- Home
- Steam Resources
- Steam Theory
- Flash Steam
Basics of Steam
Flash Steam
Flash Steam คือไอน้ำที่เกิดจากการลดแรงดันของคอนเดนเสท
Flash Steam ไม่ได้แตกต่างจากไอน้ำทั่วไป เราเรียกชื่อนี้เพื่อจะสื่อว่า flash steam เกิดขึ้นอย่างไรเท่านั้น ไอน้ำปกติหรือ 'live steam" คือไอน้ำที่ผลิตจาก boiler, steam generator, หรือ waste heat recovery generator ในขณะที่ flash steam เกิดจากการที่คอนเดนเสทแรงดันสูง, อุณหภูมิสูง ลดแรงดันกระทันหัน เช่น เมื่อคอนเดนเสทระบายออกจาก steam trap เป็นต้น
คอนเดนเสทที่อุณหภูมิสูง เก็บกักพลังงานส่วนเกินซึ่งทำให้เมื่ออยู่ในสภาพแรงดันต่ำ คอนเดนเสทบางส่วนนั้นไม่สามารถอยู่ในสภาพของเหลวได้ ผลคือ บางส่วนของคอนเดนเสทจะกลายเป็น Flash steam
Flash steam ที่เกิดจากการปล่อยคอนเดนเสท |
---|
การปล่อยคอนเดนเสทออกจาก steam trap บางส่วนจะระเหยเกิดเป็น flash steam เนื่องจากแรงดันลดลงกะทันหัน (ดูภาพประกอบ) |
Flash steam เกิดขึ้นได้อย่างไร?
Flash steam เกิดจากธรรมชาติของน้ำ ที่จุดอิ่มตัวจะเปลี่ยนไปตามแรงดัน ยกตัวอย่างเช่น น้ำที่แรงดันบรรยากาศ จะมีจุดอิ่มตัวที่อุณหภูมิ 100 °C (212 °F) แต่เมื่อเพิ่มแรงดันเป็น 1.0 MPaG (145 psig) จุดอิ่มตัวจะเปลี่ยนไปเป็น 184 °C (363 °F)
และเมื่อคอนเดนเสทที่อุณหภูมิ 184 °C ถูกปล่อยออกมายังแรงดันบรรยากาศ คอนเดนเสทนั้นจะมีพลังงานที่เก็บไว้ (enthalpy) มากกว่าจะสามารถคงสถานะของเหลวไว้ได้ บางส่วนจึงระเหย คอนเดนเสทส่วนที่ยังคงเป็นของเหลวจะมีอุณหภูมิลดลงเหลือ ณ จุดอิ่มตัว (เช่น 100 °C เมื่อปล่อยออกมาที่แรงดันบรรยากาศ) ปรากฏการณ์นี้ เรียกว่า Flash Evaporation
อาจกล่าวได้ว่า เมื่อคอนเดนเสทร้อนได้ถูกปล่อยออกไปยังจุดที่มีแรงดันต่ำกว่า แต่เมื่อพลังงานทั้งหมดที่มียังเท่าเดิม ณ แรงดันนี้ จุดอิ่มตัว (จุดที่น้ำสามารถมีสถานะได้ทั้งของเหลวและแก๊ส) จะมีอุณหภูมิต่ำลง โมเลกุลของน้ำที่มีพลังงานเกินกว่าจะเก็บไว้ได้ จึงระเหยกลายเป็นไอน้ำ
Additional Note
หากจะให้เห็นภาพชัดขึ้น Flash steam คือควันสีขาวที่ลอยอยู่ในบริเวณทางออกของ steam trap ที่แรงดันบรรยากาศ ควันสีขาวเหล่านี้มักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นไอน้ำที่รั่วไหลออกมาจากระบบ แต่ในความเป็นจริงมันคือ Flash ที่มีหยดน้ำขนาดจิ๋วลอยตัวอยู่ ซึ่งเกิดจากคอนเดนเสทร้อนได้ถูกปล่อยออกมายังแรงดันบรรยากาศ
การคำนวณหา % การเกิด Flash Steam
เปอร์เซนต์การเกิด Flash Steam (อัตราการเกิด flash steam) สามารถคำนวณได้จากสูตร :
where:
- hf1 = Specific Enthalpy of Saturated Water at ที่ด้านขาเข้า*
- hf2 = Specific Enthalpy of Saturated Water ที่ด้านขาออก
- hfg2 = Latent Heat of Saturated Steam ที่ด้านขาออก
* ใน steam trap บางชนิดที่ออกแบบให้คอนเดนเสทเย็นตัวลง (Sub-cooling) ก่อนจะปล่อยออกมา Sensible heat ที่ด้านขาเข้าอาจจะมีค่าน้อยลงอย่างมากเมื่อเทียบกับไอน้ำอิ่มตัว
ในตัวอย่างด้านล่าง % Flash จะมากกว่า เมื่อถูกปล่อยออกยังแรงดันบรรยากาศ (ตัวอย่างที่ 1) เทียบกับเมื่อปล่อยสู่ระบบปิด (ตัวอย่างที่ 2):
ปริมาณของ flash steam
ไอน้ำมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำอย่างมาก ซึ่งหมายถึง หากอัตราการเกิด flash steam เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย สามารถทำให้เกิด flash steam เพิ่มขึ้นได้อย่างมาก ใน animation ด้านล่างแสดงให้เห็นถึงความต่างระหว่างอัตราการเกิด flash steam ที่ต่างกันในระบบนำคอนเดนเสทกลับไปใช้ใหม่
ยิ่งแรงดันต่างกันมากเท่าไหร่ flash steam ก็จะเกิดได้มากเท่านั้น |
ในรายละเอียดแล้ว ปริมาตรจำเพาะของคอนเดนเสทที่ 100 °C เท่ากับ 0.00104 m3/kg, และปริมาตรจำเพาะของไอน้ำที่แรงดันบรรยากาศอยู่ที่ 1.67 m3/kg. เมื่อคอนเดนเสทแรงดัน 1.0 MPaG ถูกปล่อยออกไปที่แรงดันต่ำกว่า เช่นแรงดันบรรยากาศ 16.1% ของคอนเดนเสทจะเปลี่ยนเป็น flash steam ซึ่งแสดงเป็นอัตราส่วนได้จากสูตรด้านล่าง
คำนวณอัตราการเกิด Flash steam
- Condensate Volume: (1 - 16.1%) x 0.00104 m3/kg = 0.000873 m3/kg
- Steam Volume: 16.1% x 1.67 m3/kg = 0.269 m3/kg
- Flash to Condensate Ratio: 0.269 m3/kg / 0.000873 m3/kg = 308:1
เราสามารถใช้ประโยชน์จาก Flash steam ได้อย่างไรบ้าง
Flash steam เป็นผลพลอยได้ที่เกิดจากการปล่อยคอนเดนเสท ซึ่งเมื่อ Flash steam มีคุณภาพแบบเดียวกับไอน้ำปกติ จึงมีการน้ำเอา Flash steam กลับไปใช้ใหม่เมื่อมีโอกาส
การนำเอา Flash steam กลับมาใช้ใหม่ในระบบไอน้ำแรงดันต่ำ นับเป็นแนวทางการประหยัดพลังงานที่ดีมากทางหนึ่ง ทั้งยังสามารถลดปัญหาเรื่องสิ่งแวดล้อมในโรงงาน จากการลดการปล่อยควันไอน้ำอีกด้วย เมื่อมองถึงการจัดการการปล่อยพลังงานความร้อนเหลือทิ้ง การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ใหม่ สามารถทำได้พร้อมกับการนำเอา Flash steam กลับมาใช้ใหม่
ตัวอย่างการน้ำ Flash steam กลับมาใช้ใหม่ |
---|
Flash steam ที่เกิดจากคอนเดนเสทแรงดันสูงใน flash tank สามารถนำกลับไปใช้ใหม่ในระบบแรงดันต่ำ |