หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
ตอนนี้จะเป็นส่วนของข้อ 3.3.1 ถึง 3.3.2.2.1 ซึ่งเป็นการระบุสิ่งที่พึงมีในการระบายความดัน
หัวข้อ 3.3.1 General (รูปที่ ๑) กล่าวว่าเป็นการระบุสาเหตุของการเกิดความดันสูงเกินและเกิดสุญญากาศ (ดูหัวข้อ 3.2) ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ และการระบุขนาดความต้องการในการระบายสำหรับแต่ละกรณี แนวทางที่ให้จะช่วยในการระบุขนาดความสามารถในการระบายที่ต้องมีสำหรับสภาวะที่สามารถพบเจอทั่วไปดังนี้
(a) การระบายเข้าภายในอันเป็นผลเกิดจากการไหลออกจากถังของของเหลวด้วยอัตราการไหลออกสูงสุด (ผลของการถ่ายโอนของเหลว)
(b) การระบายเข้าภายในอันเป็นผลจากการหดตัวและการควบแน่นของไอ ที่เกิดจากอุณหภูมิของที่ว่างของไอที่มีการลดลงมากที่สุด (ผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ)
(c) การระบายออกสู่ภายนอกอันเป็นผลเกิดจากการไหลเข้าถังของของเหลวด้วยอัตราการไหลเข้าสูงสุด (ผลของการถ่ายโอนของเหลว)
(d) การระบายออกสู่ภายนอกอันเป็นผลจากการขยายตัวและระเหยของของเหลว ที่เกิดจากอุณหภูมิของที่ว่างของไอที่มีการเพิ่มขึ้นมากที่สุด (ผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ)
(e) การระบายฉุกเฉินอันเป็นผลจากการได้รับความร้อนจากเปลวไฟ
เมื่อต้องทำการระบุความสามารถในการระบายที่ต้องมี ควรต้องมีการพิจารณาความสามารถในการระบายสูงสุดจาก (ก) กรณีใดเพียงกรณีเดียวที่ต้องการความสามารถในการระบายสูงสุด หรือ (ข) การรวมกันของหลายกรณีที่มีความเป็นไปได้แบบสมเหตุสมผล โดยอย่างน้อยคือควรมีการรวมกันระหว่างผลของการถ่ายโอนของเหลวกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิร่วมกัน ในการระบุความสามารถในระบายเข้าหรือออกจากถัง
ย่อหน้าข้างบนตรงนี้อ่านดูแล้วดูเหมือนว่าข้อ (ก) ที่บอกว่าดูเพียงเงื่อนไขเดียว ข้อความสุดท้ายที่บอกว่าให้พิจารณาอย่างน้อยสองเงื่อนไขร่วมกันน่าจะขัดแย้งกัน ตรงนี้ถ้าลองพิจารณาความสามารถในการระบายออกในกรณีของถังเก็บของเหลวไวไฟ ซึ่งมีโอกาสที่ถังนั้นจะถูกไฟคลอกได้ มันก็มีความเป็นไปได้ที่กรณี (e) เพียงกรณีเดียวจะมากกว่าผลรวมของการไหลของของเหลวเข้าถังด้วยอัตราการไหลสูงสุด และของเหลวที่ไหลเข้าถังนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าของเหลวที่อยู่ในถัง (คือกรณี (c) และ (d) รวมกัน) แต่ถ้าเป็นกรณีของถังที่เก็บของเหลวที่ไม่ติดไฟหรือไม่ไวไฟ โอกาสที่จะเกิดกรณี (e) นั้นคงจะต่ำ ทำให้มีการกล่าวว่าให้พิจารณาถึงความเป็นไปได้แบบสมเหตุสมผล ดังนั้นในกรณีหลังนี้คงต้องพิจารณากรณี (c) และ (d) ร่วมกันเป็นหลัก
ย่อหน้าถัดมาบอกว่า "ยกเว้น" กรณีของถังเก็บที่มีระบบทำความเย็น เป็นเรื่องปรกติในทางปฏิบัติที่จะพิจารณาเพียงแค่ความสามารถในการระบายเข้ารวมในการกำหนดความสามารถในการระบาย กล่าวคือจะไม่นำเอาสถานะการณ์ที่ทำให้เกิดการระบายเข้าจากเหตุการณ์อื่นในหัวข้อ 3.2.5 มาร่วมพิจารณาว่าจะเกิดขึ้นพร้อมกับการระบายเข้าตามปรกติ (ไม่ได้แปลว่ามันจะไม่เกิด แต่เป็นไม่น่าจะเกิดพร้อมกัน) แนวทางพิจารณานี้ถือว่าสมเหตุสมผลเนื่องผลการระบายเข้าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมินั้นเป็นสภาวะที่รุนแรงและไม่กินเวลานาน
ย่อหน้าสุดท้ายกล่าวถึงการพิจารณาความสามารถในการระบายออก ให้พิจารณาเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่บรรยายไว้ในหัวข้อ 3.2.5 ว่าสามารถเกิดร่วมกับการระบายออกตามปรกติ (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศและการป้อนของเหลวเข้าถัง) ได้หรือไม่
ตรงนี้ขอทบทวนนิดนึง คือช่องทางการระบายเข้ากับระบายออกนั้นบางทีก็เป็นช่องทางเดียวกัน เช่นเป็นท่อ vent ท่อหนึ่งที่ยอมให้ทั้งอากาศภายนอกไหลเข้าถัง และไอภายในถังไหลออก ในกรณีเช่นนี้ก็ต้องคำนวณว่าสำหรับการระบายออกสูงสุดแล้วท่อควรมีขนาดเท่าใด และสำหรับการระบายเข้าสูงสุดแล้วท่อควรมีขนาดเท่าใด ตัวไหนต้องการท่อที่มีขนาดใหญ่กว่าก็ใช้ตัวนั้น พวกวาล์วหายใข (Breather valve หรือ Pressure-Vacuum valve) ช่องทางระบายออกและระบายเข้าเป็นคนละช่องทางกัน
ต่อไปเป็นหัวข้อ 3.3.2 (รูปที่ ๒) เป็นหัวข้อเกี่ยวกับการคำนวณความสามารถในการไหลที่ต้องมีสำหรับการระบายเข้า-ออกตามปรกติ
หัวข้อ 3.3.2.1 General กล่าวว่าวิธีคำนวณในหัวข้อ 3.3.2.1 นี้อิงจากการคำนวณทางวิศวกรรม ข้อสมมุติต่าง ๆ ที่วิธีการคำนวณอิงอยู่นั้นอยู่ในภาคผนวก E เพื่อความเข้าใจรายละเอียดการคำนวณมากขึ้นให้ดูเอกสารอ้างอิง [21] และ [22]
ในอีกทางเลือกหนึ่งนั้นวิธีการคำนวณอัตราการระบายออกและการระบายเข้าอาจอิงจากวิธีการที่ได้บรรยายไว้ในภาคผนวก A เมื่อถังดังกล่าวมีการใช้งานที่เป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ในภาคผนวก A ดังนั้นจึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ใช้ที่ต้องเป็นผู้ระบุวิธีการคำนวณขนาดเพื่อการระบายสำหรับถังใหม่หรือถังที่มีอยู่เดิม (คือถังที่มีอยู่เดิมเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงการใช้งาน เช่นเปลี่ยนขนาดปั๊มที่ทำให้ป้อนของเหลวเข้าถังหรือสูบของเหลวออกจากถังได้เร็วขึ้น ก็ต้องมีการตรวจสอบด้วยว่าระบบระบายเดิมนั้นเพียงพอหรือไม่)
หัวข้อ 3.3.2.2 (รูปที่ ๓) ความสามารถในการไหลที่ต้องมีในกรณีของการเติมและการสูบของเหลวออก เริ่มจากหัวข้อ 3.2.2.2.1 ที่เป็นเรื่องของการระบายออก โดยในการคำนวณนั้นไอ/แก๊สที่ถูกแทนที่จะอยู่ที่สภาวะความดันและอุณหภูมิที่แท้จริงของที่ว่างของไอในถังเก็บ อัตราการไหลออกจะถูกเปลี่ยนไปเป็นเทียบเท่ากับอัตราการไหลออกที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" (สำหรับถังที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC หรือ 120ºF) ภาคผนวก D.9 ให้ข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับวิธีการการเปลี่ยนหน่วยนี้
ในภาคผนวก D.12 ใช้คำว่า "normal condition" สำหรับ SI Unit ที่อุณหภูมิ 0ºC ความดัน 101.325 kPa โดยในหัวข้อ D.13 ใช้คำว่า 'standard condition" สำหรับ USC unit ( (United States customary units)) ที่อุณหภูมิ 60ºF ความดัน 14.696 psia
ข้อ (a) เป็นการคำนวณในกรณีของ "Nonvolatile liquids" หรือของเหลวที่มีความดันไอเท่ากับหรือต่ำกว่า 5.0 kPa หรือ 0.73 psi ความสัมพันธ์ที่สภาวะอุณหภูมิและการทำงานจริงระหว่างอัตราการระบายแก๊สออก (Vop) ในหน่วย SI และอัตราการเติมของเหลวเข้าถังสูงสุด (Vpf) ในหน่วย SI เช่นกัน เป็นไปตามสมการที่ (1) ซึ่งจะเห็นว่ามันเท่ากัน ในสมการที่ (1) หน่วยวัดปริมาตรของเหลวและแก๊สนั้นเป็นหน่วยเดียวกัน (m3/hr)
คือในกรณีของของเหลวที่มีความดันไอต่ำ เราถือได้ว่าที่ว่างเหนือของเหลวคืออากาศหรือแก๊สที่ใช้ปกคลุมผิวของเหลว ถ้ามีของเหลวป้อนเข้ามา 1 m3 ก็ต้องระบายอากาศหรือแก๊สเหนือผิวของเหลวออกไป 1 m3 ด้วย
ความสัมพันธ์ที่สภาวะอุณหภูมิและการทำงานจริงระหว่างอัตราการระบายแก๊สออก (Vop) ในหน่วย USC (ft3/hr) และอัตราการเติมของเหลวเข้าถังสูงสุด (Vpf) (U.S. gal/hr) เป็นไปตามสมการที่ (2) จะเห็นว่ามีตัวเลข 8.02 ที่เป็นตัวแปลงหน่วยจาก U.S. gal /min ให้กลายเป็น ft3/hr โผล่เพิ่มเติม
ข้อ (b) เป็นกรณีของ "Volatile liquids" หรือของเหลวที่มีความดันไอสูงเกินกว่า 5.0 kPa หรือ 0.73 psi ความสัมพันธ์ที่สภาวะอุณหภูมิและการทำงานจริงระหว่างอัตราการระบายแก๊สออก (Vop) ในหน่วย SI และอัตราการเติมของเหลวเข้าถังสูงสุด (Vpf) ในหน่วย SI เช่นกัน เป็นไปตามสมการที่ (3) จะเห็นว่าต้องมีอัตราการระบายออกที่สูงกว่าเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงสมดุลระหว่างของเหลวและไอภายในถัง
ของเหลวที่มีความดันไอสูง (ของเหลวที่ระเหยง่าย) ถ้าอยู่ในที่ที่ไม่มีที่ว่างเหนือผิวของเหลวมันจะไม่มีการระเหย ของเหลวที่อยู่ในท่อที่มีของเหลวอยู่เต็มและอยู่ภายใต้ความดัน เมื่อไหลเข้ามาในถังที่มีที่ว่างเหนือผิวของเหลว ของเหลวนั้นจึงเกิดการระเหย ทำให้มีไอของเหลวมากขึ้นในถัง ดังนั้นความดันในถังจะเพิ่มขึ้นจากการที่ปริมาตรที่ว่างเหนือผิวของเหลวลดต่ำลง และไอของเหลวที่ระเหยเพิ่มเติม ทำให้ต้องการความสามารถในการระบายออกที่สูงกว่าของเหลวที่ไม่ระเหย
ความสัมพันธ์ที่สภาวะอุณหภูมิและการทำงานจริงระหว่างอัตราการระบายแก๊สออก (Vop) ในหน่วย USC (ft3/hr) และอัตราการเติมของเหลวเข้าถังสูงสุด (Vpf) (U.S. gal/hr) เป็นไปตามสมการที่ (4) จะเห็นว่ามีตัวเลข 16.04 ที่เป็นผลคูรระหว่างตัวแปลงหน่วยจาก U.S. gal /min ให้กลายเป็น ft3/hr (8.02) และความสามารถในการระบายที่ต้องเพิ่มขึ้น 2 เท่า
ข้อ (c) เป็นกรณีของของเหลวทีเกิดการแฟลช (flashing) ได้ ในกรณีนี้จะเกิดไอเป็นจำนวนมากเมื่อของเหลวนั้นไหลเข้าถัง การแฟลชนี้จะเกิดเมื่อความดันไอของของเหลวที่ไหลเข้าถังนั้นสูงกว่าความดันทำงานของถัง ของเหลวบางชนิดสามารถเกิดการแฟลชได้ถ้าของเหลวนั้นมีอุณหภูมิสูง (คือตอนไหลอยู่ในท่อนั้นมันมีความดัน แต่พอหลุดพ้นท่อเข้ามาในถังความดันจะลดลง ทำให้ส่วนที่เป็นของเหลวภายใต้ความดันระเหยกลายเป็นไอออกมา) หรือในกรณีที่ของเหลวนั้นมีแก๊สละลายอยู่ เมื่อความดันลดต่ำลง แก๊สที่อยู่ในของเหลวก็จะระเหยออกมา (แบบเดียวกับน้ำอัดลมที่ไม่เย็น พอเปิดขวดก็จะมีเสียงแก๊สพุ่งออกมา) ในกรณีนี้ให้ทำการคำนวณ flash calculation และเพิ่มความสามารถในการระบายออก
รูปที่ ๖ หัวข้อ 3.3.2.2.2
ข้อสุดท้ายของหัวข้อ 3.3.2.2 คือข้อ 3.3.2.2.2 (รูปที่ ๖) คือการระบายเข้า พึงสังเกตว่าข้อนี้ไม่มีการแบ่งแยกว่าจองเหลวนั้นมีความดันไอสูงแค่ไหน
สมการที่ (5) เป็นอัตราการไหลเข้าของ "อากาศ" ซึ่งกำหนดให้เท่ากับอัตราการดึงของเหลวออกจากถังสูงสุดในหน่วย m3/hr ทั้งของเหลวและอากาศ (ก็ต้องไปหาว่าปั๊มที่ใช้สูบของเหลวออกจากถังนั้นสูบของเหลวออกได้เร็วสุดเท่าใด) ส่วนสมการที่ (6) นั้นหน่วยของอากาศเป็น ft3/hr ในขณะที่ของเหลวเป็น US gallon ก็เลยต้องมีตัวเลขสำหรับแปลงหน่วย
ตอนท้ายของหัวข้อนี้กล่าวไว้ว่า โดยทั่วไปในทางปฏิบัติจะสมมุติว่าอากาศนั้นอยู่ที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" ที่เขาระบุไว้สองคำนั้นไม่ได้แปลว่ามันเป็นคำที่ใช้แทนกันได้ เพราะมันมีอยู่เหมือนกันว่ามันเป็นสภาวะที่ "แตกต่างกัน" ดังนั้นเพื่อป้องกันการเข้าใจผิด จึงควรต้องมีการกำหนดไว้ชัดเจน
สมการที่ (D.38) ในภาคผนวก D.10 (รูปที่ ๗ ข้างล่าง) ใช้สำหรับเปลี่ยนค่าอัตราการไหลโดยปริมาตรระหว่างสองสภาวะนี้
รูปที่ ๗ สมการสำหรับเปลี่ยนค่าอัตราการไหลระหว่างสภาวะ "normal" กับสภาวะ "standard"
และถ้าใช้แก๊สอื่นในการป้องกันการเกิดสุญญากาศ ก็อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนหน่วยให้เทียบเท่ากับอัตราการไหลของอากาศ ตรงจุดนี้ให้ดูภาคผนวก D.9 เพิ่มเติม
ตรงนี้ขออธิบายเพิ่มเติม สมการที่ให้มานั้นเป็นสมการสำหรับการคำนวณการไหลเข้าของอากาศ ในบางกรณีนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้ามาในถัง (เช่นเป็นเพราะถังนั้นบรรจุของเหลวไวไฟ หรือลดการปนเปื้อนจากสิ่งที่แขวนลอยอยู่ในอากาศ) ก็จะใช้การป้อนแก๊สอื่น (เช่นไนโตรเจน) เข้าไปแทน ที่นี้สำหรับช่องเปิดที่มีขนาดคงที่และผลต่างความดันระหว่างสองฝั่งของช่องเปิดที่เท่ากัน อัตราการไหลของแก๊สผ่านช่องเปิดจะขึ้นอยู่กับการขยายตัวและความหนาแน่นของแก๊สนั้นด้วย (พารามิเตอร์ความหนาแน่นอาจมาในรูปของน้ำหนักโมเลกุลหรือ Reynold's number (Re) ในสมการคำนวณ)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น