เฮดความเร็ว หมายถึง พลังงานต่อหน่วยน้ำหนักของน้ำ ที่เกิดจากความเร็วของการไหลในท่อหรือระบบปั๊มน้ำ ซึ่งแสดงในหน่วยของความสูง (เมตร หรือฟุต)

สูตรคำนวณ "เฮดความเร็ว" (Velocity Head)

$$H_v = frac{v^2}{2g}$$

โดยที่:

• $H_v$ = เฮดความเร็ว (Velocity Head) มีหน่วยเป็น เมตร (m) หรือ ฟุต (ft)
• $v$ = ความเร็วของของไหล (Velocity) มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที (m/s) หรือ ฟุต/วินาที (ft/s)
• $g$ = ค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (Gravity Acceleration)
  • ในระบบ SI: $g = 9.81 , text{m/s}^2$
  • ในระบบอังกฤษ: $g = 32.2 , text{ft/s}^2$

ความสำคัญของเฮดความเร็วในปั๊มน้ำ

1. การออกแบบระบบปั๊มน้ำ:

   • เฮดความเร็วเป็นส่วนหนึ่งของ เฮดรวม (Total Head) ที่ต้องคำนวณเมื่อออกแบบระบบปั๊มน้ำ เพื่อให้มั่นใจว่าปั๊มสามารถส่งน้ำไปถึงปลายทางได้อย่างเหมาะสม
   • เฮดรวมจะคำนวณจาก:
     • เฮดสถิต (Static Head)
     • เฮดความดัน (Pressure Head)
     • เฮดความเร็ว (Velocity Head)
     • และเฮดที่เสียไป (Friction Head Loss)

2. การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ:

   • หากเฮดความเร็วสูงเกินไป อาจก่อให้เกิด แรงดันตก หรือ คาวิเทชัน (Cavitation) ในระบบ
   • การลดความเร็วในจุดที่ไม่จำเป็น เช่น การเลือกขนาดท่อที่เหมาะสม จะช่วยลดการสูญเสียพลังงาน

3. การตรวจสอบสมดุลพลังงาน:

   • ช่วยในการตรวจสอบว่าน้ำไหลในระบบอย่างมีประสิทธิภาพ และแรงดันในจุดต่าง ๆ เหมาะสมหรือไม่

ความสัมพันธ์กับการออกแบบระบบปั๊มน้ำ

1. ค่าเฮดความเร็วเป็นส่วนหนึ่งของสมการเฮดรวม (Total Head) ที่ช่วยในการเลือกปั๊มน้ำให้เหมาะสมกับการใช้งาน
2. หากความเร็วของของไหล $v$ สูง ค่า $H_v$ จะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจส่งผลต่อการสูญเสียพลังงานและปัญหาความดันในระบบ

ตัวอย่างการคำนวณ Velocity Head

สมมติให้ความเร็วของน้ำในท่อเป็น 3 เมตร/วินาที:

$$H_v = frac{v^2}{2g} = frac{3^2}{2 times 9.81} = frac{9}{19.62} approx 0.46 , text{เมตร}$$

ดังนั้น เฮดความเร็วในกรณีนี้คือ 0.46 เมตร

ตัวอย่างการคำนวณ (ระบบ SI)

โจทย์: น้ำไหลในท่อที่มีความเร็ว $v = 2 , text{m/s}$ จงหาค่าเฮดความเร็ว $H_v$

$$H_v = frac{v^2}{2g} = frac{2^2}{2 times 9.81} = frac{4}{19.62} approx 0.204 , text{เมตร}$$

ตอบ: เฮดความเร็ว $H_v = 0.204 , text{เมตร}$

ตัวอย่างการคำนวณ (ระบบอังกฤษ)

โจทย์: น้ำไหลในท่อที่มีความเร็ว $v = 10 , text{ft/s}$ จงหาค่าเฮดความเร็ว $H_v$

$$H_v = frac{v^2}{2g} = frac{10^2}{2 times 32.2} = frac{100}{64.4} approx 1.55 , text{ฟุต}$$

ตอบ: เฮดความเร็ว $H_v = 1.55 , text{ฟุต}$