อัตราการไหลหมายถึงปริมาณของของไหลที่ไหลผ่านพื้นที่หน้าตัดเฉพาะในช่วงเวลาที่กำหนด สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ อัตราการไหลเชิงปริมาตร (Volumetric Flow Rate) และอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) โดยทั่วไป อัตราการไหลของหัวฉีดหมายถึงอัตราการไหลเชิงปริมาตร ซึ่งมักวัดเป็นลิตรต่อนาที (L/min) เพื่อบ่งบอกถึงปริมาณของเหลวที่หัวฉีดพ่นออกมาในหนึ่งนาที
เมื่อออกแบบหัวฉีด จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการพ่น เช่น อัตราการไหล การกระจายของการไหล ความแตกต่างของแรงดัน และมุมของหัวฉีด บทความนี้จะนำเสนอหลักการออกแบบช่องทางการไหล อัตราการไหล และการกระจายการไหล
เนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่ บทความนี้จะไม่ครอบคลุมถึงการแปลงหน่วย หากต้องการคำนวณหน่วยอัตราการไหล โปรดดูที่ การคำนวณอัตราการไหล
สำหรับการแปลงหน่วยอย่างรวดเร็ว โปรดเยี่ยมชม เครื่องมือแปลงหน่วยอัตราการไหล
1. เกี่ยวกับการวัดการไหล
(1) หน่วยวัด (Unit)
เรามักได้ยินคำว่า LPM ซึ่งย่อมาจาก Liters per Minute ต่อไปนี้เป็นหน่วยวัดอัตราการไหลที่ใช้บ่อยและตัวอย่างการใช้งาน:
- ลิตรต่อนาที (Liter/Minute - L/min): หรือที่เรียกว่า LPM ใช้บ่อยในการวัดอัตราการไหลของของเหลว เช่น ในอุปกรณ์บำบัดน้ำ และอัตราการจ่ายของเหลวในอุปกรณ์ทางการแพทย์
- ลิตรต่อชั่วโมง (Liter/Hour - L/h): ใช้สำหรับการวัดอัตราการไหลของของเหลวในระยะยาว เช่น ในอุตสาหกรรมเคมี
- ลูกบาศก์เมตรต่อนาที (Cubic Meter/Minute - m³/min): ใช้สำหรับการวัดอัตราการไหลของของเหลวหรือก๊าซในระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
- ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (Cubic Meter/Hour - m³/h): ใช้สำหรับการวัดอัตราการไหลในระบบน้ำประปาในระดับเทศบาล
- ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (Cubic Foot/Minute - ft³/min): ใช้ในการวัดอัตราการไหลของก๊าซในระบบ HVAC และท่ออุตสาหกรรม
- ลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมง (Cubic Foot/Hour - ft³/h): ใช้สำหรับการวัดอัตราการไหลของก๊าซในระยะยาวในระบบกระจายก๊าซ
- แกลลอน (สหรัฐฯ) ต่อนาที (Gallon (US)/Minute - gal (US)/min): ใช้ในระบบน้ำในสหรัฐอเมริกา
- แกลลอน (สหราชอาณาจักร) ต่อนาที (Gallon (UK)/Minute - gal (UK)/min): ใช้ในสหราชอาณาจักรสำหรับการวัดอัตราการไหลของของเหลว
- แกลลอน (สหรัฐฯ) ต่อชั่วโมง (Gallon (US)/Hour - gal (US)/h): ใช้ในการวัดอัตราการไหลของน้ำในระยะยาวในภาคการเกษตร
- แกลลอน (สหราชอาณาจักร) ต่อชั่วโมง (Gallon (UK)/Hour - gal (UK)/h): ใช้ในสหราชอาณาจักรสำหรับการวัดอัตราการไหลของของเหลวในระยะยาว
สำหรับการคำนวณหน่วยอัตราการไหล โปรดดูที่ สูตรคณิตศาสตร์สำหรับอัตราการไหล
สำหรับการแปลงหน่วยอัตราการไหลอย่างรวดเร็ว โปรดเยี่ยมชม เครื่องมือแปลงหน่วยออนไลน์
( 2 ) ลักษณะการไหล (Characteristics)
- แรงดันที่สูงขึ้นจะทำให้อัตราการไหลเพิ่มขึ้น
- ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและแรงดันไม่เป็นเส้นตรง
- ตัวอย่างเช่น การพ่นน้ำจากหัวฉีดที่แรงดัน 8 kg/cm² จะไม่ได้มีอัตราการไหลเป็นสองเท่าของแรงดันที่ 4 kg/cm²
2. การกระจายการไหล (Flow Distribution)
( 1 ) รูปแบบทรงโค้ง (Mound-shaped):
![ปริมาณการไหลจะมากบริเวณตรงกลาง และลดลงบริเวณด้านข้าง](/Files/Images/HowTo/brief-intro-flow-rate-1.jpg)
ปริมาณสเปรย์จะมากที่สุดที่บริเวณกึ่งกลางของลวดลายการพ่น และค่อยๆ ลดลงเมื่อไปถึงขอบด้านนอก ทำให้เกิดกราฟการกระจายการไหลที่มีลักษณะคล้ายภูเขา
หัวฉีดที่มีการกระจายการไหลแบบ "ภูเขา" นี้ให้แรงกระแทกสูงสุด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงกระแทกที่เข้มข้น เช่น การทำความสะอาดสิ่งสกปรกบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการครอบคลุมบริเวณขอบไม่เพียงพอ หัวฉีดประเภทนี้จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเคลือบที่สม่ำเสมอ
เพื่อปรับปรุงการครอบคลุมบริเวณขอบ สามารถลดระยะห่างระหว่างหัวฉีดได้ โดยให้ลวดลายสเปรย์ของหัวฉีดที่อยู่ติดกันทับซ้อนกัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการครอบคลุมพื้นที่โดยรวม
( 2 ) รูปแบบราบสูง (Plateau-shaped)
![เป็นหนึ่งในรูปแบบการกระจายการไหลของเครื่องวัดการไหล ลักษณะการกระจายคล้ายกับแบบทรงโค้ง (Mound-shaped) แต่มีส่วนบนที่แบนราบ](/Files/Images/HowTo/brief-intro-flow-rate-2.jpg)
ปริมาณสเปรย์คงที่และสูงในบริเวณกึ่งกลาง และค่อยๆ ลดลงที่บริเวณขอบ ทำให้เกิดการกระจายตัวที่มีลักษณะคล้ายที่ราบสูง
รูปแบบการกระจายนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการครอบคลุมที่สม่ำเสมอบนพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น การเคลือบผิวและการบำบัดด้วยสารเคมี ซึ่งช่วยให้ครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างสม่ำเสมอ
อย่างไรก็ตาม ปริมาณสเปรย์ที่บริเวณขอบอาจยังคงไม่เพียงพอ ค
( 3 ) รูปแบบโดนัท (Donut-shaped)
![ปริมาณการไหลจะน้อยบริเวณตรงกลาง และมากขึ้นบริเวณด้านข้าง](/Files/Images/HowTo/brief-intro-flow-rate-3.jpg)
ปริมาณสเปรย์จะมากที่สุดที่บริเวณขอบของลวดลายการพ่น ในขณะที่บริเวณกึ่งกลางจะมีปริมาณสเปรย์น้อยกว่า ทำให้เกิดการกระจายตัวที่มีลักษณะคล้ายวงแหวนหรือรูปโดนัท
รูปแบบการกระจายนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการหลีกเลี่ยงการเปียกมากเกินไปในบริเวณกึ่งกลาง เช่น การพ่นสเปรย์อย่างแม่นยำหรือในกระบวนการทางเคมีเฉพาะ
สิ่งสำคัญคือต้องปรับมุมและระยะห่างของการพ่น เพื่อให้มั่นใจว่าบริเวณขอบจะไม่ได้รับสเปรย์มากเกินไปจนเกินความจำเป็น
3. สามสิ่งที่ควรรู้เกี่ยวกับการไหลของของเหลว
- การกระจายการไหลเปลี่ยนแปลงตามแรงดัน
- ความแตกต่างระหว่างทฤษฎีและการใช้งานจริง
- มุมและอัตราการไหลมีผลต่อการกระจายตัวของของเหลว