การออกแบบระบบน้ำเพื่อการเกษตร การคำนวณหาขนาดท่อและเครื่องสูบน้ำส่งน้ำระยะไกล

Loading...
loading...


การคำนวณหาขนาดท่อและเครื่องสูบน้ำส่งน้ำระยะไกล
ปัญหาส่วนหนึ่งของเกษตรกรคือแหล่งน้ำอยู่ไกลจากพื้นที่ทำเกษตรเป็นการยากที่เกษตรกรจะส่งน้ำไปจ่ายที่แปลงเกษตรโดยตรงซึ่งอาจต้องออกแบบระบบเป็น2ช่วง เช่นสูบน้ำจากแหล่งน้ำขึ้นแท้งเก็บน้ำ หรือ สูบน้ำจากแหล่งน้ำเข้าเก็บในบ่อพักน้ำ เป็นต้น

จากภาพ เป็นการออกแบบระบบน้ำเพื่อคำนวณหาขนาดท่อและเครื่องสูบน้ำเพื่อส่งน้ำจากแหล่งน้ำ ขึ้นไปบนพื้นที่ลาดชันและส่งไปในพื้นที่ราบ สุดท้ายส่งน้ำขึ้นแท้งเก็บน้ำที่มีระยะความสูงประมาณ10เมตร ในการคำนวณนี้มีข้อกำหนดว่าเราต้องการส่งน้ำจากพื้นที่ต่ำขึ้นไปพื้นที่สูง โดยอัตราการจ่ายน้ำ(Q2)ที่ปลายทางเท่ากับ 20ลบ.เมตร/ชั่วโมง และมีอัตราการไหล ในเส้นท่อ(V)ไม่เกิน 1.5 เมตร/วินาที
เมื่อ  Q= 20 ลบ.เมตร/ชั่วโมง  , V < 1.5 เมตร/วินาที
HL < 4m/100m  ,  HL  คือ การการสูญเสียพลังงานในเส้นท่อ


จากภาพกราฟ จะเห็นได้ว่า
1.ที่อัตราการจ่ายน้ำที่ 20 ลูกบาตรเมตร/ชั่วโมง จะได้ท่อขนาด 2 ½  นิ้ว แต่ความเร็วในเส้นท่ออยู่ที่ประมาณ 1.5เมตร/วินาทีซึ่งใกล้เคียงค่าที่กำหนดคือ 1.5เมตร/วินาที จึงเลือก ท่อขนาด 2 ½  นิ้ว  และค่า ที่อ่านได้คือ2.8/100 < 4/100
จากกราฟการเลือกเส้นท่อขนาด2 ½ นิ้ว ทำให้มีการปรับค่า  H=2.8m/100m=0.028
ความยาวรวมตลอดเส้นท่อ
Lรวม =L + L2+ L3+ L4 = 10+20+300+10 = 340 m   , L คือความยาวตลอดเส้นท่อ
  ∆H1 =  J1 x Lรวม= 0.028x340 = 9.52 m
เมื่อเกษตรกรได้ขนาดท่อและการสูญเสียแต่ล่ะจุดมาแล้วก็ทำการคำนวณการสูญเสียรวมทั้งระบบเพื่อเป็นค่าที่จะใช้เลือกขนาดของเครื่องสูบน้ำ
โดยมีข้อกำหนดดังนี้
       1.    ∆H1=9.52m
       2.    ∆H2=5m , การสูญเสียเนื่องจากระบบ ท่อดูด ข้อต่อ ข้องอ กรองและอุปกรณ์ต่างๆในระบบปั๊มน้ำ
       3.    ∆H3=10% x ∆Hรวม  , การสูญเสียในข้อต่อ ข้องอ อุปกรณ์ต่างๆในระบบท่อส่งน้ำ

ดังนั้น ∆Hรวม = ∆H1+∆H2 =9.52+5 = 14.25 m
∆Z= Z1+ Z2+ Z3=4m+8m+10m = 22 m  , การสูญเสียเฮดปั๊มเนื่องจากความต่างระดับของท่อทางดูดกับท่อทางจ่าย
∆Hปั๊มน้ำ∆Hรวม + ∆H3 + ∆Z =14.25+1.425+22 = 37.67 m = 3.7 bar
สุดท้ายและเกษตรกรจะได้ข้อกำหนดมา2ตัวในการเลือกขนาดปั๊มน้ำดังนี้
เฮดปั๊ม(H> 37.67 m , ปริมาณการจ่ายน้ำ(Q> 2,000 ลิตร/ชั่วโมง =20 ลบ.เมตร/ชั่วโมง


จากภาพ เกษตรกรจะเห็นได้ว่า เลือกปั๊มน้ำไฟฟ้า รุ่น WCL-15005T ขนาด 7.5 แรงม้า ขนาดท่อเข้า ท่อดูด2 ½ นิ้ว ท่อจ่าย นิ้ว ใช้ไฟฟ้า 380 V สามารถจ่ายน้ำ(Q1)ที่  24 ลบ.เมตร มีเฮดปั๊ม(H)  34 m และ สามารถจ่ายน้ำ(Q1)ที่  36 ลบ.เมตร มีเฮดปั๊ม(H)  32.6 m
เกษตรกรจะสังเกตได้ว่า ปั๊มน้ำไฟฟ้าตัวนี้ใช้ท่อทางจ่ายขนาดโต 2นิ้ว ซึ่งเมื่อเทียบค่าในตารางที่ท่อขนาด 2นิ้วแล้วจะพบว่า ที่ปริมาณการจ่ายน้ำ(Q> 20 ลบ.เมตร/ชั่วโมง ความเร็วในเส้นที่ประมาณ 2.4 เมตร/วินาที และการการสูญเสียพลังงานในเส้นท่อ J =8m/100m ซึ่งในการออกแบบระบบท่อค่าเกณฑ์เหล่านี้ผู้ออกแบบหลายๆท่านก็ยอมรับได้คือเลือกท่อจ่ายเป็นท่อขนาด 2นิ้ว
จากการเลือกขนาดเครื่องสูบน้ำเกษตรกรจะสังเกตได้ว่า ปั๊มน้ำไฟฟ้าที่เลือกไม่สามารถทำ เฮดปั๊ม(H> 37.67 m แต่ในการเลือกอุปกรณ์ต่างๆนั้นต้องมีความยืดหยุ่นจากค่าที่ออกแบบบ้าง จากการเลือกปั๊มน้ำไฟฟ้าที่ทำ เฮดปั๊มได้ 34 m จะทำให้เกษตรกรทราบว่าปริมาณการไหลที่ปลายสุด(Q2)จะต้องน้อยกว่า 20ลบ.เมตร/ชั่วโมง ซึ่งก็เป็นค่าที่ยอมรับได้เมื่อเทียบกับราคาเครื่องสูบน้ำที่เพิ่มขึ้นมาก  แต่ปั๊มน้ำไฟฟ้ามีให้เลือกหลายขนาด หลายผู้จำหน่ายทางที่ถูกต้องคือหาให้ตรงกับการรออกแบบให้มากที่สุด
จากตัวอย่างในการออกแบบระบบการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ต่างๆ เกษตรกรจะเห็นได้ว่าในบางครั้งไม่ได้เลือกตามสูตรที่คำนวณมากนักทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเหมาะสม ความใกล้เคียงและประสบการณ์ของผู้ออกแบบระบบเป็นสำคัญ
การเลือกขนาดปั๊มน้ำที่ 7.5แรงม้า ใช้ไฟฟ้า 380 V นั้นก็เป็นเรื่องที่เกษตรไม่ควรกระทำ เนื่องจากไฟฟ้าที่จ่ายตามบ้านทั่วไปเป็นขนาด 220V ซึ่งอาจเปลี่ยนเป็นเครื่องยนต์ดีเซลแทนซึ่งจะกล่าวในบทความต่อๆไป
ขนาดถังบรรจุน้ำเส้นผ่าศูนย์กลาง 1เมตร ความสูง 10เมตร มีปริมาตร (3.14/4)xD2 xL =0.785x12x10 = 7.85 ลบ.เมตร จำนวน3ถัง มีปริมาตรรวม = 23.55 ลบ.เมตร ใช้เวลาในการสูบน้ำ จนเต็มถัง3แท้ง ประมาณ 1ชั่วโมงกว่าๆ

Credit: pakwanban.com