ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពីនៅក្នុងប្រព័ន្ធកម្ដៅក្នុងវិស្វកម្មមេកានិច
នៅក្នុងពិភពវិស្វកម្មមេកានិច ការពិភាក្សាអំពីថាមពលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់យ៉ាងមិនអាចកាត់ផ្តាច់បានទៅនឹងប្រព័ន្ធកម្ដៅដូចជាឡចំហាយ ទួរប៊ីនចំហាយទឹក ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ កុងដង់សាទ័រ ឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅ និងម៉ាស៊ីនចំហេះខាងក្នុង។ បរិមាណទែរម៉ូឌីណាមិកមួយក្នុងចំណោមបរិមាណទែរម៉ូឌីណាមិកដែលត្រូវបានគេប្រើញឹកញាប់បំផុតដើម្បីវិភាគការផ្ទេរថាមពលនៅក្នុងឧបករណ៍ទាំងនេះគឺអេនថាល់ពី។ អេនថាល់ពីមានប្រយោជន៍ជាពិសេស ពីព្រោះដំណើរការនៅក្នុងឧបករណ៍កម្ដៅច្រើនតែកើតឡើងនៅក្នុងលំហូរសារធាតុរាវ (បរិមាណត្រួតពិនិត្យ) ជាជាងនៅក្នុងប្រព័ន្ធបិទជិត (ម៉ាស់ត្រួតពិនិត្យ)។ ដូច្នេះ ការយល់ដឹងអំពីការផ្លាស់ប្តូរអេនថាល់ពីគឺជាគន្លឹះក្នុងការយល់ដឹងពីកន្លែងដែលថាមពលចូលទៅក្នុងដំណើរការមួយ។
១. ការយល់ដឹងអំពីអង់តាល់ពី និងអត្ថន័យរូបវន្តរបស់វា
តាមនិយមន័យ អេនថាល់ពី (H) គឺជាបរិមាណទែរម៉ូឌីណាមិកដែលបង្កើតឡើងដូចខាងក្រោម៖
H = U + pV
ជាមួយ៖
– U = ថាមពលខាងក្នុង
–p = សម្ពាធ
– V = បរិមាណ
សម្រាប់ការវិភាគប្រព័ន្ធលំហូរ ទម្រង់ជាក់លាក់ត្រូវបានប្រើជាធម្មតា៖
h = u + pv
ដែល h ជាអង់តាល់ពីជាក់លាក់ (kJ/kg)។ ពាក្យ pv បន្ថែមត្រូវបានបកស្រាយជាញឹកញាប់ថាជាថាមពលដែលជាប់ទាក់ទងនឹង "ការងារលំហូរ" ពោលគឺការងារដែលត្រូវការដើម្បីផ្លាស់ទីសារធាតុរាវចូលទៅក្នុង ឬចេញពីបរិមាណត្រួតពិនិត្យ។ នេះជាមូលហេតុដែលអង់តាល់ពីងាយស្រួលសម្រាប់ការវិភាគឧបករណ៍ដូចជាទួរប៊ីន ក្បាលបាញ់ ឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយ ម៉ាស៊ីនបូម និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់។
2. ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពី (Δh) នៅក្នុងដំណើរការកម្ដៅ
នៅក្នុងការអនុវត្តវិស្វកម្មមេកានិច រឿងសំខាន់បំផុតមិនមែនគ្រាន់តែជាតម្លៃអង់តាល់ពីនោះទេ ប៉ុន្តែក៏ជាការប្រែប្រួលនៃអង់តាល់ពីផងដែរ៖
Δh = h₂ − h₁
ការផ្លាស់ប្តូរនេះពិពណ៌នាអំពីការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតថាមពលនៃសារធាតុរាវដោយសារការឡើងកម្ដៅ ការត្រជាក់ ការពង្រីក ការបង្ហាប់ ឬការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល (ឧទាហរណ៍ ទឹកទៅជាចំហាយទឹក)។ នៅក្នុងសមាសធាតុកម្ដៅជាច្រើន ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពីទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងកម្ដៅ និងការងារដែលពាក់ព័ន្ធ។
ជាឧទាហរណ៍៖
– នៅក្នុងឡចំហាយ អង់តាល់ពីកើនឡើង ដោយសារតែសារធាតុរាវទទួលកំដៅ។
– នៅក្នុងទួរប៊ីន អង់តាល់ពីថយចុះ ពីព្រោះថាមពលសារធាតុរាវត្រូវបានបំប្លែងទៅជាការងាររបស់អ័ក្ស។
– នៅក្នុងកុងដង់សាទ័រ អង់តាល់ពីថយចុះ ដោយសារតែចំហាយទឹកបញ្ចេញកំដៅទៅបរិស្ថាន ឬឧបករណ៍ត្រជាក់។
៣. អង់តាល់ពីក្នុងសមីការថាមពលលំហូរស្ថិរភាព
ការវិភាគទូទៅបំផុតនៃប្រព័ន្ធកម្ដៅវិស្វកម្មមេកានិចគឺលំហូរស្ថិរភាព។ សមីការថាមពលសម្រាប់បរិមាណត្រួតពិនិត្យលំហូរស្ថិរភាព (សមីការថាមពលលំហូរស្ថិរភាព/SFEE) ជារឿយៗត្រូវបានសរសេរដូចខាងក្រោម៖
q − w = (h₂ − h₁) + (V₂² − V₁²)/2 + g(z₂ − z₁)
ជាមួយ៖
– q = កំដៅក្នុងមួយឯកតាម៉ាស់ (គីឡូជូល/គីឡូក្រាម)
– w = កម្លាំងពលកម្មក្នុងមួយឯកតាម៉ាស់ (គីឡូជូល/គីឡូក្រាម)
– V = ល្បឿនលំហូរ (ម៉ែត្រ/វិនាទី)
– z = កម្ពស់ (ម៉ែត្រ)
–g = សន្ទុះដោយសារទំនាញ (m/s²)
នៅក្នុងកម្មវិធីវិស្វកម្មមេកានិចជាច្រើន ការផ្លាស់ប្តូរនៃថាមពលចលនា និងថាមពលសក្តានុពលគឺមានទំហំតូចបើប្រៀបធៀបទៅនឹងការផ្លាស់ប្តូរនៃអង់តាល់ពី ដូច្នេះពួកវាជារឿយៗត្រូវបានធ្វើឱ្យសាមញ្ញទៅ៖
q − w ≈ h₂ − h₁
ទំនាក់ទំនងសាមញ្ញនេះមានឥទ្ធិពលខ្លាំងណាស់៖ ប្រសិនបើយើងដឹងពីរបៀបដែលកំដៅ និងការងារកើតឡើង យើងអាចប៉ាន់ស្មានការប្រែប្រួលអង់តាល់ពី; ឬផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើទិន្នន័យអង់តាល់ពីត្រូវបានគេដឹង (ឧទាហរណ៍ ពីតារាងចំហាយទឹក) យើងអាចគណនាការងាររបស់ទួរប៊ីន ឬតម្រូវការថាមពលរបស់ម៉ាស៊ីនបង្ហាប់។
៤. ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពីនៅក្នុងសមាសធាតុសំខាន់ៗនៃប្រព័ន្ធកម្ដៅ
ក) ឡចំហាយ និង ម៉ាស៊ីនកម្តៅ
នៅក្នុងឡចំហាយទឹក ទឹកត្រូវបានកំដៅរហូតដល់វាប្រែទៅជាចំហាយទឹក។ ដំណើរការនេះអាចរួមមាន៖
១) កំដៅទឹករាវ (កំដៅសមហេតុផល)
2) ការហួត (កំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់),
៣) ការឡើងកំដៅខ្លាំងពេក (កំដៅចំហាយទឹកបន្ថែម)។
ទាំងបីបង្កើនអង់តាល់ពីយ៉ាងសំខាន់។ តាមគំនិត៖
q_in ≈ h_out − h_in
សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាពច្រកចេញរបស់ឡចំហាយកាន់តែខ្ពស់ អង់តាល់ពីនៃចំហាយទឹកដែលផលិតបានកាន់តែខ្ពស់ ហើយជាទូទៅ ការងារដែលអាចទាញយកចេញពីទួរប៊ីនកាន់តែខ្ពស់។
ខ) ទួរប៊ីនចំហាយទឹក និងទួរប៊ីនឧស្ម័ន
នៅក្នុងទួរប៊ីន សារធាតុរាវដំណើរការលើស្លាប និងអ័ក្ស។ ក្រោមលក្ខខណ្ឌអាឌីអាបាទិក (ប្រហែលជាគ្មានការផ្ទេរកំដៅ):
w_out ≈ h_in − h_out
នេះមានន័យថា ការកាត់បន្ថយអង់តាល់ពីនៅក្នុងទួរប៊ីនមានទំនាក់ទំនងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងការងារដែលបានផលិត។ ចំពោះទួរប៊ីនចំហាយទឹក ទិន្នន័យអង់តាល់ពីជាធម្មតាត្រូវបានទទួលពីតារាង ឬដ្យាក្រាម Mollier (hs)។ ចំពោះទួរប៊ីនឧស្ម័ន អង់តាល់ពីត្រូវបានគណនាជាញឹកញាប់ដោយប្រើសមត្ថភាពកំដៅជាក់លាក់ ដោយប្រើវិធីសាស្រ្តឧស្ម័នដ៏ល្អ។
គ) ម៉ាស៊ីនបូម និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់
ម៉ាស៊ីនបូម (សម្រាប់សារធាតុរាវ) និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ (សម្រាប់ឧស្ម័ន) ត្រូវការការងារបញ្ចូល។ ចំពោះម៉ាស៊ីនបូម ដោយសារសារធាតុរាវស្ទើរតែមិនអាចបង្ហាប់បាន ការប្រែប្រួលអង់តាល់ពីគឺតូច ហើយជារឿយៗត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយ៖
w_in ≈ v (p₂ − p₁)
នៅក្នុងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ឧស្ម័ន ការកើនឡើងអង់តាល់ពីអាចមានទំហំធំ ហើយវាទាក់ទងនឹងការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពដោយសារតែការបង្ហាប់។ នៅក្នុងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់អាឌីអាបាទិក៖
w_in ≈ h_out − h_in
ការកើនឡើងនៃអង់តាល់ពីបង្ហាញពីថាមពលដែលបានបន្ថែមទៅក្នុងសារធាតុរាវតាមរយៈការងាររបស់អ័ក្ស។
ឃ) ឧបករណ៍បង្ហាប់ខ្យល់
កុងដង់សាទ័រយកកំដៅចេញពីចំហាយទឹករហូតដល់វាកកជាអង្គធាតុរាវ។ នៅពេលដែលគ្មានប្រតិបត្តិការអ័ក្ស៖
q_out ≈ h_in − h_out
ការថយចុះអង់តាល់ពីនៅក្នុងកុងដង់សាទ័រជាទូទៅមានទំហំធំ ពីព្រោះវាពាក់ព័ន្ធនឹងការបញ្ចេញកំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់ក្នុងអំឡុងពេលខាប់ ដែលវាលេចធ្លោខ្លាំងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងការថយចុះសីតុណ្ហភាពធម្មតា។
ង) សន្ទះបិទបើក (សន្ទះបិទបើក)
វ៉ាល់ពង្រីកត្រូវបានរកឃើញជាទូទៅនៅក្នុងប្រព័ន្ធទូរទឹកកក និងប្រព័ន្ធចំហាយទឹកមួយចំនួន។ ដំណើរការបិទបើកមានលក្ខណៈសំខាន់មួយ៖ អង់តាល់ពីថេរ (អ៊ីសិនតាល់ពិក) ក្រោមលក្ខខណ្ឌវិស្វកម្មជាច្រើន។
h₁ ≈ h₂
ទោះបីជាអង់តាល់ពីនៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរក៏ដោយ សម្ពាធធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំង ហើយសារធាតុរាវមួយចំនួនអាចផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល (ឧទាហរណ៍ ក្លាយជាល្បាយរាវ-ចំហាយ)។ នេះជារឿងសំខាន់នៅក្នុងវដ្តទូរទឹកកក ពីព្រោះវាបណ្តាលឱ្យសីតុណ្ហភាពទាបបន្ទាប់ពីការពង្រីក។
៥. ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពី និងដំណាក់កាលនៃសារធាតុរាវការងារ
ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពីគឺលេចធ្លោបំផុតនៅក្នុងដំណើរការដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលដូចជា៖
- ទឹកពុះប្រែទៅជាចំហាយទឹក
- ចំហាយទឹករួមតូចទៅជាទឹក
- សារធាតុត្រជាក់ហួតនៅក្នុងឧបករណ៍ហួត។
កំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់នៃការហួត ឬការខាប់បង្កើតឱ្យមានការកើនឡើងអង់តាល់ពីដោយគ្មានការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពគួរឱ្យកត់សម្គាល់ក្រោមសម្ពាធថេរ។ ដូច្នេះ ការវិភាគអង់តាល់ពីគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការរចនាឡចំហាយ កុងដង់សាទ័រ ហួត និងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅពីរដំណាក់កាល។
៦. ការប្រើប្រាស់ទិន្នន័យអង់តាល់ពីក្នុងការអនុវត្តវិស្វកម្មមេកានិច
ក្នុងករណីជាច្រើនក្នុងពិភពពិត វិស្វករមិនគណនាអង់តាល់ពីរូបមន្តមូលដ្ឋានទេ ប៉ុន្តែជំនួសមកវិញប្រើ៖
– តុចំហុយ
– ដ្យាក្រាម hs (ម៉ូលីយ៉េ)
– កម្មវិធីលក្ខណៈសម្បត្តិទែរម៉ូឌីណាមិក (REFPROP, EES, CoolProp),
- ទិន្នន័យរបស់អ្នកផលិត។
កំហុសតូចតាចនៅក្នុងការអានអង់តាល់ពីអាចធ្វើឱ្យមានភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងការប៉ាន់ស្មានថាមពលទួរប៊ីន តម្រូវការប្រេងឥន្ធនៈ ឬសមត្ថភាពត្រជាក់។ ដូច្នេះ ការជ្រើសរើសលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការសមស្រប (សម្ពាធ/សីតុណ្ហភាព) និងការយល់ដឹងអំពីគុណភាពចំហាយទឹកគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់។
7. Kesimpulan
ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពី គឺជាគោលគំនិតស្នូលមួយនៅក្នុងការវិភាគប្រព័ន្ធកម្ដៅវិស្វកម្មមេកានិច ពីព្រោះវាភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ទៅនឹងបាតុភូតនៃការផ្លាស់ប្តូរកំដៅ ការងារ និងស្ថានភាពសារធាតុរាវនៅក្នុងឧបករណ៍លំហូរ។ តាមរយៈការប្រើប្រាស់សមីការថាមពលស្ថានភាពស្ថិរភាព ការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពីអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីគណនាការងារទួរប៊ីន ថាមពលម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ កំដៅដែលបានបន្ថែមទៅក្នុងឡចំហាយ និងកំដៅដែលត្រូវបានច្រានចោលនៅក្នុងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់។ អង់តាល់ពី បម្រើជា "ភាសា" ជាក់ស្តែងសម្រាប់វិស្វករ ដើម្បីយល់ពីដំណើរការ និងប្រសិទ្ធភាពនៃវដ្តកម្ដៅ ដូចជាប្រព័ន្ធ Rankine, Brayton និងទូរទឹកកក។ ការស្ទាត់ជំនាញការផ្លាស់ប្តូរអង់តាល់ពី មានន័យថា អាចអាន និងរចនាប្រព័ន្ធកម្ដៅបានកាន់តែត្រឹមត្រូវ សុវត្ថិភាព និងមានប្រសិទ្ធភាព។
ប្រសិនបើអ្នកចង់បាន ខ្ញុំអាចបន្ថែមឧទាហរណ៍ការគណនាសាមញ្ញៗ (ឧទាហរណ៍ ទួរប៊ីនចំហាយទឹក ឬម៉ាស៊ីនបង្ហាប់) ដើម្បីធ្វើឱ្យអត្ថបទអាចអនុវត្តបានកាន់តែងាយស្រួល និងកាន់តែខិតជិតទៅនឹងតម្រូវការនៃការបង្រៀន/ការងារជាក់ស្តែង។
