ปัญหาการเกิดสุญญากาศที่มากเกินไปในท่อระบายแก๊สทิ้ง MO Memoir : Thursday 22 September 2559

เหตุการณ์เริ่มจากความพยายามทำให้ห้องปฏิบัติการดูเป็นระเบียบเรียบร้อยและปลอดภัยมากขึ้น (อันหลังนี้ขอใส่ ????? หลายตัวหน่อย) ด้วยการจัดระบบท่อระบายแก๊สขาออกจากอุปกรณ์ทดลองต่าง ๆ (พวก micro reactor ชนิด packed bed) ให้ระบายเข้าสู่ท่อแขนง ก่อนไหลเข้าสู่ท่อหลัก (เส้นสีดำในรูปที่ ๑) และไปยังท่อระบายแก๊ส (เส้นสีน้ำเงิน) ของตู้ดูดควัน (หรือที่เรียกว่า hood) เพื่อใช้พัดลมดูดอากาศของตู้ดูดควันดึงเอาแก๊สต่าง ๆ นั้นออกไปปล่อยทิ้งที่ปากปล่องตู้ควันบนดาดฟ้าอาคาร
 

ตอนแรกที่ทำการติดตั้งระบบนั้น ปลายท่อแขนงทั้ง ๓ ท่อเป็นปลายปิด มีจุดสำหรับรับแก๊สจากอุปกรณ์ทดลองต่าง ๆ เข้าทางด้านข้าง (ลูกศรสีเขียวในรูปที่ ๑) จุดไหนไม่ได้ใช้งานก็จะมีปลั๊กอุดเอาไว้
 

ระบบนี้เมื่อเริ่มการใช้งานหลังสร้างเสร็จก็พบปัญหาทันที ผลจากแรงดูดที่สูดของพัดลมดูดอากาศนั้นทำให้ความดันในท่อรับแก๊สนั้นลดต่ำลงมาก จนเกิดปัญหาในการควบคุมอัตราการไหลของแก๊สที่ป้อนเข้าระบบทดลองเนื่องจากด้านขาออกมีความดันที่ต่ำมากเกินไป (ปรกติอัตราการไหลของแก๊สที่ใช้ในการทดลองก็ไม่ได้สูงอะไรนัก) เนื่องจากในระบบเดิมนั้นปรับตั้งอัตราการไหลโดยให้ความดันต้านด้านขาออกของระบบทดลองคือความดันบรรยากาศ ก็เลยจำเป็นต้องมีการแก้ไขระบบ

การแก้ไขที่มีการทำไปนั้นคือ 
  

(ก) มีการติดตั้งท่อรับอากาศจากภายนอกเพิ่ม ๑ ตำแหน่ง (เส้นสีแดงในรูปที่ ๑) โดยมีการติดตั้ง damper คุมปริมาณอากาศที่จะรับจากภายนอก 
 

(ข) เปลี่ยนจาก cap ปิดปลายท่อมาเป็น damper ๑ ตำแหน่งที่ปลายท่อแขนงตัวที่อยู่ไกลสุดเพื่อรับอากาศจากภายนอกเข้า และ 
  

(ค) ติดตั้ง damper ณ ตำแหน่งก่อนบรรจบท่อระบายแก๊สหลักของตู้ดูดควัน เพื่อควบคุมแรงดูด (ดูรูปที่ ๑-๔ ประกอบ)
 

แต่ดูเหมือนว่าปัญหาจะยังไม่หมด จากรูปที่ร่างมาให้ดู พอจะมองออกไหมครับ

รูปที่ ๑ แผนผังระบบท่อรับแก๊สจากอุปกรณ์ทดลอง หลังการดัดแปลงระบบด้วยการติดตั้งท่อรับอากาศจากภายนอกเพิ่ม (เส้นสีแดง) และติดตั้ง damper ปรับปริมาณอากาศเพิ่มเติม ๓ ตำแหน่ง

รูปที่ ๒ damper ที่ติดตั้งเพิ่มเติมเพื่อรับอากาศจากภายนอกและปรับแรงดูดเข้าสู่ท่อระบายแก๊สของตู้ดูดควัน

รูปที่ ๓ ปลายท่อของท่อแขนงด้านที่ไกลสุดมีการติดตั้ง damper เข้าแทน cap ที่ปิดปลายอยู่

รูปที่ ๔ ปลายท่อแขนงอีก ๒ ท่อนั้นยังคงเป็น cap สวมปิดปลายท่อเหมือนเดิม

การออกแบบตู้ดูดควันที่ใช้กันในห้องปฏิบัติการเคมีนั้นผู้ออกแบบจะต้องคำนึงถึงอัตราการไหลของอากาศที่ไหลเข้าสู่ตัวตู้เสมอ ไม่ว่าประตูหน้าตู้นั้นจะเปิดกว้างหรือปิดเกือบสนิท โดยจะต้องพยายามให้ความเร็วของอากาศที่ไหลเข้านั้นไม่เร็วเกินไปและไม่ช้าเกินไป และอัตราเร็วดังกล่าวควรต้องสม่ำเสมอให้มากที่สุดไม่ว่าประตูตู้จะเปิดกว้าง (ที่สามารถทำให้ความเร็วอากาศที่ไหลเข้าลดลง) หรือปิดเกือบสนิท (ที่สามารถทำให้ความเร็วอากาศที่ไหลเข้าเพิ่มสูงขึ้น) วิธีการหนึ่งที่ใช้กันคือการมีช่องทางรับอากาศเข้าจากภายนอกที่ไม่ได้ผ่านทางประตูตู้ ซึ่งตรงนี้ขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบแต่ละราย (ถ้าเป็นตู้ควันที่ใช้ในห้องปรับอากาศยิ่งต้องคำนึงอีกว่าจะเอาอากาศชดเชยมาจากไหนที่จะไม่ทำให้มีการดึงเอาอากาศในห้องออกไปทิ้งมากเกินไป ไม่เช่นนั้นระบบปรับอากาศจะทำงานไม่ไหว)

ระบบนี้ตอนแรกที่ผมไปเห็นหลังสร้างเสร็จใหม่ ๆ ผมก็ได้เปรยเอาไว้กับนิสิตที่ทำการทดลองว่าน่าจะมีปัญหาในการใช้งาน และมันก็เกิดขึ้นจริง ประเด็นที่ผมมองคือปลายท่อแขนง "ทั้ง ๓ ท่อ" นั้นควรมีการติดตั้งวาล์วหรือ damper เพื่อให้มีอากาศไหลเข้าทางปลายท่อ "ทั้ง ๓ ท่อ" เพื่อใช้ในการปรับแรงดูด กล่าวคือถ้าพบว่าแรงดูดในเส้นท่อแขนงเส้นใดสูงเกินไป ก็ให้เปิดช่องรับอากาศให้มากขึ้น ถ้าแรงดูดในเส้นใดต่ำเกินไป ก็ให้ปิดช่องรับอากาศให้เล็กลง และถ้าพบว่าแม้จะเปิดช่องรับอากาศจนกว้างสุดแล้ว แรงดูดก็ยังมากเกินไป ในกรณีนี้ต้องมีการติดตั้งท่อรับอากาศจากภายนอกเข้ามาเสริม (แบบเส้นสีแดงในรูปที่ ๑) นอกจากนี้การมีแก๊สไหลเข้าทางปลายท่อแขนงทั้ง ๓ ท่อตลอดเวลายังช่วงป้องกันไม่ให้เกิดการแพร่ย้อนของแก๊สที่ระบายมาจากท่อแขนงเส้นหนึ่งเข้าไปในท่อแขนงเส้นอื่น