ท่อชิลเลอร์คืออะไร ส่วนประกอบและคุณสมบัติของท่อ

1. ท่อชิลเลอร์

เครื่องทำความเย็นประกอบด้วยวงจรทำความเย็นที่ทำความเย็นน้ำอย่างรวดเร็ว ถังน้ำสำหรับเก็บน้ำที่จะจ่าย และท่อที่เชื่อมต่อส่วนประกอบเหล่านี้

บทบาทของท่อคือการเชื่อมต่อแต่ละส่วนและขนส่งน้ำหล่อเย็นไปยังอุปกรณ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ แต่จะต้องเลือกท่อตามวัตถุประสงค์และขนาดการใช้งาน

Piping คืออะไร?

ท่อคือการจัดเรียงชิ้นส่วนรูปท่อที่บรรจุของเหลว เช่น แก๊ส ของเหลว และผง และมีรูปร่างและวัสดุที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน

คำว่า "ประปา" อาจหมายถึงส่วนประกอบของท่อ หรือสามารถใช้เป็นคำกริยาหมายถึงการวางหรือติดตั้งท่อ เช่น "การวางท่อน้ำ"

ส่วนประกอบของท่อได้แก่ สิ่งของที่คุ้นเคย เช่น ท่อน้ำและท่อท่อเครื่องปรับอากาศ ตลอดจนท่อขนาดใหญ่ที่ใช้ขนส่งน้ำมันและสิ่งจำเป็นอื่นๆ ท่อสาธารณูปโภคในโรงงานเคมี และท่อน้ำใต้ดินและท่อระบายน้ำเสีย

บทความนี้มุ่งเน้นที่ท่อสำหรับการขนส่งและระบายความร้อนของเหลว

ขนาดท่อและอัตราการไหลสูงสุด

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการกำหนดขนาดท่อคือเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ซึ่งส่งผลต่ออัตราการไหลสูงสุดที่สามารถส่งผ่านท่อได้

ขนาดท่อจะถูกกำหนดด้วยชื่อสามชื่อ ได้แก่ "ชื่อเรียก A" "ชื่อเรียก B" และ "ชื่อสามัญ (ชื่อเรียกทั่วไป)" โดย "ชื่อเรียก A" วัดเป็นมิลลิเมตร และ "ชื่อเรียก B" วัดเป็นนิ้ว

“ชื่อสามัญ (ชื่อเรียกทั่วไป)” เป็นชื่อที่ใช้กันมาช้านานในสถานที่ก่อสร้าง โดย 1/8 ของตัวกำหนด B เรียกว่า “ichibu” (หนึ่งนาที) 3/8 เรียกว่า “sanbu” (สามนาที) เป็นต้น

อัตราการไหลสูงสุดคือค่าสูงสุดที่เครื่องวัดอัตราการไหลสามารถวัดได้อย่างแม่นยำ และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานอุปกรณ์อย่างปลอดภัย โดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อและความเร็วการไหล และสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

Q (อัตราการไหล) = (D (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) / 2)^2 x π x V (ความเร็วการไหล)

Q แทนอัตราการไหล, D แทนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน, π แทนอัตราส่วนของเส้นรอบวงท่อต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง และ V แทนความเร็วการไหล อัตราส่วนของเส้นรอบวงท่อคือสูตรคำนวณพื้นที่หน้าตัดของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ดังนั้น หากสมมติว่าพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ M ก็สามารถจัดเรียงสูตรใหม่ได้ดังนี้

Q (อัตราการไหล) = M (พื้นที่หน้าตัด) × V (ความเร็วการไหล)

หาก Q (อัตราการไหล) ถูกกำหนดไว้ที่ 10 ดังนั้นหาก M (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) เท่ากับ 10 ความเร็วการไหลจะเท่ากับ 1 และหาก M (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) เท่ากับ 1 V (ความเร็วการไหล) เท่ากับ 10 โดยทั่วไป ความเร็วการไหลที่เหมาะสมในท่อไม่ควรเกิน 2.0 ม./วินาที แต่แม้ว่าความเร็วการไหลจะเท่ากับ 3.0 ม./วินาที การหมุนเวียนก็สามารถทำได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ท่อที่ผลิตในประเทศโดยทั่วไปจะผลิตตามมาตรฐาน JIS แต่ท่อที่นำเข้าอาจผลิตตามมาตรฐานขนาดภายนอก ANSI ก็ได้

ในกรณีนี้ แม้ว่าจะไม่มีปัญหาใดๆ กับอัตราการไหลสูงสุด ฯลฯ ก็อาจเกิดปัญหาในการติดตั้งได้ ดังนั้น การตรวจสอบล่วงหน้าจึงเป็นสิ่งสำคัญ

2. ชนิดและลักษณะของท่อ

ท่อยางเป็นส่วนประกอบที่ทำหน้าที่ลำเลียงของเหลวในลักษณะเดียวกับท่อ มักทำจากยาง ไวนิล หรือพลาสติก และถึงแม้จะมีความยืดหยุ่นสูง แต่ท่อยางมีความทนทานและทนแรงดันต่ำ

บทความนี้เน้นที่ท่อแข็ง ไม่รวมท่ออ่อน

ท่อโลหะ

ซึ่งรวมถึงท่อเหล็กกล้าคาร์บอน ท่อสแตนเลส และท่อโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น ท่อทองแดง และท่ออลูมิเนียม

ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนผลิตจากโลหะผสมที่มีคาร์บอน เป็นท่อที่มีราคาถูกที่สุดและนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ท่อเหล็กเหล่านี้ผ่านกระบวนการให้เหมาะสมกับการใช้งาน เช่น การชุบเพื่อความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม หรือการผลิตแบบไร้รอยต่อเพื่อความทนทานต่อแรงดันสูง

ท่อสแตนเลส หรือที่เรียกอีกอย่างว่าท่อเหล็ก SUS เป็นเหล็กอัลลอยด์ที่มีโครเมียม 10.5% ขึ้นไป ทำให้ทนทานต่อสนิม และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบน้ำ เช่น ระบบจ่ายน้ำร้อนและน้ำเย็น

ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของโลหะที่ไม่มีธาตุเหล็กคือท่ออลูมิเนียม ซึ่งมีข้อดีคือมีการนำความร้อนสูง น้ำหนักเบา และทนต่อสนิม และใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ชิ้นส่วนเรือ ฯลฯ ยิ่งอลูมิเนียมมีความบริสุทธิ์สูง ความแข็งแรงก็จะยิ่งลดลง
ท่อทองแดงซึ่งเป็นโลหะที่ไม่มีธาตุเหล็ก มีความอ่อนตัวและง่ายต่อการแปรรูป มีคุณสมบัตินำความร้อนและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม จึงเหมาะสำหรับใช้ในท่อจ่ายน้ำและน้ำร้อน ท่อเครื่องปรับอากาศ ท่อแก๊สทางการแพทย์ และอื่นๆ อีกมากมาย

ท่อเรซิน

ท่อเรซิน ซึ่งรวมถึงท่อโพลีไวนิลคลอไรด์แข็ง ท่อโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง และท่อโพลีบิวทิลีน มีน้ำหนักเบา เชื่อมต่อและถอดง่าย และใช้งานง่าย นอกจากนี้ ท่อเรซินยังมีความทนทานต่อสารเคมีดีเยี่ยม จึงนิยมใช้ในระบบประปาและที่พักอาศัยมากกว่าในโรงงาน

เช่นเดียวกับท่อโลหะ มันมีความอเนกประสงค์สูง ทนทานต่อแผ่นดินไหวและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม และพื้นผิวด้านในที่เรียบยังช่วยให้ของไหลผ่านได้อย่างง่ายดาย

ท่อบุผ้า

ท่อโลหะที่มีความทนทานสูงซึ่งบุด้วยวัสดุเรซินที่ทนต่อการกัดกร่อนสูง เรียกว่า ท่อเหล็กบุ

วัสดุซับเรซิน ได้แก่ โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลีเอทิลีน และอีพอกซีชนิดไม่ใช่ทาร์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบประปาและหัวดับเพลิง

3. วิธีการเชื่อมต่อท่อและคุณสมบัติ

การติดตั้งเครื่องทำความเย็นสามารถทำได้หลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับโรงงานหรือสถานประกอบการ จำเป็นต้องมีท่อที่เหมาะสมเพื่อระบายความร้อนที่เกิดจากเครื่องจักรได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ จำเป็นต้องมีวิธีการเชื่อมต่อที่เหมาะสมกับการใช้งาน มาดูวิธีการและคุณสมบัติของการเชื่อมต่อท่อกัน

การเชื่อมต่อแบบสกรู

วิธีการเชื่อมต่อที่นิยมใช้กันมากที่สุดวิธีหนึ่งคือ "การเชื่อมต่อแบบสกรู" การเชื่อมต่อประเภทนี้จะเชื่อมต่อท่อด้วยเกลียวตัวผู้และเกลียวตัวเมีย แม้ว่าจะเชื่อมต่อได้ค่อนข้างง่าย แต่ก็มีข้อเสีย เช่น เกลียวหลวมและของเหลวรั่วได้ง่าย จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง

ในกรณีของเครื่องทำความเย็น เนื่องจากของเหลวเป็นน้ำ จึงมักใช้ซีลของเหลวหรือเทปปิดผนึกในช่องว่างตามข้อต่อ ควรพันเทปปิดผนึกตามเข็มนาฬิกาเสมอ

การเชื่อมต่อหน้าแปลน

การเชื่อมต่อหน้าแปลนเป็นวิธีการเชื่อมต่อที่ให้ความแข็งแรงสูงและใช้งานง่ายโดยการยึดแผ่นที่เรียกว่าหน้าแปลนเข้าด้วยกันด้วยสกรู

ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดก็คือแม้หลังจากการติดตั้งแล้ว ท่อต่างๆ ก็สามารถถอดแยกได้อย่างง่ายดาย ช่วยให้สามารถตรวจสอบได้ชัดเจนและบำรุงรักษาได้หากเกิดปัญหา

การเชื่อมต่อแบบเชื่อม

การเชื่อมต่อแบบเชื่อมเป็นวิธีการเชื่อมต่อท่อเข้าด้วยกันโดยตรงด้วยการเชื่อม และใช้ในท่อภายใต้อุณหภูมิและแรงดันสูง เนื่องจากข้อต่อเชื่อมจึงสามารถใช้กับท่อแรงดันสูงได้เช่นกัน

การเชื่อมมี 2 ประเภท คือ "การเชื่อมแบบซ็อกเก็ต" ซึ่งเป็นการเชื่อมโดยการสอดท่อเข้าไปในซ็อกเก็ตตัวเมียแล้วเชื่อมข้อต่อ และ "การเชื่อมแบบชน" ซึ่งเป็นการเชื่อมท่อที่มีขนาดเท่ากันแล้วเชื่อมข้อต่อ

การเชื่อมต่อกาว

การเชื่อมต่อด้วยกาวเป็นวิธีการเชื่อมต่อท่อพลาสติกที่ใช้สำหรับน้ำประปาและระบายน้ำ วิธีการติดกาวที่ใช้ขึ้นอยู่กับวัสดุของท่อ

สำหรับท่อโพลีเอทิลีน อาจใช้กรรมวิธีที่เรียกว่า "การเชื่อมแบบฟิวชั่น" โดยเชื่อมท่อด้วยความร้อน แต่สำหรับท่อ PVC ทั่วไป เช่น ท่อส่งน้ำ จะใช้กาว

อย่างไรก็ตาม จะต้องระมัดระวังปริมาณกาวที่ใช้ หากใช้น้อยเกินไปอาจทำให้เกิดการรั่วซึม ในขณะที่ใช้มากเกินไปอาจทำให้ความทนทานของท่อลดลงได้

4. คำศัพท์ทางเทคนิคที่ต้องจำ

สุดท้ายนี้ เราจะอธิบายคำศัพท์ที่มีประโยชน์บางคำที่ควรรู้เกี่ยวกับท่อชิลเลอร์

ผนึก

ซีลเป็นวัสดุที่ใช้เพื่อป้องกันน้ำรั่วซึมจากจุดต่อท่อ มีทั้งแบบของเหลวและแบบเทป ซีลแบบของเหลวมักใช้กับท่อขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเกิน 50 มม. (แบบ A) พื้นผิวที่ท่อเชื่อมต่อกันเรียกว่าพื้นผิวซีล

รั่ว

คำว่า "รั่ว" หมายถึง "การรั่วไหล" และในกรณีของท่อ หมายถึง "การรั่วไหลของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายในเนื่องจากการรั่วไหลในท่อ" ในสถานที่จริง บางครั้งใช้คำนี้เพื่อสื่อความหมายเช่น "การเชื่อมต่อนี้มีโอกาสรั่วไหลน้อยลง" การทดสอบเพื่อตรวจสอบการรั่วไหลในท่อเรียกว่าการทดสอบการรั่วไหล

มีวิธีทดสอบการรั่วไหลหลายวิธี รวมถึงวิธีการแช่ของเหลว วิธีเปลี่ยนแรงดัน และวิธีการวัดการไหล และจะต้องเลือกใช้วิธีการทดสอบที่เหมาะสมที่สุด ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การติดตั้ง

ค้อนน้ำ

ค้อนน้ำเป็นปรากฏการณ์ที่แรงดันภายในท่อเพิ่มขึ้นหรือลดลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงกะทันหันของความเร็วการไหลภายในท่อ

มีสองสถานการณ์ที่ทำให้เกิดอาการค้อนน้ำ สถานการณ์แรกคือเมื่อของเหลวที่ไหลอยู่ถูกปิดกั้นอย่างกะทันหัน ทำให้แรงดันเพิ่มขึ้น และแรงสั่นสะเทือนที่เขย่าท่อทำให้เกิดเสียงกระทบ

กรณีอื่นคือเมื่อปั๊มหรืออุปกรณ์อื่นที่สร้างการไหลหยุดลง ทำให้แรงดันลดลง ส่งผลให้คอลัมน์น้ำแยกออกจากกัน (เกิดเฟสก๊าซ) และการฟื้นตัวของแรงดันที่เกิดขึ้นทำให้คอลัมน์น้ำชนกัน ส่งผลให้เกิดการกระแทก

เสียงกระทบกันที่คุณได้ยินเมื่อเปิดหรือปิดก๊อกน้ำกะทันหันก็เป็นเสียงประเภทหนึ่งที่เรียกว่าค้อนน้ำ

ผนึก

ซีลเป็นวัสดุที่ใช้เพื่อป้องกันน้ำรั่วซึมจากจุดต่อท่อ มีทั้งแบบของเหลวและแบบเทป ซีลแบบของเหลวมักใช้กับท่อขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเกิน 50 มม. (แบบ A) พื้นผิวที่ท่อเชื่อมต่อกันเรียกว่าพื้นผิวซีล

การสูญเสียความดัน

เมื่อของไหลไหลผ่านท่อ อัตราการไหลจะช้าลงเนื่องจากแรงเสียดทานกับผนังด้านใน ส่งผลให้อัตราการไหลลดลง ภาวะนี้เรียกว่าการสูญเสียความดัน สาเหตุหลักของการสูญเสียความดันมี 2 ประการ ได้แก่ การสูญเสียจากแรงเสียดทานเนื่องจากการสัมผัสกับผนัง และการสูญเสียจากความปั่นป่วนเนื่องจากกระแสน้ำวนและความปั่นป่วน

หากไม่คำนึงถึงการสูญเสียแรงดันเมื่อออกแบบ จะไม่สามารถรักษาอัตราการไหลที่คาดหวังได้ ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิต

การกัดเซาะโพรงอากาศ

เมื่อแรงดันของของเหลวภายในท่อหรือถังน้ำลดลง ฟองอากาศเล็กๆ จำนวนมากอาจก่อตัวขึ้น ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโพรงอากาศ

เมื่อความดันกลับมาเป็นปกติและหายไป ฟองอากาศเหล่านี้จะก่อให้เกิดแรงกระแทกที่รุนแรงมาก ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวของท่อ ฯลฯ จนทำให้เกิดการกัดเซาะ เรียกว่าการกัดเซาะ และปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า "การกัดเซาะแบบโพรงอากาศ"

ปัจจัยที่ทำให้เกิดโพรงอากาศ ได้แก่ สิ่งเจือปนในของเหลว อัตราการไหล ความปั่นป่วน แรงดัน และคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลว (ความหนืดและการบีบอัด)