ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ

ในการใช้เชื้อเพลิงทำให้น้ำเป็นไอน้ำ จะมีการสูญเสียความร้อนไปบางส่วน ดังนั้นไอน้ำจึงไม่ได้รับความร้อนจากเชื้อเพลิงทั้งหมด

วิธีการหนึ่งในการหาประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ คือการทำสมดุลย์ความร้อนโดยมีหลักการว่า พลังงานเข้าเท่ากับพลังงานออก แล้วทำการวัดค่าพลังงานเข้าและพลังงานออกต่างๆ โดยใช้อุปกรณ์วัดพลังงานที่มักจะเกี่ยวข้องกับหม้อไอน้ำได้ระบุไว้ดังนี้

พลังงานเข้าในหม้อไอน้ำ ประกอบด้วย

1. พลังงานที่ได้จากการสันดาปเชื้อเพลิง
2. พลังงานที่เป็นความร้อนสัมผัสของเชื้อเพลิง
3. พลังงานที่เป็นความร้อนสัมผัสของอากาศที่นำเข้ามาใช้ในการสันดาป
4. พลังงานจากน้ำ (ร้อน) ที่ป้อนเข้า

พลังงานออกจากหม้อไอน้ำ ประกอบด้วย

1. พลังงานที่ได้จากการสันดาปเชื้อเพลิง
2. พลังงานในก๊าซทิ้งที่ปล่องควัน
3. พลังงานที่สูญเสียจากการแผ่รังสีและการพาความร้อน
4. พลังงานที่สูญเสียจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

จากคำจำกัดความประสิทธิภาพ ว่าเป็นอัตราส่วนของพลังงานออกที่ได้ประโยชน์ต่อพลังงานที่ใส่เข้าไป จะเห็นว่าพลังงานออกที่เป็นประโยชน์คือพลังงานไอน้ำเท่านั้น สามารถเขียนได้เป็น

ประสิทธิภาพ = (พลังงานในไอน้ำ x 100%)/พลังงานที่เข้าทั้งหมด

วิธีนี้มีรายละเอียดและปริมาณที่ต้องวัดมาก ทำให้ไม่สะดวก ในเชิงปฏิบัติมีวิธีที่สะดวกกว่า คือการวัดเปอร์เซ็นต์สูญเสียตามสูตร

ประสิทธิภาพ = 100 - เปอร์เซ็นต์การสูญเสียพลังงาน

เปอร์เซ็นต์การสูญเสียพลังงานหาได้จากการวัดปริมาณออกซิเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์และอุณหภูมิของก๊าซทิ้ง แล้วนำค่าไปคำนวณหรือเปิดตารางที่ทำตัวเลขไว้แล้ว

การรับรู้ประสิทธิภาพจะทำให้เราสามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น ในบางครั้งถ้าหากไม่มีอุปกรณ์วัดเราสามารถสังเกตสภาวะการสันดาปเชื้อเพลิงได้ด้วยตาเปล่า ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการหาข้อบกพร่องตั้งแต่เนินๆ ทั้งนี้ทำได้โดยสังเกตเปลวไฟ โดยมองจากช่องที่มีอยู่

ในการสันดาป ได้มีการนำอากาศเข้ามาทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิง ปริมาณอากาศนั้นใช่ว่าจะนำเข้ามาเท่าไรก็ได้ การสันดาปที่ให้ประสิทธิภาพสูงอากาศควรจะมีปริมาณที่เหมาะสมเท่านั้น การนำอากาศเข้าน้อยไปเชื้อเพลิงจะสันดาปไม่สมบูรณ์ สูญเสียพลังงานมหาศาลและมีควันดำพร้อมเขม่า แต่ถ้ามีปริมาณอากาศเข้ามากไปความร้อนจากการสันดาปก็จะทิ้งไปกับก๊าซทิ้งที่ปล่องควันซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองอีก ดังนั้น จึงควรฝึกสังเกตสีของเปลวไฟและสีของควัน

• ถ้าปริมาณอากาศพอดี เปลวไฟจะมีรูปร่างค่อนข่้างมั่นคง มีสีแสดและควันไม่มี หรือสีเท่าอ่อน
• ถ้าปริมาณอากาศน้อยเกินไป ปลายเปลวไฟจะเป็นสีดำๆ มีเขม่าและมีควัน
• ถ้าปริมาณอากาศมากเกินไป เปลวไฟจะมีรูปร่างเคลื่อนไหวรุนแรง มีความสว่างจ้า และควันไม่มีสีหรือสีขาว

การบำรุงรักษาหัวเผาให้อยู่ในสภาพดี จะทำให้เชื้อเพลิงถูกส่งออกมาเป็นละอองสัมผสมกันเข้ากับอากาศทำปฏิกิริยาสันดาปได้ดี ถ้าหากมีคราบน้ำมันหรือคาร์บอนติดอยู่ที่ปลายหัวเผา จะทำให้เชื้อเพลิงไม่เป็นละออง ก่อให้เกิดการสันดาปที่ไม่ดี มีควันดำ สามารถแก้ไขได้โดยเพิ่มอากาศเข้าไป แต่ถ้ายังมีความผิดปกติอยู่ก็แสดงว่าหัวเผาไม่อยู่ในสภาพที่ดีพอ

การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ก่อให้เกิดเขม่าที่พื้นผิวแลกเปลียนความร้อนทางด้านสัมผัสไฟ เขม่าเป็นฉนวนอย่างดีต่อกการถ่ายเทความร้อน จึงต้องพยายามทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์และหมั่นทำความสะอาดท่อให้ปราศจากเขม่า

บทความจากหนังสือหม้อไอน้ำ  กองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน