วิธีการคำนวณความสามารถในการทำความเย็นจากแผนผังท่อ

1. วิธีการคำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการ

กำลังการทำความเย็นที่ต้องการ หมายถึง ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความเย็นวัตถุ ดังนั้นจึงใช้สูตรคำนวณความร้อนในการคำนวณ โดยมีหน่วยเป็น "W" หรือ "kW" สามารถคำนวณกำลังการทำความเย็นที่ต้องการได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

[สูตรคำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการ (สูตรคำนวณปริมาณความร้อน)]
Q[kW]=①Vs×②Cs×③γs×④ΔT۞⑤t

ถาม: ความจุความร้อน (ความจุโหลด) [kW]
① Vs: ปริมาตรของวัตถุ [m³]
② Cs: ความร้อนจำเพาะของวัตถุ [kJ/kg・℃]
③ γs: ความหนาแน่นของวัตถุ [กก./ม.³]
④ ΔT: ความแตกต่างของอุณหภูมิของวัตถุ [℃]
⑤ t: เวลาในการเย็นตัวของวัตถุ [วินาที]

ในการคำนวณจริง นอกจากสูตรข้างต้นแล้ว ยังมีการเพิ่มค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยเพื่อคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อนที่เข้ามาจากภายนอก (ในบทความนี้ใช้ค่าปัจจัย 20%)

2. สถานการณ์ที่ต้องการความสามารถในการทำความเย็นและตัวอย่างการคำนวณ

วัตถุประสงค์หลักในการคำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการตามผังท่อสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วน:

• 1. การอัปเดตอุปกรณ์ที่มีอยู่ ⇒ ตรวจสอบอุปกรณ์ทำความเย็นที่มีอยู่
• 2. การเปลี่ยนแปลงปริมาณการผลิต/ตรวจสอบกำลังการผลิตส่วนเกิน ⇒ คำนวณจากค่าความร้อนและปริมาณการจัดหาวัตถุดิบ
• 3. เพิ่มปริมาณการผลิต เปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม เพิ่มอุปกรณ์ทำความเย็น ⇒ คำนวณหาการขาดแคลนกำลังการทำความเย็น

มีหลายสถานการณ์ที่คุณอาจต้องคำนวณความสามารถในการทำความเย็นของอุปกรณ์ท่อ เช่น เมื่อใช้อุปกรณ์สารทำความเย็นที่ควบคุม เมื่ออุปกรณ์มีอายุการใช้งาน หรือเมื่อความสามารถในการทำความเย็นไม่เพียงพอ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจวิธีการคำนวณความสามารถในการทำความเย็น เพื่อที่คุณจะสามารถคำนวณได้เมื่อจำเป็น

■ 1. ตรวจสอบระบบระบายความร้อนที่มีอยู่

แม้ว่าความสามารถในการทำความเย็นจะเพียงพอ แต่หากอุปกรณ์ใช้สารทำความเย็น R22 (HCFC) ที่เลิกผลิตแล้วหรือเสื่อมสภาพแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องอัปเดตอุปกรณ์โดยเร็วที่สุด โดยคำนึงถึงการบำรุงรักษาในอนาคตด้วย

เมื่ออัปเดตอุปกรณ์ที่ไม่มีปัญหาเรื่องความจุ ไม่จำเป็นต้องใช้สูตรคำนวณพิเศษ ตรวจสอบรุ่น ข้อมูลจำเพาะ และความสามารถในการทำความเย็นจากแผนผังท่อและป้ายชื่อของอุปกรณ์ทำความเย็นที่มีอยู่ และอัปเดตเป็นอุปกรณ์ทำความเย็นที่มีคุณสมบัติเทียบเท่าหรือสูงกว่า

การอัปเดตอุปกรณ์ถือเป็นโอกาสที่ดีที่จะทบทวนฟังก์ชันของอุปกรณ์ ดังนั้นควรเลือกอุปกรณ์จากมุมมองที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงไม่เพียงแต่ความสามารถในการทำความเย็นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการประหยัดพลังงานและความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งานอีกด้วย

■ 2. คำนวณจากค่าความร้อนและปริมาณวัตถุดิบที่จัดหา

หากปริมาณการผลิตของคุณลดลงอย่างมากและคุณต้องการตรวจสอบอุปกรณ์ที่มีข้อกำหนดเกินเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน คุณสามารถคำนวณ "ความสามารถในการทำความเย็นที่จำเป็น" ได้จากปริมาณความร้อนที่สร้างขึ้นและปริมาณวัตถุดิบที่จัดหา

[ตัวอย่างการคำนวณ]
วิธีการคำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการเมื่อวัตถุดิบเอทิลีนไกลคอลถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 20°C หรือต่ำกว่าในถังวัตถุดิบ

<ผังท่อและแหล่งความร้อน>

ในกรณีที่มี 2 เส้นทางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ดังที่แสดงในภาพ จะมีการคำนวณปริมาณความร้อนของแต่ละเส้นทาง A และ B จากนั้นจึงนำผลรวมมารวมกันเพื่อกำหนดความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการ

<สูตรคำนวณสำหรับ [เส้นทาง A]>
สถานที่ตั้ง: วัตถุดิบเอทิลีนไกลคอลที่อุณหภูมิ 30℃ (อุณหภูมิห้อง) ในถังเก็บจะถูกทำให้เย็นลงเหลือ 20℃ ที่อัตรา 10 ลิตร/นาที และจ่ายไปที่ถังวัตถุดิบ

Q[kW]=①Vs×②Cs×③γs×④ΔT۞⑤t

① ปริมาตรเอทิลีนไกลคอล: 0.01m³ *
② ความร้อนจำเพาะของเอทิลีนไกลคอล: 2.38 kJ/kg・℃
③ ความหนาแน่นของเอทิลีนไกลคอล: 1120 กก./ม.³ (ที่ 20°C)
④ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในถังเก็บและหลังจากการทำความเย็น: 30℃ - 20℃ = 10℃
⑤ เวลาในการทำความเย็นวัตถุดิบ: 60 วินาที *
*อัตราการไหลของวัตถุดิบ 10 ลิตร/นาที แบ่งเป็น 0.01 ม.³/60 วินาที และคำนวณโดยถือว่า ① เท่ากับ 0.01 ม.³ และ ⑤ เท่ากับ 60 วินาที

การคำนวณ ① ถึง ④
0.01 x 2.38 x 1120 x 10 = 266.56

นอกจากนี้ ยังเพิ่มค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยอีก 20% (x 1.2) เพื่อรองรับปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อนที่เข้ามาจากภายนอก
266.56×1.2＝319.87

สุดท้าย ⑤ หารด้วยเวลาในการทำให้เย็นลง
319.87÷60＝5.3 กิโลวัตต์

ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาของ [เส้นทาง A] คือ 5.3 กิโลวัตต์

<สูตรคำนวณสำหรับ [เส้นทาง B]>
สถานที่ตั้ง: วัตถุดิบเอทิลีนไกลคอลซึ่งควบคุมอุณหภูมิในถังวัตถุดิบ จะไม่ถูกส่งไปยังถังผสม แต่จะถูกส่งกลับไปยังถังวัตถุดิบ และวัตถุดิบซึ่งมีอุณหภูมิ 20°C จะสูงขึ้นเป็น 25°C และถูกส่งกลับมาด้วยอัตรา 5 ลิตร/นาที

Q[kW]=①Vs×②Cs×③γs×④ΔT۞⑤t

① ปริมาตรเอทิลีนไกลคอล: 0.005m³ *
② ความร้อนจำเพาะของเอทิลีนไกลคอล: 2.38 kJ/kg・℃
③ ความหนาแน่นของเอทิลีนไกลคอล: 1120 กก./ม.³ (ที่ 20°C)
④ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในถังและเมื่อกลับมา: 25℃ - 20℃ = 5℃
⑤ เวลาในการทำความเย็นวัตถุดิบ: 60 วินาที *
*อัตราการไหลของวัตถุดิบ 5 ลิตร/นาที แบ่งเป็น 0.005 ม.³/60 วินาที โดยการคำนวณอิงจาก ① ที่ 0.005 ม.³ และ ⑤ ที่ 60 วินาที

การคำนวณ ① ถึง ④
0.005 x 2.38 x 1120 x 5 = 66.6

นอกจากนี้ ยังเพิ่มค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยอีก 20% (x 1.2) เพื่อรองรับปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อนที่เข้ามาจากภายนอก
66.6×1.2＝79.9

สุดท้าย ⑤ หารด้วยเวลาในการทำให้เย็นลง
79.9 ÷ 60 = 1.3 กิโลวัตต์

ความร้อนที่ปล่อยออกมาจาก [เส้นทาง B] คือ 1.3 กิโลวัตต์

<ความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการทั้งหมด>
ความสามารถในการทำความเย็นที่ต้องการทั้งหมดคือผลรวมของปริมาณความร้อนจากเส้นทาง A และ B

[ปริมาณความร้อนของเส้นทาง A] 5.3 kW + [ปริมาณความร้อนของเส้นทาง B] 1.3 kW = 6.6 kW

เราจะเห็นว่าความสามารถในการทำความเย็นที่จำเป็นสำหรับระบบท่อนี้คือ 6.6 กิโลวัตต์ อย่าลืมเพิ่มค่าตัวประกอบความปลอดภัยเมื่อคำนวณสูตรความจุความร้อน

■ 3. คำนวณหาการขาดแคลนความสามารถในการทำความเย็น

หากคุณไม่พอใจกับอุปกรณ์ทำความเย็นของคุณเนื่องจากปริมาณการผลิตที่เพิ่มขึ้นหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม หรือหากคุณต้องการมีช่องว่างในการคาดการณ์อุปกรณ์ที่เก่า ให้คำนวณความสามารถในการทำความเย็นที่ขาดหายไป

ในการพิจารณาค่าความสามารถในการทำความเย็นที่บกพร่อง ให้ตรวจสอบว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นกี่องศาเซลเซียสในเวลากี่นาที และพิจารณา "ปริมาณความร้อนของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น = ค่าความสามารถในการทำความเย็นที่บกพร่อง"

[ตัวอย่างการคำนวณ]
สมมติฐาน: ในกระบวนการทำปฏิกิริยากับวัตถุดิบผสมดังแสดงในแผนภาพท่อด้านล่าง ความสามารถในการทำความเย็นของเครื่องทำความเย็นที่มีอยู่ไม่เพียงพอ ทำให้อุณหภูมิของวัตถุดิบผสมสูงขึ้น จงคำนวณหาค่าความบกพร่องในการทำความเย็น (ปริมาณความร้อนที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ)

หากคุณต้องการรักษาส่วนผสมวัตถุดิบ 500 ลิตรไว้ที่อุณหภูมิ 30°C แต่ปรากฏว่าอุณหภูมิสูงขึ้น 12°C ใน 30 นาที สูตรการคำนวณจะเป็นดังนี้

Q[kW]=①Vs×②Cs×③γs×④ΔT۞⑤t

① ปริมาตรวัตถุดิบผสม: 0.5m³ *แปลง 500L เป็น m³
② ความร้อนจำเพาะของวัตถุดิบผสม: 2.1 kJ/kg・℃
③ ความหนาแน่นของวัตถุดิบผสม: 950 กก./ม.³ (ที่อุณหภูมิ 30°C)
④ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในถังเก็บและหลังจากการทำความเย็น: 12℃
⑤ เวลาในการทำความเย็นของวัสดุผสม: 1800 วินาที *แปลง 30 นาทีเป็นวินาที

การคำนวณ ① ถึง ④
0.5 x 2.1 x 950 x 12 = 11,970

นอกจากนี้ ยังเพิ่มค่าปัจจัยด้านความปลอดภัยอีก 20% (x 1.2) เพื่อรองรับปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อนที่เข้ามาจากภายนอก
11970 x 1.2 = 14364

สุดท้าย ⑤ หารด้วยเวลาในการทำให้เย็นลง
14364÷1800＝8.0 กิโลวัตต์

ความร้อนที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิคือ 8.0 กิโลวัตต์ ดังนั้นเพื่อรักษาส่วนผสมวัตถุดิบ 500 ลิตรที่อุณหภูมิ 30°C จำเป็นต้องใช้กำลังการทำความเย็นเพิ่มเติมอีก 8.0 กิโลวัตต์

หากอุปกรณ์ทำความเย็นไม่มีความสามารถเพียงพอ ปัญหาสามารถแก้ไขได้โดยการอัปเดตอุปกรณ์ทำความเย็นให้มีคุณลักษณะที่ครอบคลุมความสามารถในการทำความเย็นที่จำเป็นโดยรวม หรือโดยการเพิ่มหน่วยทำความเย็นหรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อชดเชยการขาดแคลน