โครงงาน STEM เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง

บทที่ 1 บทนา 1.1 ทมี่ าและความสาคัญ โรงเรียนอ่าวใหญ่พิทยาคารเป็นโรงเรียนมัธยมขนาดเล็ก ภายในรอบๆ อาคารเรียนเต็มไป ด้วยตะไคร่ที่เกาะบริเวณผนังอาคาร และถ้าเป็นหน้าฝนก็จะมีตะไคร่เกาะอยู่เป็นจานวนมาก ใน บางครั้งจึงต้องอาศัยเคร่ืองฉีดน้าแรงดันสูงตามร้านซ่อมรถยนต์ซึ่งค่าบริการค่อนข้างสูง อีกท้ังเคร่ือง ฉดี น้าแรงดันสูงที่มขี ายตามทอ้ งตลาดราคาสูงมาก ด้วยเหตผุ ลดงั กล่าวขา้ งตน้ น้ี ทางคณะผจู้ ัดทาจึงได้ผลิตเครื่องฉีดน้าแรงดันสูงขึ้นมา เพื่อเพิ่ม แรงดันให้กับน้า โดยใช้ตน้ ทุนท่ีตา่ กว่าทอ้ งตลาดมาก 1.2 วตั ถปุ ระสงค์ 1. เพ่อื ประดษิ ฐเ์ คร่ืองฉีดน้าแรงดันสูง 2. เพ่อื ฝกึ ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 1.3 สมมติฐาน เครื่องฉีดน้าแรงดนั สงู ทสี่ ร้างขึ้นมาสามารถใชฉ้ ีดทาความสะอาดตะไคร่ได้ 1.4 ขอบเขตในการทาโครงงาน เครอื่ งฉดี น้าแรงดันสูง , วธิ ีการจา่ ยน้า ระยะท่นี า้ พงุ่ ไปตามแกน x 1. ขอบเขตในด้านเน้ือหา แรงดันน้าจากต้นทาง ,แรงดันลมจากสูบ, ขนาดของสาย 1.1 ของไหล 2. ตัวแปรท่เี ก่ยี วข้อง 2.1 ตวั แปรต้น 2.2 ตวั แปรตาม 2.3 ตัวแปรควบคุม ยาง

2 3. ขอบเขตในดา้ นสถานท่ี 3.1 โรงเรียนอ่าวใหญ่พิทยาคาร 148 หมู่ 1 ตาบลอ่าวใหญ่ อาเภอเมือง จังหวัด ตราด 23000 1.5 งบประมาณ 500 บาท 1.6 นยิ ามศัพท์เฉพาะ เครื่องฉีดนา้ หมายถึง อุปกรณ์ท่เี พ่ิมความแรงให้กับนา้ ทาให้น้าพ่งุ ได้ไกลมากขึ้น สมการแบรน์ ลู ลี หมายถงึ สมการทีอธิบายการไหลของอากาศและของเหลว แนวแกน x หมายถงึ ระยะตามแนวนอน จากจุดเริ่มตน้ ถึงจุดสุดท้าย

บทท่ี 2 เอกสารท่เี ก่ยี วขอ้ ง 2.1 ท่อ PVC สฟี า้ ท่อพวี ซี สี ีฟา้ หรือ ท่อพีวีซีแข็งสาหรับใช้เป็นท่อน้าด่ืม ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือ มอก. 17-2532 ท่อชนิดน้ีเป็นที่นิยมใช้งานประปาสุขาภิบาลภายในอาคาร เช่น ใช้เป็นท่อ น้าประปา หรือใช้กับปั๊มน้า ซึ่งท่อประเภทนี้เป็นเพียงประเภทเดียวใน 3 สหายของเราที่มีการระบุ มาตรฐานความดันหรือช้ันคุณภาพ อันได้แก่ PVC 5, PVC 8.5, PVC 13.5 ซ่ึงตัวเลขท่ีได้ระบุคือค่า ความดันระบุและค่าความดันระบุหมายถึง ความดันท่ีกาหนดให้สาหรับใช้งาน ณ อุณหภูมิ 27 องศา เซลเซียส โดยในมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมได้อธิบายไว้ว่า ช้ันคุณภาพคือ ความดันระบุที่มี หน่วยเปน็ เมกะพาสคัล สีเหลือง ท่อพีวีซีสีเหลือง หรือท่อพีวีซีแข็งสาหรับร้อยสายไฟฟ้าและสายโทรศัพท์ ตามมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือ มอก.216-2524 ท่อพีวีซีน้ันคนส่วนใหญ่มักจะรู้จักแต่ท่อพีวีซีสีฟ้าเป็น ส่วนมาก ท่อพีวีซีสีเหลืองน้ันเป็นท่อท่ีผลิตข้ึนมาใช้เพื่อร้อยสายไฟหรือสาย โทรศัพท์ภายในอาคาร โดยเฉพาะ มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า จึงไม่นาไฟฟ้าเมื่อเกิดไฟรั่ว มีคุณสมบัติไม่เป็นสนิม(ท่ีมันไม่ เปน็ สนิมกเ็ พราะวา่ มนั ไมใ่ ชเ่ หลก็ ) มคี ณุ สมบัติไมล่ ามไฟ สีเทา ท่อพีวีซีสีเทา หรือท่อพีวีซีแข็งสาหรับใช้ในงานอุตสาหกรรม ตามมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือ มอก. 999-2533 ท่อชนิดนี้ถูกผลิตขึ้นมาเพ่ือใช้ในงานการเกษตรหรือ งานระบายน้าทิ้งโดยเฉพาะ เหมาะกับงานที่ไม่ต้องใช้แรงดันของท่อมากนัก แต่ท่อประเภทนี้ทาง สมอ. หรือสานักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ยังไม่ได้กาหนดเป็นกฏเกณฑ์ตายตัวว่าต้องใช้ ผลิตภัณฑ์ที่มี มอก. 999-2533 สาหรับในงานระบายน้าท้ิงหรืองานด้านการเกษตร แต่ถ้าหากจะ นาไปใช้ในงานด้านอุตสาหกรรมจาเป็นอย่างยิ่งท่ีจะต้องใช้ท่อพีวีซีสีเทาท่ีมี มอก. 999-2533 เพราะ ทาง สมอ. จาเป็นต้องคานึงถึงความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อม เพราะการระบายน้าทิ้งในงาน อตุ สาหกรรมอาจมีสารพษิ หรอื สารเคมีเจอื ปน ระบายออกมาด้วย

4 2.2 แรงดันหรือความดัน จากนิยามความดันโดยทัว่ ไป ความดนั หมายถึง แรงที่กระทาบนพื้นทห่ี น่ึงตารางหน่วยใน แนวตั้งฉากกบั พ้นื ทนี่ ั้น หรือ แรงดันในหนงึ่ หน่วยพน้ื ท่ี ในระบบ SI ความดนั มหี นว่ ยเป็นนิวตนั ตอ่ ตารางเมตร (N/m2) ซ่งึ มชี ื่อเรียกวา่ “ปาสคาล” (pascal) น่ันคอื 1 pascal = 1 Pa = 1 N/m2 (บางครัง้ เราอาจพบหน่วย ปอนดต์ อ่ ตารางนว้ิ : lb/in2) แต่ 1 Pa เป็นขนาดที่เลก็ มาก โดยทั่วไปเรามกั พบขนาด 105 Pa ซ่งึ เรียกว่า 1 bar ดงั นนั้ 100 Pa คือ 1 millibar กาหนดให้ F = แรงดนั บนพ้ืนท่ีท้ังหมด (หนว่ ยนิวตนั ) A = พน้ื ที่ท่ีรองรบั แรงดนั (หนว่ ยตารางเมตร) P = ความดนั (หนว่ ยนวิ ตัน / ตารางเมตร) N/m^2 หรอื (พาสคัล) Pa หนว่ ยอืน่ ๆ ของความดนั 1 พาสคัล (Pa) = 1 นิวตัน/ ตารางเมตร (N/m^2 ) 1 บาร์ (Bar) = 1.0×10^5 N/m^2 (นยิ มใช้ในทางอุตุนิยมวิทยา) 1 บรรยากาศ = 1.013×10^5 N/m^2 = 760 มม. ของปรอท ความดนั ในของเหลว ในการศึกษาความดนั ในของเหลว พบว่า เมอื่ นาขวดนา้ พลาสติกมาใสน่ า้ ถ้าเจาะรูท่ผี นงั ขวดน้าจะ พ่งุ ออกมาตามทิศทางท่ีแสดงด้วยลูกศร ดังรูปที่ 1 แสดงวา่ มีแรงกระทาต่อนา้ ในภาชนะ แรงนี้จะ ดนั นา้ ให้พ่งุ ออกมาในทิศทางที่ตัง้ ฉากกบั ผนังภาชนะทกุ ตาแหนง่ ไมว่ ่าผนังจะอย่ใู นแนวใด เราเรยี ก ขนาดของแรงในของเหลวท่กี ระทาตัง้ ฉากต่อพน้ื ทีห่ น่ึงหนว่ ยของผนังภาชนะว่า “ความดนั ใน ของเหลว” ภาพท่ี 1.1 แสดงแรงดนั ของนา้ ณ ตาแหน่งตา่ ง ๆ ของขวด

5 เราอาจสรปุ ลักษณะความดนั ในของเหลว ไดด้ งั น้ี 1. ของเหลวท่ีบรรจุอย่ใู นภาชนะ จะออกแรงดนั ตอ่ ผนังภาชนะทสี่ มั ผสั กบั ของเหลวในทกุ ทิศทาง โดยจะตง้ั ฉากกบั ผนังภาชนะเสมอ 2. ทกุ ๆ จุดในของเหลว จะมแี รงดนั กระทาต่อจุดนัน้ ทกุ ทิศทุกทาง ภาพที่ 1.2 แสดงทิศต่าง ๆ ของแรงทขี่ องเหลวกระทาต่อผนังภาชนะและต่อวตั ถทุ ีจ่ มอยู่ในของเหลว 3. สาหรบั ของเหลวชนิดเดยี วกันความดนั ของของเหลวจะเพ่ิมขน้ึ ตามความลกึ และท่ีระดบั ความลึก เท่ากนั ความดนั ของเหลวจะเท่ากนั 4. ในของเหลวตา่ งชนดิ กัน ณ ความลึกเทา่ กัน ความดันของของเหลวจะขนึ้ อยู่กบั ความหนาแนน่ ของของเหลวนัน้ 2.3 เครื่องวัดความดันเกจ/เกจวดั แรงดนั เคร่อื งวัดความดนั เกจ หรือ บางทา่ นเรียกวา่ เกจวัดแรงดัน เป็นอปุ กรณ์ในการวัดแรงดนั ท่ี เกิดข้ึนในระบบ โดยมีตามความหมายของความดนั เกจก็คือการให้ความดันบรรยากาศเป็นความดัน อ้างองิ คา่ ทเี่ กดิ จากความดนั เกจจึงไมร่ วมคา่ ของความดันบรรยากาศไปดว้ ย แต่จะเป็นคา่ ทมี่ ากข้ึน กวา่ ค่าความดนั บรรยากาศ ซึ่งสามารถหาได้จากบารอมเิ ตอร์ การใชเ้ ครอ่ื งวัดความดันเกจ ในสมัยก่อนน้ันจะเปน็ ลกั ษณะของเขม็ โดยใช้หลักการของสปริง ในการตา้ นทานกับแรงดันทเี่ กิดขนึ้ โดยปจั จุบันน้ีดว้ ยเทคโนโลยีท่ีเพม่ิ ข้นึ เราจะวดั ไดโ้ ดยการติดตั้ง เซอร์วดั ความดนั ลงในระบบที่เราต้องการจะวัด โดยเซนเซอร์น้ันอาจจะมหี ลักการ หรือ ระบบ ในการ ตรวจจบั แรงดันท่แี ตกตา่ งกัน และจะนามาประมวลผลโดยซอฟแวร์ ซึ่งการจะเลือกใชแ้ บบดิจติ อล หรอื แบบ อนาล็อก ก็แลว้ แต่ลกั ษณะของงานทแ่ี ตกตา่ งกันไปตามความเหมาะสม

6 ภาพที่ 1.3 เครอ่ื งวดั ความดันเกจ 2.4 หลักการทางานของแอร์แว เม่ือน้าถูกสูบข้ึนมาจากหัวกระโหลกที่อยู่ใต้น้าก็จะมีอากาศข้ึนมาด้วยซึ่ง ช่องว่างที่อยู่ในท่อ PVC ทต่ี ง้ั ขน้ึ สูง ๆ จะมีอากาศแวะเข้าไปในท่อดังกล่าว และเม่ืออากาศไม่มีท่ีออกก็จะเกิดแรงดันเพ่ิม มากข้ึนก็จะไปดันน้าที่อยู่ใน ท่อออกมา ซึ่งอากาศก็จะไปเพ่ิมแรงดันน้าท่ีสูบขึ้นมามากย่ิงข้ึน ประมาณ 30-40 % จึงเป็นเหตุทาให้แรงดันน้าเพ่ิมข้ึนมากกว่าปกติ เมื่อ น้าถูกสูบขึ้นมาในพ้ืนท่ีที่ท่อ วางไปในลักษณะลาดชันไปเรื่อย ๆ แรงดันน้าก็ยิ่งมาดันให้อากาศท่ีอยู่ในกระบอกสูบถูกบีบอัดมาก ยง่ิ ข้ึนเปน็ ผล ทาให้แรงดนั น้าเพมิ่ มากข้นึ ตามมาด้วย ภาพท่ี 1.4 อธิบายหลักการทางานของแอร์แว

7 2.5 สมการความต่อเนอื่ ง (The equetion of continunuty) เปน็ สมการที่ใช้ศึกษาการไหลของของไหลภายในทอ่ การไหลของของไหลในท่อท่ีมีขนาดไม่ สมา่ เสมอไหลจากปลาย [2] ซง่ึ มีพ้นื ท่ีหนา้ ตดั A2 ไปยังปลาย [1] ซึง่ มีพื้นทห่ี นา้ ตัด A1 ดงั รูป ภาพท่ี 1.5 แสดงการไหลของน้าในทอ่ ทมี่ ีขนาดไม่สม่าเสมอ เน่ืองจากของไหลไมส่ ามารถไหลผา่ นผนังทอ่ และไม่มีการสร้างหรอื ทาลายของไหลในท่อ ดงั นัน้ มวลของของไหลท่ผี า่ นแตล่ ะสว่ นของท่อ การไหลในเวลา เดยี วกนั จงึ มคี ่าเท่ากนั คือ เนอื่ งจากของไหลอดุ มคติไม่สามารถอัดได้ ดังน้ัน ความหนาแน่นจงึ คงตัว แสดงวา่ จะได้ สมการดงั กลา่ วเรียกวา่ สมการความต่อเนื่อง (The equation of continuity ) สรปุ ใจความได้ วา่ ผลคูณระหว่างพน้ื ท่ีหนา้ ตดั กบั อตั ราเร็วของของไหลอดุ มคติ ไม่ว่าจะอยทู่ ่ตี าแหน่งใดในทอ่ การไหลจะมีค่าคงตัว

8 2.5 สมการของแบรน์ ูลี กาหนดให้ P แทน ความดัน  แทน ความหนาแน่น v แทน อัตราเร็ว h แทน ความสงู ภาพท่ี 1.6 แสดงสว่ นประกอบของสมการแบรน์ ูลลี P1  gh1  1 v12  P2  gh2  1 v22 2 2 สมการดงั กล่าวเรียกว่า สมการแบร์นูลลี (Bernoulli’s equation) สรปุ ใจความไดว้ า่ ผลรวม ของความดนั พลังงานจลล์ตอ่ หนง่ึ หนว่ ยปรมิ าตร และพลงั งานศกั ดิโ์ น้มถว่ งตอ่ หนึ่งหน่วยปริมาตร ณ ตาแหน่งใดๆ ภายในท่อท่ีมีของไหลผ่าน มีคา่ คงตัวเสมอ จากสมการของแบรน์ ลู ลี ถา้ ระดับคงตัวเม่ือของไหลมีอตั ราเร็วเพิม่ ความดันของของไหลจะ ลด และเมื่อของไหลมีอัตราเร็วลดลง ความดันของของไหลจะเพ่ิมข้ึน ข้อสรุปน้เี รียกว่า หลักของแบร์ นลู ลี (Bernoulli’s principle)

บทท่ี 3 ข้นั ตอนและวิธกี ารดาเนินงาน 1. ขนั้ ตอนการศึกษาการทางานของเครือ่ งฉีดนา้ แรงดนั สูง 1.1 ศึกษาเอกสารท่ีเกี่ยวกบั การประดิษฐเ์ คร่ืองฉีดน้าแรงดันสงู 1.2 ศกึ ษาเอกสารเก่ยี วกับทฤษฎีการเพิ่มแรงดนั ให้น้า 2. ขัน้ ตอนการประดิษฐ์เครือ่ งฉดี นา้ แรงดนั สงู 2.1 เขยี นแบบของเครื่องฉีดน้าแรงดนั สูง 2.2 อุปกรณ์ 2.2.1 ทอ่ PVC ฟ้า 6 หนุ 13 ท่อน 2.2.2 ทอ่ PVC ฟา้ 2 นิ้ว 2 ท่อน 2.2.3 ข้อต่อตรงเกลียวใน-หนาฟ้า 4 ชนิ้ 2.2.4 ขอ้ งอ-หนาฟา้ 6 หนุ 4 ชิ้น 2.2.5 สามทาง –หนาฟ้า 6 หนุ 5 ชิน้ 2.2.6 ข้อตอ่ ตรงเกลียวนอก-หนาฟา้ 6 หุน 2 ชน้ิ 2.2.7 ฝาครอบ-หนาฟ้า 2 นิว้ 2 ช้นิ 2.2.8 ข้อต่อตรง 2 นิว้ ลดขนาด 6 หุน 2 ชิ้น 2.2.9 หางปลาไหล 6 หนุ 4 ชนิ้ 2.2.10 วาวเปดิ -ปดิ 6 หนุ 1 ชน้ิ 2.2.11 ก๊ิบรัดสายยาง 2 ชิ้น 2.2.12 ฝาครอบ-หนาฟ้า 4 หนุ 1 ช้นิ 2.2.13 เทปพันเกลยี ว 1ช้ิน 2.2.14 จ๊บุ ยางรถมอเตอร์ไซด์ 1 ชนิ้ 2.2.15 ทีส่ ูบลมจกั รยาน 1อนั 2.2.16 เกจวดั แรงดนั 1 ตัว

10 2.3 ข้นั ตอนการประดิษฐ์เคร่อื งฉีดนา้ แรงดนั สูง 2.3.1 ออกแบบเครือ่ งฉดี น้าแรงดันสูง ภาพที่ 3.1 ออกแบบเคร่อื งฉีดนา้ แรงดนั สงู 2.3.2 นาทอ่ PVC มาวดั ขนาดตามท่ตี ้องการ ภาพท่ี 3. 2 ทาการวัดขนาด 30 เซนติเมตร

11 2.2.3 นาท่อ PVC 6 หุน มาตอ่ เข้ากับข้องอทั้ง 2 ดา้ น ภาพท่ี 3. 3 ต่อข้องอเข้ากบั ท่อท้ัง 2 ด้าน 2.2.4 นาท่อในขอ้ 2.2.3 มาตอ่ กบั ท่อ 3 ทาง ภาพที่ 3. 4 ต่อท่อ PVC เขา้ กบั ทอ่ 3 ทาง

12 2.2.5 นาทอ่ ท่ตี อ่ ในข้อ 2.2.2 และ 2.2.3 มาประกอบกันจะได้ดงั รปู ภาพที่ 3. 5 นาชิ้นงานท่อมาประกอบกัน 2.2.6 นาท่อ PVC ขนาด 2 น้ิวมาวัดขนาดตามทตี่ ้องการ ภาพที่ 3.6 ทาการวดั ขนาด 45 เซนตเิ มตร

13 2.2.7 ตอ่ แบบในข้อ 3.2.6 อีก 1 ชิ้น ภาพที่ 3.7 ทอ่ PVC 2 นิ้ว 2 ชิ้น 2.2.8 นาหัวอุดครอบดา้ นบนทอ่ PVC 2 นวิ้ ภาพท่ี 3.8 หวั อุดครอบด้านบนท่อ PVC 2 น้วิ

14 2.2.9 นาท่อPVC 2นิว้ ลด 6หนุ ตอ่ เข้าท่ีท่อในข้อท่ี 2.2.7 ภาพท่ี 3.9 ท่อ PVC 2นิว้ ลด 6หุนตอ่ เข้าที่ทอ่ PVC 2นิ้ว 2.2.10 นาท่อ 6 หนุ เกลียวนอกมาใส่ในข้อ 2.2.9 ภาพท่ี 3.10 ท่อ 6 หุนเกลยี วนอกใสบ่ นท่อ PVC 2นิว้ ลด 6หนุ

15 2.2.11 นาท่อ PVC 2 นิว้ ทไี่ ดม้ าใส่ในท่อ 3 ทางของฐาน ภาพที่ 3.11 ท่อ PVC 2 นิ้วที่ได้มาใสใ่ นทอ่ 3 ทาง 2.2.12 นาหางปลาไหล 6 หุนมาใส่ในทอ่ ตอ่ ตรงของฐาน ภาพท่ี 3.12 หางปลาไหล 6 หนุ มาใสใ่ นท่อต่อตรงของฐาน

16 2.2.13 ตดั ทอ่ 6 หนุ ออกแลว้ เสยี บเข้ากบั ฝาอดุ 6หนุ ภาพท่ี 3.13 ตดั ท่อ 6 หุนออกแลว้ เสยี บเขา้ กับฝาอดุ 6หุน 2.2.14 นาสว่านเจาะท่ีฝาหัวอดุ ภาพท่ี 3.14 สวา่ นเจาะท่ฝี าหวั อุด

17 2.2.15 นาจ๊บุ ยางรถมอเตอรไ์ ซดใ์ สท่ ่ีหวั อุด ภาพท่ี 3.15 จุ๊บยางรถมอเตอรไ์ ซด์ใสท่ ี่หัวอุด 2.2.16 ทากาวใส่ท่ที อ่ 3ทาง 6หุน ภาพท่ี 3.16 ทากาวใส่ทท่ี ่อ 3ทาง 6หุน

18 2.3.17 ผลงาน/ชิ้นงาน ภาพท่ี 3.17 เครื่องฉดี น้าแรงดันสงู

บทท่ี 4 ผลการดาเนินงาน จากการดาเนินการศึกษาทดลองและจัดทาโครงงานวทิ ยาศาสตร์ เรอื่ ง เคร่ืองฉดี น้าแรงดันสูง มีวัตถปุ ระสงค์เพ่ือสร้างเคร่ืองฉีดนา้ แรงดันสูง สามารถบนั ทึกการดาเนินการเป็น 2 ตอน ดงั น้ี ตอนท่1ี ผลการทดลองระยะนา้ ทีพ่ งุ ไปตามแนวแกน x เม่ือวธิ ีการจ่ายนา้ เปลี่ยนไป ตารางที่ 1 ตารางบันทึกผลการทดลองระยะท่นี า้ พ่งุ จากแนวแกน x เมอ่ื วธิ ีจา่ ยน้าเปล่ียนไป วธิ ีจ่ายนา้ ระยะที่น้าพุ่งไปไดต้ ามแนวแกน x (เมตร) ครงั้ ที่1 ครัง้ ท2่ี ครัง้ ที่3 เฉล่ยี สายยาง 1.321 1.315 1.334 1.323 สายยางใช้น้ิวอดุ รู 2.544 2.562 2.687 2.597 ลดขนาดท่อ 4.457 4.524 4.441 4.474 จากตาราง พบว่า ระยะท่ีน้าพุ่งไปตามแนวแกน x ไดไ้ กลท่ีสดุ คอื การลดขนาดท่อ ตารางท่ี 2 ตารางบนั ทกึ ผลการทดลองระยะที่นา้ พงุ่ จากแนวแกน X เมื่อเพิม่ ความดันเขา้ ไป แรงดัน(bar) ระยะทนี่ ้าพุ่งไปได้ตามแนวแกน x (เมตร) ครง้ั ท1่ี คร้ังท่ี2 คร้ังท3่ี เฉล่ยี 2 4.53 4.58 4.55 4.55 4 4.61 4.60 4.63 4.61 6 5.02 5.11 5.15 5.09 8 5.20 5.24 5.28 5.24 10 5.32 5.31 5.35 5.32 จากตาราง พบวา่ ระยะที่น้าพุง่ ไปตามแนวแกน x โดยให้แรงดันกับระบบได้ไกลทส่ี ดุ คือ การให้แรงดนั ท่ี 10 bar

20 ตอนท่ี 2 ผลการนาเครือ่ งฉดี นา้ แรงดันสูงมาใช้ประโยชน์ ตารางที่ 2 ตารางการเปรียบเทยี บการใช้ประโยชนร์ ะหว่างสายยางและเครอ่ื งฉีดน้าแรงดนั สูง การใชป้ ระโยชน์ วธิ จี า่ ยนา้ (เมตร) สายยาง เคร่อื งฉดี น้าแรงดันสงู รดน้า 1.323 5.32 ฉีดพน้ื ทาความสะอาด 40% 70% จากตาราง พบว่า เครอื่ งฉดี น้าแรงดันสูง สามารถรดน้าต้นไม้ และฉีดพน้ื ทาความสะอาด ได้ ดกี วา่ สายยางธรรมดา

บทที่ 5 สรุปและอภิปรายผลการดาเนินงาน สรปุ ผลการศึกษา โครงงานวิทยาศาสตร์ในคร้ังน้ี คณะผู้จัดทาโครงงานได้กาหนดความมุ่งหมายของ โครงงานไว้ ดังน้ี 1. เพื่อประดษิ ฐ์เครื่องฉีดน้าแรงดันสงู จากผลการทดสอบระยะท่ีน้าพุ่งไปได้ตามแกน x เม่ือวิธีการจ่ายน้าเปลี่ยนไป น้าพุ่งได้ไกล ท่ีสุด คือ ลดขนาดท่อ ทดสอบจริงได้ รองลงมาคือ สายยางใช้น้ิวอุดรู ตามลาดับและทดสอบระยะท่ี น้าพุ่งไปได้ตามแกน x เมื่อเพิ่มความดันเข้าไป น้าพุ่งได้ไกลท่ีสุด คือที่ 10 bar รองลงมาคือ 8 bar 6 bar 4 bar 2 bar ตามลาดบั อภิปรายผลการทดลอง จากการศึกษาอตั ราการไหล พบว่าของไหลซึ่งเคล่อื นที่ภายในทอ่ ท่ีมขี นาดตา่ งๆกนั อัตราเร็ว ของของไหลภายในท่อจะแปรผกผันกบั พืน้ ทีห่ นา้ ตัดของท่อ และของไหลท่เี คลื่อนทใ่ี นแนวระดับดว้ ย อัตราเร็วมากจะมีความดนั ต่า ส่วนของไปไหลที่เคลื่อนทด่ี ้วยอตั ราเร็วน้อยจะมคี วามดนั สูง จากสมการ ของแบรน์ ลู ลี ท่ีกล่าวว่า P + V2 + gh = คา่ คงที่ และสมการความต่อเนื่อง ที่กล่าววา่ A1V1 = A2V2 สามารถสรปุ ไดว้ า่ ปจั จัยทม่ี ีผลต่อแรงดันน้าคือ การลดขนาดท่อและเพิ่มแรงดนั จากการนาเครือ่ งฉดี น้าแรงดันสงู ไปใช้งานพบว่า เครื่องฉดี น้าแรงดนั สงู สามารถรดน้า กระเช้าสดี าท่ีอยู่บนตน้ ไมส้ งู 2.5 เมตร และทาความสะอาดตะไครท่ ่เี กาะผนงั ได้ 70 % ข้อเสนอแนะ 1. ควรใช้อุปกรณ์ทีม่ ปี ระสิทธภิ าพและมน่ั คงแข็งแรง 2. ศึกษาปัจจัยอนื่ ท่ชี ่วยเพิม่ แรงดนั ให้กบั เครอื่ งอดั น้าแรงดันสงู 3. ควรใช้อยา่ งระมดั ระวัง

ก โครงงานวิทยาศาสตร์เรอ่ื ง เครอ่ื งฉีดนา้ แรงดนั สงู ผ้จู ัดทาโครงงาน 1. นายจกั รภทั ร ถือสัตย์ 2. นางสาวอาทิตยา กุลองึ้ 3. นางสาวชลธชิ า ทองแสง โรงเรียนอ่าวใหญ่พิทยาคาร จงั หวัดตราด ครทู ีป่ รึกษาโครงงาน 1. นายชาตวิ ัฒน์ บัวจีบ 2. นางสาวสุวิมล เดชกลา้ หาญ บทคัดย่อ โครงงานวทิ ยาศาสตร์ เรือ่ ง เครอ่ื งฉีดน้าแรงดันสงู มแี นวคิดจากที่โรงเรยี นของข้าพเจ้ามี ตะไครเ่ กาะบริเวณผนงั ตามอาคารต่างๆและถ้าเปน็ หน้าฝนกจ็ ะมตี ะไคร่เกาะอยเู่ ปน็ จานวนมาก ใน บางครง้ั จงึ ต้องอาศยั เครอื่ งฉดี น้าแรงดันสูงตามรา้ นซอ่ มรถยนตซ์ ่งึ คา่ บริการค่อนข้างสูง อีกทั้งเครื่อง ฉีดนา้ แรงดันสงู ที่มขี ายตามท้องตลาดราคาสูงมาก ดังน้ันกล่มุ ของข้าพเจา้ จึงประดษิ ฐ์เครือ่ งฉีดนา้ แรงดนั สูง เพ่ือใช้ในการทาความสะอาดตะไคร่ในบริเวณโรงเรียน โดยใช้ตน้ ทนุ ทต่ี ่ากวา่ ท้องตลาดมาก โครงงานวทิ ยาศาสตร์ เรื่อง เครอื่ งฉีดนา้ แรงดันสูง มวี ัตถปุ ระสงคเ์ พอ่ื ประดิษฐ์เคร่ืองอดั น้า แรงดนั สูงโดยการดาเนินการ 4 ขนั้ ตอน คือ 1) ข้นั ตอนการศึกษาเคร่อื งฉีดน้าแรงดนั สูง 2) ขัน้ ตอน การประดิษฐเ์ คร่ืองฉดี น้าแรงดนั สูง 3) ขน้ั ตอนการทดสอบเคร่อื งฉีดน้าแรงดนั สูง 4) ขน้ั ตอนการสรุป และอภปิ รายผลการดาเนนิ การ สามารถสรุปผลการดาเนินงานได้คือ จากผลการทดสอบระยะที่น้าพุ่งไปได้ตามแกน x เมื่อ วิธกี ารจ่ายนา้ เปลีย่ นไป นา้ พุ่งไดไ้ กลท่ีสดุ คือ ลดขนาดท่อ ทดสอบจริงได้ รองลงมาคือ สายยางใช้นิ้ว อุดรู ตามลาดับและทดสอบระยะที่น้าพุ่งไปได้ตามแกน x เม่ือเพ่ิมความดันเข้าไป น้าพุ่งได้ไกลท่ีสุด คอื ที่ 10 bar รองลงมาคือ 8 bar 6 bar 4 bar 2 bar ตามลาดบั อภิปรายผลการดาเนินงาน จากการศึกษาอตั ราการไหล พบวา่ ของไหลซึ่งเคล่ือนทภี่ ายในทอ่ ทม่ี ีขนาดต่างๆกัน อตั ราเรว็ ของของไหลภายในทอ่ จะแปรผกผนั กบั พื้นทหี่ น้าตดั ของท่อ และของไหล ท่ีเคลื่อนทใ่ี นแนวระดับด้วยอัตราเร็วมากจะมีความดนั ตา่ ส่วนของไปไหลที่เคลอ่ื นท่ีด้วยอัตราเร็วน้อย จะมคี วามดนั สูง จากสมการของแบร์นลู ลี ท่กี ล่าววา่ P + V2 + gh = คา่ คงท่ี และสมการความ ตอ่ เนอื่ ง ทก่ี ล่าวว่า A1V1 = A2V2 สามารถสรุปได้ว่า ปัจจยั ที่มีผลต่อแรงดนั น้าคือ การลดขนาดท่อ และเพิ่มแรงดนั

ข กติ ติกรรมประกาศ โครงงานฉบับนี้สาเรจ็ และสมบูรณเ์ ปน็ รูปเล่ม ด้วยความกรุณาจาก โรงเรียนอ่าวใหญ่พิทยา คารและ ผอู้ านวยการโรงเรียนอ่าวใหญพ่ ิทยาคาร ผอ. เบญจณี บญุ อบ ท่ีได้กรุณาในเรื่องสถานท่ี ขอขอบพระคุณคุณครชู าตวิ ัฒน์ บัวจีบ ให้และคุณครูสุวมิ ล เดชกลา้ หาญ ท่ีปรกึ ษา โครงงานสะเต็มศกึ ษาทช่ี ่วยให้คาปรึกษา คาแนะนาและแนะแนวทางในการดาเนนิ งานทาโครงงาน เรื่องน้ี สดุ ทา้ ยนขี้ อขอบคุณ บิดา มารดา เพื่อนๆ ทช่ี ่วยเหลือในการเกบ็ รวบรวมข้อมูลและให้ คาแนะนาในการทารายงานและใหค้ าปรึกษาในการประดษิ ฐ์เครือ่ ง เครื่องฉีดน้าแรงดันสูง ครั้งนี้จน สาเรจ็ ลุล่วงด้วยดีรายงานในครงั้ นโ้ี ดยไม่มีข้อบกพร่องรวมทั้งใหข้ ้อเสนอแนะและขอ้ คดิ เห็นต่างๆ ตลอดทง้ั การตรวจแก้ไขรายงานฉบบั นี้ใหส้ าเรจ็ สมบรู ณย์ ง่ิ ขึน้ ผจู้ ัดทาจึงขอขอบพระคุณเปน็ อย่างสงู ไว้ ณ โอกาสน้ี ผจู้ ดั ทา นายจกั รภทั ร ถอื สตั ย์ นางสาวอาทิตยา กุลอ้ึง นางสาวชลธชิ า ทองแสง

เคร่ืองฉดี น้าแรงดนั สูง โดย นายจักรภัทร ถอื สตั ย์ นางสาวอาทติ ยา กุลอ้ึง นางสาวชลธิชา ทองแสง โรงเรียนอา่ วใหญพ่ ทิ ยาคาร จงั หวัดตราด โครงงานระดบั มธั ยมศกึ ษาตอนปลาย ระดบั ชั้น ม.4 ครูท่ปี รกึ ษา นายชาติวฒั น์ บวั จบี นางสาวสุวิมล เดชกล้าหาญ

สารบัญ ค บทคัดย่อ หนา้ กติ ตกิ รรมประกาศ ก สารบัญ ข สารบัญภาพ ค สารบญั ตาราง ง บทท่ี 1 บทนา จ บทท่ี 2 เอกสารทเ่ี ก่ียวข้อง 1 บทที่ 3 ขน้ั ตอนและวิธีการดาเนินงาน 3 บทที่ 4 ผลการดาเนินงาน 9 บทท่ี 5 สรุปผลการดาเนนิ งาน 19 บรรณนานกุ รม 21 ภาคผนวก 22 23

ง สารบญั ภาพ ภาพที่ 1.1 แสดงแรงดนั ของนา้ ณ ตาแหนง่ ตา่ ง ๆ ของขวด หน้า ภาพที่ 1.2 แสดงทศิ ตา่ ง ๆ ของแรงที่ของเหลวกระทาต่อผนงั ภาชนะและตอ่ วตั ถุ ที่จมอยู่ในของเหลว 4 ภาพท่ี 1.3 เคร่อื งวดั ความดันเกจ 5 ภาพท่ี 1.4 อธิบายหลักการทางานของแอรแ์ ว ภาพท่ี 1.5 แสดงการไหลของน้าในท่อท่มี ีขนาดไมส่ มา่ เสมอ 6 ภาพที่ 1.6 แสดงส่วนประกอบของสมการแบรน์ ลู ลี 6 ภาพที่ 3.1 ออกแบบเครื่องฉดี นา้ แรงดันสงู 7 ภาพท่ี 3. 2 ทาการวัดขนาด 30 เซนตเิ มตร 8 ภาพที่ 3. 3 ต่อข้องอเข้ากบั ทอ่ ทงั้ 2 ดา้ น 10 ภาพท่ี 3. 4 ต่อท่อ PVC เข้ากบั ท่อ 3 ทาง 10 ภาพที่ 3. 5 นาช้นิ งานท่อมาประกอบกัน 11 ภาพท่ี 3.6 ทาการวดั ขนาด 45 เซนติเมตร 11 ภาพที่ 3.7 ทอ่ PVC 2 นิ้ว 2 ช้นิ 12 ภาพท่ี 3.8 หัวอุดครอบด้านบนท่อ PVC 2 นิ้ว 12 ภาพที่ 3.9 ทอ่ PVC 2นว้ิ ลด 6หนุ ต่อเขา้ ทท่ี ่อ PVC 2น้วิ 13 ภาพท่ี 3.10 ท่อ 6 หนุ เกลยี วนอกใสบ่ นท่อ PVC 2นิว้ ลด 6หนุ 13 ภาพท่ี 3.11 ทอ่ PVC 2 น้ิวทไ่ี ดม้ าใส่ในท่อ 3 ทาง 14 ภาพที่ 3.12 หางปลาไหล 6 หุนมาใส่ในท่อตอ่ ตรงของฐาน 14 ภาพที่ 3.13 ตดั ท่อ 6 หนุ ออกแลว้ เสียบเข้ากับฝาอุด 6หนุ 15 ภาพท่ี 3.14 สวา่ นเจาะทฝ่ี าหัวอุด 15 ภาพที่ 3.15 นาจบุ๊ ยางรถมอเตอร์ไซด์ใส่ที่หัวอุด 16 ภาพที่ 3.16 ทากาวใส่ทีท่ ่อ 3ทาง 6หุน 16 ภาพที่ 3.17 ผลงาน/ช้ินงาน 17 17 18

สารบัญตาราง จ ตารางที่ 1 ตารางบนั ทึกผลการทดลองระยะทนี่ ้าพงุ่ จามแนวแกน x หนา้ ตอนที่ 2 เมอื่ วิธจี ่ายนา้ เปลย่ี นไป 14 ตารางบันทึกผลการทดลองระยะทน่ี ้าพงุ่ จากแนวแกน X เมื่อเพม่ิ ความดนั เขา้ ไป 14 ผลการนาเครอื่ งฉดี นา้ แรงดนั สงู มาใชป้ ระโยชน์

เคร่ืองฉดี น้าแรงดนั สูง โดย นายจักรภัทร ถอื สตั ย์ นางสาวอาทติ ยา กุลอ้ึง นางสาวชลธิชา ทองแสง โรงเรียนอา่ วใหญพ่ ทิ ยาคาร จงั หวัดตราด โครงงานระดบั มธั ยมศกึ ษาตอนปลาย ระดบั ชั้น ม.4 ครูท่ปี รกึ ษา นายชาติวฒั น์ บวั จบี นางสาวสุวิมล เดชกล้าหาญ

22 บรรณานุกรม สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลย(ี 2555).ฟสิ กิ ส์ 5.กรุงเทพ : สกสค.ลาดพรา้ ว สืบค้นจาก Internet เขา้ ถึงได้จาก http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/15/9/Fluid/fluiddyna mic.htm http://km.rubber.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id=7694:2 013-08-30-09-35-50&catid=40:2011-05-11-03-00-30&Itemid=103

ภาคผนวก

สว่ นประกอบ เครือ่ งฉดี น้าแรงดนั สูง หางปลาไหล ข้องอ

ท่อ 2 น้ิวลด 6 หุน ท่อ 3 ทาง 6 หนุ

หวั อดุ 2 นิ้ว ข้อต่อตรงเกลียวนอก 6 หนุ

จ๊บุ ยาง มอเอตรไ์ ซด์ ทีส่ บู ลม จกั รยาน

หวั อุด 6 หนุ บอลวาร์ว 6 หนุ เกจวดั แรงดัน