Nanobubble Generator: ทางออกวิศวกรรมสำหรับปัญหาตะกรันและไบโอฟิล์มในระบบน้ำร้อนและหอผึ่งเย็นโรงงานอุตสาหกรรม

สำหรับวิศวกรที่ดูแลระบบน้ำร้อน (Hot Water System), หอผึ่งเย็น (Cooling Tower) หรือ Heat Exchanger ในโรงงาน ปัญหา ตะกรันและไบโอฟิล์ม ที่เกาะสะสมบนผิวท่อและอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน คือหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลง การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น และต้นทุนการบำรุงรักษาบานปลาย

ตะกรันและไบโอฟิล์ม: ต้นทุนแฝงที่มองไม่เห็นในระบบหอผึ่งเย็น

ตะกรันที่เกาะบนผิวแลกเปลี่ยนความร้อนทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน (Insulator) และยังเป็นโครงยึดเกาะ (Scaffolding) ให้ไบโอฟิล์มก่อตัวเพิ่มเติม โดยเฉพาะในหอผึ่งเย็นที่โดนแสงแดด ไบโอฟิล์มมักมีสาหร่ายปนอยู่ด้วย ผลลัพธ์คือประสิทธิภาพการทำความเย็นลดลง การใช้พลังงานเพิ่มขึ้น น้ำสูญเสียมากขึ้น และความเสี่ยงระบบล้มเหลว จากการศึกษาของ California Society for Healthcare Engineering พบว่าไบโอฟิล์มหนาเพียง 0.15 มม. ทำให้การใช้พลังงานของหอผึ่งเย็นเพิ่มขึ้นถึง 5.3% และเมื่อหนาถึง 0.9 มม. (น้อยกว่า 1/32 นิ้ว) การใช้พลังงานจะพุ่งสูงขึ้นถึง 32.2%

ในทางปฏิบัติ ปัญหานี้มักแสดงออกในรูปของ Strainer, Valve และอุปกรณ์ที่อุดตันบ่อย, Tube Bundle ใน Heat Exchanger ที่ต้องล้างถี่ขึ้นเรื่อยๆ, อุณหภูมิน้ำที่ควบคุมไม่นิ่ง และค่าใช้จ่ายสารเคมีบำบัดน้ำที่เพิ่มขึ้นโดยไม่เห็นผลลัพธ์ที่คุ้มค่า

Armstrong Nanobubble Generator คืออะไร แก้ปัญหาอย่างไร

Armstrong Nanobubble Generator เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีจดสิทธิบัตรของ Armstrong International (ก่อตั้งปี 1900) ออกแบบมาเพื่อกำจัดตะกรันและไบโอฟิล์มที่เกาะอยู่แล้ว พร้อมยับยั้งการเกิดตะกรันใหม่ในระบบน้ำร้อนอุตสาหกรรมและระบบน้ำร้อนเชิงพาณิชย์/สถาบัน

หลักการทำงานทางวิศวกรรม

อุปกรณ์ติดตั้งแบบ Side-Stream (ระบบย่อยขนานกับท่อหลัก) โดยอาศัยหลักการ High-Shear Stress ผ่านชุด Shear Plate ภายในตัวเครื่อง เมื่อน้ำไหลผ่านด้วยความเร็วสูง ความดันสถิต (Static Pressure) จะลดต่ำกว่าความดันไอ (Vapor Pressure) ของของไหล ทำให้เกิดปรากฏการณ์ Cavitation และเปลี่ยนก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำตามธรรมชาติ (Non-Condensable Gases) ให้กลายเป็น Nanobubble จำนวนมหาศาลโดยไม่ต้องเติมอากาศหรือสารเคมีเพิ่มเติม

Nanobubble คือฟองอากาศขนาดเล็กกว่า 200 นาโนเมตร (เล็กกว่าเม็ดเกลือประมาณ 2,500 เท่า) มีคุณสมบัติพิเศษคือ ประจุลบ (Negatively Charged), แขวนลอยอยู่ในน้ำได้เกือบตลอดเวลาโดยไม่ลอยขึ้นผิวน้ำเหมือนฟองอากาศทั่วไป, กระจายตัวทั่วทั้งคอลัมน์น้ำ และเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัส (Surface Area) กับแรงตึงผิว (Surface Tension) อย่างมีนัยสำคัญ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ Nanobubble สามารถแทรกซึมและหลุดล่อนตะกรัน รวมถึงไบโอฟิล์มที่เกาะอยู่บนผิวโลหะออกได้ โดยไม่เพิ่มสารใดๆ ลงในระบบน้ำ

จุดเด่นด้านวิศวกรรมที่ตอบโจทย์โรงงาน

ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว (No Moving Parts) จึงไม่ต้องบำรุงรักษา
ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติมในการทำงาน
ไม่ใช้สารเคมีใดๆ
ติดตั้งได้ทั้งบน Heat Exchanger, Cooling Tower, Chiller, Condenser หรือแนวท่อจ่ายน้ำร้อนหลัก
มีให้เลือก 7 รุ่น ตั้งแต่ ANG20 (2-5 GPM, เชื่อมต่อเกลียว 3/4″) ไปจนถึง ANG150 (550-1,200 GPM, หน้าแปลน 150 lb ขนาด 6″)

ผลลัพธ์จริงจากไซต์งาน (Case Study)

ที่ Western Michigan University หอพักนักศึกษา Arcadia Flats เคยต้องล้าง Tube Bundle ทุก 7-10 วันเพื่อป้องกัน Bundle อุดตันจนใช้งานไม่ได้ หลังติดตั้ง Armstrong Nanobubble Generator บนระบบ Domestic Hot Water เดือนกรกฎาคม 2021 พบว่าภายใน 10 สัปดาห์ Tube Bundle ไม่เกิดการอุดตันเลยแม้แต่ครั้งเดียว ทีมงานเปลี่ยนรอบการล้างจากทุก 10 วัน เป็นการล้างปีละครั้ง ลดค่าใช้จ่ายการล้างอุปกรณ์ประจำปีได้กว่า 17,000 ดอลลาร์สหรัฐ

ที่ West Michigan Compounding โรงงานอัดรีดพลาสติกที่ต้องล้างไลน์ผลิตทุกไตรมาสด้วยแรงงาน 9 ชั่วโมงและสารเคมี หลังติดตั้ง Nanobubble Generator ขนาด 2″x3″ ที่ระบบหอผึ่งเย็น พร้อม Booster ขนาด 3/4″x1.5″ ที่อ่างน้ำหล่อเย็น เวลาล้างไลน์ลดลงเหลือเพียง 20 นาทีต่อครั้งโดยใช้เพียงฟองน้ำแบบไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน ประหยัดค่าใช้จ่ายส่วนนี้ปีละประมาณ 16,000 ดอลลาร์สหรัฐ ลดการใช้สารเคมีบำบัดน้ำจากงบเดือนละ 3,500 ดอลลาร์ลง 25% โดยไม่กระทบประสิทธิภาพ และอุณหภูมิหอผึ่งเย็นลดลง 15 องศาฟาเรนไฮต์ภายใน 10 วันหลังติดตั้งในช่วงฤดูหนาว

แนวทางการใช้งานในระบบโรงงาน

Armstrong Nanobubble Generator ติดตั้งแบบ Side-Stream ร่วมกับปั๊ม, วาล์วแยก (Isolation Valve), Strainer และ Check Valve ตามผังการหมุนเวียนน้ำ (Recirculation) เหมาะสำหรับวิศวกรที่ต้องการแก้ปัญหาตะกรันทั้งในระบบ Domestic Hot Water, Steam-to-Hot-Water Recirculation, Cooling Tower, Chilled Water รวมถึง Closed Loop Shell-and-Tube และ Plate-and-Frame Heat Exchanger การเลือกขนาดรุ่นให้พิจารณาจากอัตราการไหล (GPM) ของระบบ โดยอ้างอิงตารางสเปกที่ Pressure Drop สูงสุด 15 PSI เป็นเกณฑ์

สรุป

สำหรับวิศวกรโรงงานที่ต้องการลดต้นทุนพลังงาน ลดความถี่การล้างอุปกรณ์ ยืดอายุการใช้งาน Heat Exchanger และลดการพึ่งพาสารเคมีบำบัดน้ำ Armstrong Nanobubble Generator เป็นโซลูชันที่ผ่านการพิสูจน์ผลจริงในภาคอุตสาหกรรมและภาคการศึกษา ด้วยการทำงานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ไม่ใช้ไฟฟ้า และไม่ใช้สารเคมี

สนใจข้อมูลเพิ่มเติมหรือให้ทีมวิศวกรของ Alpha Group ช่วยเลือกขนาดรุ่นที่เหมาะกับระบบของท่าน สามารถดูรายละเอียดสินค้าได้ที่ Armstrong Nanobubble Generator

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

Nanobubble Generator ต่างจากเครื่องกรองน้ำหรือสารเคมีบำบัดน้ำอย่างไร

Nanobubble Generator ไม่ได้กรองหรือเติมสารเคมีลงในน้ำ แต่ใช้หลักการ High-Shear Cavitation เปลี่ยนก๊าซที่มีอยู่ในน้ำตามธรรมชาติให้เป็นฟองนาโนที่มีประจุลบ ซึ่งช่วยหลุดล่อนตะกรันและไบโอฟิล์มที่เกาะอยู่ พร้อมยับยั้งการเกิดตะกรันใหม่ โดยไม่เพิ่มสารใดๆ ลงในระบบน้ำ

ต้องเดินไฟฟ้าหรือบำรุงรักษาอุปกรณ์นี้หรือไม่

ไม่ต้อง Armstrong Nanobubble Generator ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน และไม่ต้องบำรุงรักษาระหว่างการใช้งาน

ติดตั้งกับระบบแบบไหนได้บ้าง

ติดตั้งได้แบบ Side-Stream บน Heat Exchanger, Cooling Tower, Chiller, Condenser หรือแนวท่อจ่ายน้ำร้อนหลักของระบบ Domestic Hot Water, Steam-to-Hot-Water Recirculation รวมถึง Closed Loop Shell-and-Tube และ Plate-and-Frame Heat Exchanger

เลือกขนาดรุ่นอย่างไรให้เหมาะกับระบบ

เลือกตามอัตราการไหลของระบบ (GPM) โดย Armstrong มีให้เลือกตั้งแต่รุ่น ANG20 (2-5 GPM เชื่อมต่อเกลียว 3/4″) ไปจนถึงรุ่น ANG150 (550-1,200 GPM หน้าแปลน 150 lb ขนาด 6″) โดยสเปกอ้างอิงจาก Pressure Drop สูงสุด 15 PSI แนะนำให้ทีมวิศวกรประเมินระบบก่อนเลือกรุ่นที่เหมาะสม