุปกรณ์กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิคส์ (Thermodynamics Traps : TD Traps) ทุก ๆ ที่ที่เป็นไปได้

          -  ท่อย่อยที่ต่อแยกออกไปจากท่อหลักควรต่อที่ส่วนบนสุดของท่อ  ซึ่งทำให้ป้องกันสารปนเปื้อนต่าง ๆ ที่จะวิ่งพล่านตามไอน้ำ (Carryover) ในท่อเหล่านั้นเข้าไปในระบบท่อใช้งานหลัก

           -  ท่อและฉนวนซึ่งมีน้ำหนักมาก  ถ้าไม่มีอุปกรณ์ช่วยพยุงน้ำหนักตามระยะห่างอย่างเพียงพอก็จะทำให้ท่อหย่อนลงมา  และเกิดเป็นจุดต่ำที่ทำให้เกิดการสะสมของไอน้ำที่ควบแน่นขึ้นมา  ประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้พยุงน้ำหนักของท่อหรือระยะความถี่ที่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ดังกล่าวนั้นขึ้นอยู่กับเส้นผ่าศูนย์กลางและความหนาของผนังท่อ

          -  ท่อไอน้ำที่ไม่ได้ทำงานที่ความดันหรืออุณหภูมิที่คงที่ตลอดเวลา  การเปิดหรือปิดเครื่องทำให้โลหะที่ใช้ทำท่อมีการขยายตัวหรือหดตัว  ดังนั้นหากไม่คำนึงถึงเรื่องนี้ไว้ก็จะทำให้เกิดปัญหาที่นำไปสู่การทำให้ท่อแตกร้าวและเกิดความเสียหายได้ในที่สุด  เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหานี้ขึ้น  ควรติดตั้งชุดรับการขยายตัว (Expansion Loops)  พร้อมอุปกรณ์ดัดโค้งที่ทำให้ไอน้ำไหลเรียบอย่างสม่ำเสมอ  ตามระยะห่างที่เหมาะสมในท่อไอน้ำหลัก  ท่อไอน้ำหลักและท่อไอน้ำย่อยที่มีขนาดเล็กต้องคำนึงถึงเรื่องการขยายตัวด้วย  ในกรณีนี้ควรนำเอาข้อต่อที่ใช้สำหรับการขยายตัวประเภท Bellows-Type มาใช้

           -  อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับไอน้ำทั้งหมดทำงานได้ดีที่สุดกับไอแห้ง (Dry Steam)  และการจะได้ไอแห้งก็ต้องใช้อุปกรณ์บางตัว  คือเครื่องแยกไอน้ำหรือเครื่องอบแห้ง (Driers)  (ทำหน้าที่ตามชื่อที่แสดงเอาไว้ในผังสี่เหลี่ยม)  เป็นตัวกำจัดหยดน้ำที่ปนมากับไอน้ำ  ควรติดตั้งเครื่องแยกไอน้ำหรือเครื่องอบแห้งก่อนที่จะติดตั้งอุปกรณ์ที่จำเป็นอื่น ๆ และก็ต้องคำนึงถึงว่า  เครื่องแยกไอน้ำหรือเครื่องอบแห้งจะต้องมีการระบายน้ำทิ้งและดักไอน้ำได้อย่างเหมาะสม

     ระบบการระบายที่ไม่ดี ------> เกิดการกระแทกของน้ำ ------> ค่าบำรุงรักษาสูงขึ้น

                                ------> การถ่ายเทความร้อนไม่ดี ------> สิ้นเปลืองพลังงาน

          กับดักไอน้ำและการไล่อากาศที่มีประสิทธิภาพ

วัตถุประสงค์ของอุปกรณ์กับดักไอน้ำ

           คำว่า "กำดักไอน้ำ (Steam Trap)"  ได้มีการใช้มาหลายครั้งแล้ว  สำหรับในเรื่องนี้  กับดักไอน้ำเป็นอุปกรณ์ซึ่งมีหน้าที่ที่สำคัญ 3 ประการดังนี้

          -  กำจัดไอน้ำที่เกิดการควบแน่น  ไม่ว่าจะอยู่ภายในท่อหรือในอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำของกระบวนการผลิตก็ตามกับดักไอน้ำ  จะต้องสามารถทำการกำจัดไอน้ำที่เกิดการควบแน่นที่เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยให้เร็วที่สุดเมื่อเกิดการควบแน่นก่อตัวกันขึ้น  หรือที่เกิดขึ้นกับระบบอันเนื่องมาจากการอั้นตัวของน้ำ (Waterlogged) ซึ่งถ้าเกิดขึ้นกับท่อไอน้ำก็จะนำไปสู่การเกิดแรงกระแทกอย่างรุนแรง (Water Hammer)  ซึ่งทำให้ท่อ ข้อต่อต่าง ๆ และอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำในกระบวนการผลิตเกิดความเสียหาย (วอเตอร์ล๊อก หมายถความถึง ไอน้ำไม่สามารถพาความร้อนไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องการความร้อน)  ดังนั้นกระบวนการผลิตก็จะหยุดหรืออย่างน้อยที่สุดกระบวนการผลิตก็จะช้าลงอย่างมาก

          -  หน้าที่ต่อไปเป็นไปตามชื่อ  ซึ่งเป็นหน้าที่หนึ่งของกับดักไอน้ำคือ  ป้องกันไม่ให้ไอน้ำปริมาณมากรั่วออกมา  อย่างไรก็ตาม กับดักไอน้ำบางชนิดต้องการให้ไอน้ำจำนวนหนึ่งรั่วออกมาเพื่อให้เกิดการเดินเครื่องเป็นไปอย่างถูกต้อง

          -  กับดักไอน้ำต้องสามารถกำจัดแก๊สที่เกิดขึ้นในระบบ  ถ้าในระบบยังคงมีแก๊สอยู่  แก๊สเหล่านั้นจะเข้าไปแทนส่วนที่เป็นพื้นที่ของไอน้ำ  ซึ่งจะทำให้สามารถในการพาความร้อนของท่อลดลงและยังไปกั้นไม่ให้ไอน้ำไปถึงที่พื้นผิวถ่ายเทความร้อนให้แก่อุปกรณ์ต่าง ๆ ในกระบวนการผลิตด้วย  และในกรณีที่เลวร้ายที่สุดก็คือท่อ  หรือชิ้นส่วนของอุปกรณ์  เกิดอากาศอัด (Air Locked)  ทำให้อากาศเคลื่อนที่ไม่ได้  ซึ่งแม้แต่ไอน้ำควบแน่นก็ไม่สามารถออกไปได้

           แก๊สที่ต้องกำจัดออกไป  อย่างแรกคืออากาศที่เข้ามาในระบบ  เมื่อระบบเย็นตัวลงแล้วปล่อยทิ้ง  นอกจากนั้นระหว่างการปฏิบัติการตามปกติ  แก๊สที่ไม่ควบแน่น (Non-Condensable Gases) ยังสามารถเข้าไปในระบบได้ไม่ว่าจะเป็นแก๊สที่เจือปนอยู่ในน้ำป้อนหรือเป็นผลมาจากการเสื่อมสภาพของสารเคมีในน้ำป้อนก็ตาม

          จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่า  กับดักไอน้ำที่มีประสิทธิภาพเป็นส่วนสำคัญที่สร้างความเชื่อมั่นว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบไอน้ำทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ  อย่างไรก็ตามกับดักไอน้ำเป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นและมีความเสี่ยงต่อการที่จะทำให้ระบบการทำงานเสียหายได้  โรงงานขนาดใหญ่อาจจะติดตั้งกับดักไอน้ำหลายร้อยตัว  หลายประเภท  และมีขนาดที่แตกต่างกันออกไป  ผู้ผลิตกับดักไอน้ำรายใหญ่รายหนึ่งได้ออกมาแสดงความเห็นว่าประมาณ 10% ของกับดักไอน้ำที่ติดตั้งอยู่ตามสถานที่ต่าง ๆ ในสหราชอาณาจักรส่วนใหญ่จะมีข้อบกพร่องที่ใดที่หนึ่ง  โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องมีการพิจารณาถึงกับดักไอน้ำเทอร์โมไดนามิคส์ (Thermo-dynamics Traps : TD Traps) ขนาดเล็กด้วยเมื่อมีการขยายงานเพิ่มขึ้น  กับดักไอน้ำเหล่านี้จะเสื่อมสภาพลงจากการใช้งาน  ดังนั้นการตรวจสอบเป็นประจำหรือการหากับดักไอน้ำใหม่มาทดแทนเป็นสิ่งจำเป็นซึ่งในทางการปฏิบัติงานที่ดีฉบับนี้จะไม่กล่าวครอบคลุมถึง

           การวิเคราะห์รายละเอียดเพื่อกำหนดประเภทของกับดักไอน้ำให้เหมาะสมที่สุดกับลักษณะของการนำไปใช้งาน  โดยทั่วไปแล้วเราสามารถแยกประเภทของกับดักไอน้ำได้ตามลักษณะการทำงานของกับดักไอน้ำเหล่านั้นในตารางที่ 1  ได้สรุปลักษณะที่สำคัญของกับดักไอน้ำบางประการไว้  และจากการพิจารณาสภาวะแวดล้อมภายในที่กับดักไอน้ำทำงานอยู่  ตารางดังกล่าวสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางเพื่อเลือกประเภทของกับดักไอน้ำได้  แต่รายการต่าง ๆ ที่อยู่ในตารางที่ 1 ไม่ได้หมายความว่าจะรวมประเภทของกับดักไอน้ำไว้ได้ทั้งหมด  เพราะในปัจจุบันกับดักไอน้ำที่ถูกผลิตขึ้นมาเป็นการผสมผสานระหว่างกับดักไอน้ำ 2 ประเภท หรือมากกว่านั้น  และก็รวมเอาลักษณะที่มีประโยชน์ของแต่ละประเภทเข้ามาไว้ด้วยกัน

การตรวจสอบกับดักไอน้ำ (Trap Testing)

          ควรดำเนินการตรวจสอบกับดักไอน้ำเป็นประจำและอย่างเป็นระบบ  วิธีการตรวจสอบกับดักไอน้ำมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี  ซึ่งสามารถนำมาใช้ได้  เช่น  การตรวจสอบอุณหภูมิสูงที่ท่อทางเข้า  การติดตั้งกระจกมองเห็นที่ท่อทางออก (Sight Glasses)  หรือการใช้เครื่องมือตรวจสอบอุลตร้าโซนิค (Ultrasonic Detector)  ปัจจุบันกับดักไอน้ำสามารถใช้ร่วมกับเครื่องมือตรวจสอบ  ทำให้สามารถทำการตรวจสอบได้อย่างง่าย ๆ ตามคู่มือที่ให้มา  หรือระบบการตรวจติดตามโดยฐานข้อมูลจากคอมพิวเตอร์

การใช้กับดักไอน้ำร่วมกัน (Group Trapping)

         มีความเป็นไปได้ที่อุปกรณ์ในกระบวนการผลิตหรือท่อส่งไอน้ำจะมีการติดตั้งอุปกรณ์แยกไอน้ำตามจุดต่าง ๆ  การดักไอน้ำแบบร่วมกันจะเกี่ยวข้องกับท่อจ่ายไอน้ำ (Discharge Lines) หลายท่อ  ผ่านกับดักไอน้ำเดี่ยวซึ่งมักจะทำให้เกิดปัญหาตามมา  ระบบจะต้องได้รับการออกแบบอย่างถูกต้อง  ขนาดและการติดตั้งต้องทำให้สามารถรับภาระงาน (Load) ที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างสูงได้ด้วย  จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงองค์ประกอบที่สำคัญ 2 ประการดังนี้

          -  ประเภทและขนาดของกับดักไอน้ำต้องสามารถรับภาระงานที่เปลี่ยนแปลงได้  จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่ามีขอบเขตตั้งแต่พื้นที่ตั้งที่มีหม้อไอน้ำทำงานอยู่เพียงลูกเดียว  จนกระทั่งถึงสถานการณ์ที่เริ่มมีการเชื่อมต่อของทุก ๆ รอยต่อที่ส่งหรือจ่ายไอน้ำไปที่อุปกรณ์กับดักไอน้ำ  การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวนั้นจะเพิ่มการสึกหรอเข้าไปในกับดักไอน้ำ  ทำให้จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำหรือมีอุปกรณ์ใหม่มาทดแทน

          -  เนื่องมาจากแต่ละลักษณะของการทำงานที่แตกต่างกัน  เมื่อมีการเชื่อมต่อของกับดักไอน้ำเข้าด้วยกัน 2 หน่วยหรือมากกว่านั้น  จึงเป็นเรื่องปกติที่กับดักไอน้ำหน่วยหนึ่งจะส่งแรงดันโต้กลับไปที่กับดักไอน้ำอีกหน่วยหนึ่ง  กรณีที่เลวร้ายเครื่องจักรเครื่องหนึ่งหรือหลาย ๆ เรื่องอาจเกิดการอั้นตัวของน้ำ (Waterlogged)  ซึ่งจะทำให้ความร้อนไม่สามารถถ่ายเทได้อย่างมีประสิทธิภาพ  และการติดตั้งเช็ควาล์ว (Check Valve) ก็ไม่สามารถแก้ปัญหาดังกล่าวได้  การแก้ปัญหาก็คือ  ต้องเลือกขนาดของท่อส่งให้ถูกต้อง

ตัวกรอง (Strainers)

          ท่อส่งไอน้ำมีแนวโน้มมีจะเกิดการกัดกร่อนภายใน  จึงเป็นเรื่องที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะต้องมีตะกรันและสิ่งสกปรกหลุดออกมาจากท่อส่งและปล่อยออกไป  ตะกรันและสิ่งสกปรกเป็นสาเหตุหนึ่งที่เกิดขึ้นได้ง่าย ๆ และทำให้อุปกรณ์กับดักไอน้ำทำงานผิดพลาดหรือเกิดความเสียหายได้

           แผ่นตะกรันขนาดใหญ่จะถูกจำกัดออกไป  โดยการติดตั้งตัวกรองที่จะทำให้ตะกรันหลุดออกเป็นช่วง ๆ โดยติดตั้งเป็นระยะ ๆ ในท่อส่งก่อนที่จะถึงอุปกรณ์กับดักไอน้ำ  แต่สำหรับเศษเล็ก ๆ ของสิ่งสกปรกสามารถกำจัดออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการติดตั้งตัวกรองแบบตะแกรงละเอียด (Fine Mesh Strainer) ไว้ที่ด้านหน้าของอุปกรณ์กับดักไอน้ำแต่ละตัว  และจากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์กับดักไอน้ำบางแบบมีโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากสิ่งสกปรกดังกล่าว  อุปกรณ์กับดักไอน้ำบางประเภท "ไม่จำเป็น" ต้องมีตัวกรอง (Strainer) แต่การติดตั้งตัวกรองก็ยังเป็นการปฏิบัติที่ดีอยู่

          เมื่อมีการติดตั้งตัวกรองก็มีความจำเป็นที่จะต้องมีการทำความสะอาดตัวกรองเหล่านี้  ความถี่ของการทำความสะอาดจะขึ้นอยู่กับดุลยพินิจที่เหมาะสมของโรงงานที่ติดตั้งตัวกรองเหล่านี้  ประเภทของหม้อไอน้ำที่ติดตั้ง  กฎเกณฑ์ที่ใช้สนการบำบัดน้ำ  อายุการทำงานของท่อส่ง  และสภาพของการปฏิบัติการโดยรวม  ล้วนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่ทำให้เกิดผลกระทบในเรื่องของการก่อให้เกิดสิ่งสกปรกและตะกรัน  ดังนั้น ความถี่ในการทำความสะอาดตัวกรองจึงเป็นสิ่งจำเป็น

การระบายอากาศ (Air Venting)

          การระบายอากาศที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้กับระบบไอน้ำทั้งหมด  เพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายเทความร้อนได้อย่างเหมาะสม  อากาศหรือแก๊สที่มีอยู่หรือที่เกิดขึ้นก็เพราะเกิดสูญญากาศบางส่วนขึ้นในท่อและในอุปกรณ์ระหว่างที่มีการหยุดเครื่อง  ดังนั้นการติดตั้งตัวระบายอากาศควรมีขนาดที่เหมาะสมและทำให้แน่ใจได้ว่าอากาศที่ถูกกักไว้ถูกกำจัดออกไปอย่างรวดเร็ว  และบ่อยครั้งที่อากาศหรือแก๊สที่เกิดขึ้นนี่เองเป็นสาเหตุทำให้เกิดปัญหาระกว่างการเริ่มเดินเครื่อง  ซึ่งการติดตั้งตัวระบายอากาศที่มีความไวต่ออุณหภูมิ (Tmperature-Sensitive Air Vents) จะช่วยกำจัดอากาศและแก๊สเหล่านั้นออกไปได้อย่างรวดเร็ว  ทำให้อุ่นเครื่องได้เร็วขึ้นและจะปิดลงก็ต่อเมื่อมีไอน้ำผ่านออกไป

          ตัวระบายอากาศจะเปิดออกเพื่อปล่อยให้อากาศและแก๊สออกไปอย่างเต็มที่ในช่วงระหว่างการเริ่มเดินเครื่อง  และในช่วงเดินเครื่องตัวระบายอากาศจะเปิดออกก็ต่อเมื่อมีอากาศหรือแก๊สสะสมเท่านั้น  ตัวระบายอากาศโดยอัตโนมัติเช่นนี้  จะได้รับความนิยมมากกว่าตัวระบายอากาศที่เป็นระบบใช้มือปิด-เปิด  ซึ่งมีข้อเสียคือ  อาจหลงลืมการปิด-เปิดใช้  หรือปิด-เปิดไช้บางส่วนขณะเครื่องทำงาน

          ตัวระบายอากาศควรติดตั้งไว้ในที่ที่มีปริมาณอากาศสะสมไว้มากที่สุด  โดยปกติจะอยู่ในตำแหน่งบนสุดของท่อไอน้ำและท่อไอน้ำควบแน่น

การถ่ายเทความร้อนจากไอน้ำ (Heat Transfer from Steam)

          การก่อตัวของฟิล์ม (Film) ที่เกิดขึ้น   ณ ด้านใดด้านหนึ่งของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนจะมีกระทบต่อประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อนจากไอน้ำไปสู่กระบวนการต่าง ๆ ดังรูปที่ 3

          ในกระบวนการผลิต  ตะกรันที่เกิดจากการเกาะตัวติดกันขงผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้  โดยที่ภายใต้ตะกรันก็จะมีชั้นของน้ำที่หยุดนิ่ง (Stagnant Layer) เมื่อเกิดความร้อน  การถ่ายเทความร้อนผ่านชั้นต่าง ๆ เหล่านี้เกิดขึ้นได้โดยการนำความร้อน (Conduction)  ซึ่งจะไม่มีประสิทธิภาพมากนักเมื่อเทียบกับการถ่ายเทความร้อนด้วยการพาความร้อน (Convection)  ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการหมุนเวียนภายในของเหลวที่มีจำนวนมาก  ยิ่งไปกว่านั้นฟิล์มที่เกิดขึ้นทั้ง 2 ด้านทำให้ประสิทธิภพในการนำความร้อนลดลงกว่าการใช้พื้นผิวของโลหะในการถ่ายเทความร้อนในสภาวะอุดมคติฟิล์มเหล่านี้จะบางจนไม่มีความสำคัญมากนัก  แต่ในสถานการณ์จริง (The Real World) ฟิล์มเหล่านร้จะเป็นตักจำกัดอัตราของการถ่ายเทความร้อน

          โดยทั่วไป  การทำความสะอาดพื้นผิวของโลหะเป็นประจำจะช่วยควบคุมการเกิดตะกรันได้  สำหรับชั้นของน้ำหรือของเหลวที่หยุดนี่งนี้สามารถทำให้ลดลงได้  บ่อยครั้งที่ใช้เครื่องที่ทำให้เกิดการกวนหรือสั่นโดยอัตโนมัติเพื่อปัญหานี้จะทำให้เวลาในการทำความร้อนเร็วขี้นมาก

          ในส่วนของไอน้ำก็จะมีฟิล์ม 3 ชนิด คือ ชั้นของฟิล์มที่เกิดการควบแน่น (Condensate Film Layer) อยู่ต่อจากชั้นของฟิล์มที่เกิดจากตะกรันบนผิวโลหะ (Scale Film Layer)  และชั้นของฟิล์มที่เกิดจากอากาศ (Air Film Layer) ที่อยู่ด้านล่าง  ฟิล์ม 3 ชนิดหลังเป็นตัวนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพต่ำมาก  เมื่อเปรียบเทียบกับพื้นผิวถ่ายเทความร้อนของโลหะ  และในทางปฏิบัติฟิล์มเหล่านี้ก็จะทำหน้าที่เป็นฉนวนน้ำจะมีความต้านทานการถ่ายเทความร้อนมากถึง 60 - 70 เท่าของเหล็ก  แต่ถ้าเป็นอากาศก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่านั้น  เพราะอาจจะมีความต้านทานมากขึ้นถึง 1,500 เท่า

          ในรูปที่ 4 แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของฟิล์ม  ของน้ำและอากาศษเหล่านี้ที่มีต่อความต้านทานในการถ่ายเทความร้อน  ความต้านทานที่มีต่อการถ่ายเทความร้อนจะเห็นได้จากการแสดงโดยเส้นความชันตามอุณหภูมิผ่านแผ่นฟิล์มดังรูป  เส้นใดที่มีความชันมากก็แสดงให้เห็นว่ามีความต้านทานมาก  ในตัวอย่างต้อใช้ไอน้ำถึง 1.03 บาร์  เพื่อให้ได้น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 99 องศาเซลเซียส  แต่ถ้าฟิล์มของอากาศที่อยู่ข้างไอน้ำสามารถลดลงได้  ดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 5 ก็จะใช้ไอน้ำเพียงที่ 0.7 บาร์เท่านั้น  ก็จะสามารถทำให้น้ำร้อนได้ในอุณหภูมิเดียวกัน  หรือถ้าเลือกที่จะให้ไอน้ำอยู่ที่ 1.03 บาร์  การใช้เวลาที่จะทำให้น้ำร้อนที่อุณหภูมิเดียวกันก็จะเร็วมากขึ้น  ปัญหาก็คือทำอย่างไรถึงจะลดฟิล์มเหล่านี้ลงได้

          การระบายอากาศที่ถูกต้องเป็นเรื่องสำคัญตามที่ได้กล่าวมาแล้ว  อากาศจะเข้ามาสู่ระบบเมื่อปิดหม้อไอน้ำ  และเมื่อไอน้ำยอมให้อากาศเข้ามา  ไอน้ำก็จะผลักให้อากาศไปลอยตัวอยู่ส่วนบนของไอน้ำอากาศก็จะเกิดการสะสมที่จุดสูงของระบบและอุปกรณ์  หรือในพื้นที่ของไอน้ำที่มีอัตราความเร็วต่ำ  ดังนั้นความต้องการก็คือการกำจัดอากาศที่อยู่ในจุดเหล่านี้โดยการระบายอากาศออกไป  ก่อนที่อากาศจะผสมกับไอน้ำและเครื่องตัวผ่านระบบ  เพื่อสร้างชั้นฟิล์มอากาศที่พื้นผิวของการถ่ายเทความร้อนต่อไป  และด้วยเหตุนี้ การระยายอากาศก็ต้องเป็นไปอย่างรวดเร็ว  เพราะเมื่อฟิล์มก่อตัวกันขึ้นมาบนพื้นผิวของการถ่ายเทความร้อนแล้วก็เป็นเรื่องยากที่จะจำกัดฟิล์มเหล่านั้นออกไป  วิธีนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้กับแก๊สที่ไม่ควบแน่นอื่น ๆ ที่เข้ามาในระบบได้เช่นเดียกัน

           แก๊สที่ไม่ควบแน่นเหล่านี้ก็จะสามารถก่อตัวขึ้นเป็นฟิล์มเหมือนกัน  เมื่อไอน้ำถ่ายเทความร้อนแฝงออกจากตัวมันเองแล้วก็ไม่สามารถหลีกเลี่ยงที่จะเกิดฟิล์มจากการควบแน่น (Condensate Film) ได้  การออกแบบอุปกรณ์ที่ดีจะทำให้เกิดฟิล์มนี้ในปริมาณที่น้อยที่สุดและให้แน่ใจว่าพื้นผิวไม่มีส่งใดเกาะอยู่  และจากที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น  การกำจัดการควบแน่นผ่านกับดักไอน้ำเป็นสิ่งสำคัญที่จะป้องกันไม่ให้เกิดการอั้นตัวของน้ำได้เป็นอย่างดี  ปัญหาที่เกิดเพิ่มขึ้นก็คือหม้อไอน้ำส่วนใหญ่ไม่ได้ผลิตขึ้นสำหรับใช้กับไอน้ำแห้ง  แต่จะผสมกันระหว่างไอน้ำกับน้ำ  อัตราส่วนของไอน้ำต่อน้ำเรียกว่าสัดส่วนความแห้ง (Dryness Fraction)  โดยปกติสัดส่วนความแห้งจะมีอยู่ประมาณ 95% เมื่อมีการผสมระหว่างไอน้ำและน้ำ  ถ้าน้ำทีผสมอยู่ในส่วนนี้สามารถผ่านเข้าไปในอุปกรณ์ได้  ทำให้เกิดการสะสมอยู่บนพื้นผิวของการถ่ายเทความร้อน  ฟิล์มจะหนาขึ้นและอัตราการถ่ายเทความร้อนก็จะลดลง  ดังนรั้น ควรกำจัดปริมาณน้ำส่วนนี้ออกไปก่อนที่ไอน้ำจะเข้าในสู่ระบบการจ่าย  หรือก่อนที่ไอน้ำจะถูกส่งไปตามกระบวนการผลิตที่ต้องการใช้ไอน้ำ  หรืออีกกรณีหนึ่งก็นำเอาเครื่องแยกไอน้ำ (Steam Spparators)  หรือเครื่องอบแห้ง (Driers) มาใช้

 

กลับหน้าแรก