การประชุมวิชาการระดับชาติมหาวิทยาลัยทักษิณ 2559 - page 225

224
บทน้า
การวั ดอัตราการไหลของของไหลภายในท่อ หรือ ในระบบการส่ งถ่ายของไหล ภายในโรงงานอุตสาหกรรม เป็น
พื้นฐานส้ าคัญในงานทางด้านอุตสาหกรรมแทบทุกประเภท ซึ่งเป็นการศึกษาถึ งพฤติกรรมของของไหลเพื่อน้ าไปแก้ปัญหาต่ างๆ
ที่เกิ ดขึ้นในระบบท่อ เช่น การลดการสูญเสียในระบบท่อ ชุ ดเครื่องมือวั ดการอัตราการไหลในท่อเป็นชุ ดเครื่องมื อที่ส้ าคัญ
เพราะเป็นเครื่องมื อที่อาศัยหลักกลศาสตร์ของไหลขั้นพื้นฐาน ส้าหรั บการวัดอัตราการไหล มี วิธีการวั ดต่างๆ กัน เช่น การวัด
ด้วยวิธีการตวงน้้าและเที ยบเวลา ซึ่งเป็นการวัดอัตราการไหลขั้ นพื้นฐานที่ท้ าการวัดเมื่อมีน้้าไหลออกจากท่อ หรืออีกรูปแบบ
คือการใช้เครื่องมือที่ท้ าการวัดในขณะที่มีน้้าไหลภายในท่ อ เช่น แผ่นออริฟิส (orifice plate ) หรือ ท่อเวนจู รี่ (Venturi tube)
[1] ซึ่งจะติดตั้งอยู่ระหว่างท่อเพื่ อให้น้้าไหลผ่านเครื่ องมือ โดยท้าการวัดค่าความดันที่ตกคร่อมระหว่างเครื่องมื อ และมีการเจาะ
รู ที่ต้าแหน่งที่ต้องการวัด ต่อท่อติดสเกลเพื่ออ่านค่าความสูงของระดับน้้า (manometer, H ) น้ าไปค้านวณหาค่าอัตราการไหล
โดยใช้ สมการของ Bernoulli ภายใต้ สมมุติฐานการเป็ นของไหลอัดตัวไม่ได้ (Incompressible fluid ) และไม่มีการถ่ายเท
ความร้อน นอกจากนี้ยังสามารถศึกษาถึ ง การสูญเสียภายในระบบท่อ คือ การสู ญเสียหลัก (major loss) และ การสูญเสียรอง
(minor loss) รวมทั้งทราบถึ งลักษณะการไหลว่าเป็นแบบราบเรียบ (Laminar) หรือ แบบปั่นป่วน (Turbulent) โดยพิจารณา
จาก Reynolds number ที่เกิ ดขึ้น งานวิจัยนี้ เป็นการศึกษาเพื่อพัฒนาและปรับปรุงชุด Venturi tube เพื่อให้ มีความแม่นย้ า
โดยท้าการวัดเปรียบเทียบกับการตวงน้้าซึ่งเป็นวิธีพื้นฐาน และใช้ สถิติทดสอบแบบ t-test เพื่อทดสอบสมมุติฐาน
วิธีการวิจัย
ออกแบบและติดตั้งชุดเครื่องมื อการวัดอัตราการไหลในท่อชนิด Venturi tube [2] พร้อมทั้ งวิเคราะห์ตัวแปรที่มี
ผลกระทบต่อความดั นตกคร่อมในระบบท่ อ เช่น อัตราการไหล ขนาดเส้นผ่ านศูนย์กลางท่อ สั มประสิทธิ์การ ไหลและวิธีการ
วัดค่าความดันในระบบ ทดสอบประสิทธิภาพชุดเครื่องมือ โดย ท้าการวัดอัตราการไหลที่อั ตราการไหลต่างๆกันของ Venturi
tube และเขียนกราฟระหว่างอัตราการไหลกับค่ารากที่สองของเฮดน้้ า น้าไปหาค่าความชั นกราฟซึ่งจะเท่ากับสัมประสิทธิ์ของ
การวั ดอัตราการไหล (Discharge Coefficient, Cd ) ของ Venturi tube เปรียบเที ยบกับค่าทางทฤษฎี ตรวจสอบข้ อตกลง
เบื้องต้นทางสถิติของการทดสอบแบบ t-test [3] และ ท้าการวัดอัตราการไหลของน้้าโดย Venturi tube เปรี ยบเทียบกับการ
วัดจริงโดยการตวงน้้า ภายใต้การตั้งสมมุติฐานหลักและสมมุ ติฐานรอง ดังนี้ H๐ : ผลการวัดอัตราการไหลโดย Venturi tube
กับ การวั ดจริงโดยการตวงน้้าไม่มีความแตกต่างกันที่ระดับนัยส้ าคัญ 0.010 H1 : ผลการวัดอัตราการไหลโดย Venturi tube
กับการวั ดจริงโดยการตวงน้้ามีความแตกต่างกันที่ระดั บระดับนัยส้าคัญ 0.010
ผลการวิจัยและอภิ ปรายผลการวิจั ย
การออกแบบและสร้างเครื่องวัดอัตราการไหลชนิด Venturi tube
ภาพ ที่ 1 คือรายละเอี ยดแบบแปลนการออกแบบเครื่องวั ดอัตราการไหลชนิด Venturi tube โดยออกแบบท่อให้มี
รู ปร่างเป็ นคอคอด (Throat) ตรงกลางและปลายผายออกสองด้านซึ่งจะท้าให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลั งงานโดยความดันลดลง
แต่มีความเร็วเพิ่มขึ้นโดยให้ เส้นผ่าศู นย์กลางของหน้าตั ด A1 และ A2 มีขนาด เท่ากับ 0.026 และ 0.016 เมตร ตามล้าดับ
ดังแสดงในภาพที่ 2 ดังนั้นจากสมการ ที่ (1) ซึ่งเป็นสมการค้านวณอัตราการไหลของ Venturi tube เมื่ อแทนค่า A 1 และ A2
โดยก้าหนดค่า g เท่ากับ 9.810 m/s2 จะได้ สมการ ที่ (2) ซึ่งใช้ส้ าหรับการค้านวณอัตราการไหลโดย Venturi tube