หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
พักเขียนเรื่องนี้ไปนาน ตอนนี้ไม่มีเรื่องอื่นจะเขียน ก็เลยขุดเอาเรื่องนี้มาเขียนต่อ โดยตอนนี้จะเป็นส่วนของหัวข้อ 3.3.2.3 ที่เกี่ยวกับการระบายความดันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสภาพแวดล้อมภายนอก (รูปที่ ๑)
ถังที่บรรจุของเหลวที่อุณหภูมิห้องและตากแดดอยู่กลางแจ้งนั้น อุณหภูมิผิวโลหะที่อยู่ต่ำกว่าระดับผิวของเหลวจะต่ำกว่าอุณหภูมิของผิวโลหะที่อยู่เหนือผิวของเหลว ทั้งนี้เป็นเพราะของเหลวมีค่าความจุความร้อนสูงกว่าไอ ตรงนี้ถ้าเอาหลังมือไปสัมผัสก็สามารถบอกระดับของเหลวในถังได้ (เคยทำมาเหมือนกันกับถังที่ไม่ได้มีขนาดใหญ่มาก
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสภาพแวดล้อมในบ้านเราในแต่ละวันนั้น ถ้าเป็นในทิศทางเพิ่มขึ้นก็จะเป็นแบบค่อย ๆ เป็นค่อยไป แต่ถ้าเป็นในทิศทางที่ลดลงมันมีโอกาสที่จะเกิดแบบลงอย่างรวดเร็วได้ เช่นกรณีอากาศร้อนอบอ้าวก่อนฝนตกหนัก ที่จะทำให้ไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวในถังเก็บมีอุณหภูมิสูง แต่พอฝนตกลงมา น้ำฝนจะไปลดอุณหภูมิผนังถังให้ต่ำลงเร็ว อุณหภูมิของไอและของเหลวในถังก็จะลดลงรวดเร็วได้ (ไอที่มีอุณหภูมิลดลง ปริมาตรจะลดลง ของเหลวที่มีอุณหภูมิลดต่ำลง อัตราการระเหยก็จะลดลง)
ข้อ 3.3.2.3.2 เป็นเรื่องการระบาย "อากาศ" ออกจากถังเมื่ออุณหภูมิสภาพแวดล้อมเพิ่มขึ้น อัตราการระบายออกในหน่วย SI คำนวณได้จากสมการที่ (7) ส่วนสมการที่ (8) นั้นเป็นกรณีของหน่วย USC ในสมการที่ (7) และ (8) มีการกล่าวถึงค่า Y ที่เป็นค่าที่ขึ้นอยู่กับเส้นละติดจูด (เส้นรุ้ง) ของตำแหน่งถังที่ตั้งอยู่ กล่าวคือถ้าตำแหน่งนั้นอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ค่า Y ก็จะสูงกว่าตำแหน่งที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตร (ก็ใกล้เส้นศูนย์สูตรมันเป็นเขตอากาศอบอุ่นกว่า) และยังมีค่า R ที่เป็นตัวปรับสำหรับการมีฉนวนหุ้ม กล่าวคือถังที่มีฉนวนหุ้มจะมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าถังที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ส่วน R ควรมีค่าเท่าใดนั้นเขาให้ไปดูที่สมการที่ (11) และ (12) ที่อยู่ในหัวข้อ 3.3.2.4
(หมายเหตุ : อัตราการไหลของแก๊สยังขึ้นอยู่กับ "ความหนาแน่นของแก๊ส" ที่แปรผันตามน้ำหนักโมเลกุลของแก๊ส ที่ขนาดช่องเปิดเท่ากันและผลต่างความดันเท่ากัน แก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าจะมีอัตราการไหลโดยปริมาตรต่ำกว่า)
รูปที่ ๒ สมการที่ใช้ในการคำนวณอัตราการระบายอากาศออกจากถัง
ข้อ 3.3.2.3.3 (รูปที่ ๓) เป็นกรณีของการระบายอากาศเข้าไปในถังเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง สมการที่ (9) เป็นหน่วย SI ส่วนสมการที่ (10) เป็นหน่วย USC พึงสังเกตว่าสองสมการนี้มีหน้าตาแบบเดียวกับสมการที่ (7) และ (8) แต่ต่างกันตรงที่เลขยกกำลังของค่าปริมาตรถังที่มีค่า 0.7 (ของสมการที่ (7) และ (8) มีค่า 0.9) และใช้ค่า C ที่ไม่เพียงแค่ขึ้นกับตำแหน่งเส้นรุ้งที่ตั้งถัง แต่ยังขึ้นกับค่า "ความดันไอ" ของของเหลวที่บรรจุอยู่ในถังด้วย โดยตารางที่ 2 แสดงค่า C ที่เทียบกับค่าความดันไอของเฮกเซน (Hexane C6H14)
ในกรณีของถังบรรจุของเหลวไวไฟที่มีความดันไอสูง เวลาที่ความดันในถังสูงขึ้นไอระเหยของของเหลวไวไฟนั้นจะถูกระบายออกมานอกถัง ถ้าภายนอกเป็นที่ว่างและมีการระบายอากาศที่ดี โอกาสที่ไอระเหยนั้นจะสะสมจนถึงความเข้มข้นที่ระเบิดได้นั้นจะต่ำ แต่ในกรณีของความดันในถังลดต่ำลง ถ้าเห็นว่าการยอมให้อากาศไหลเข้าไปในถังนั้นทำให้เกิดความเสี่ยงที่จะเกิดไอผสมที่ระเบิดได้อยู่ภายในถัง ก็ต้องใช้การป้อนแก๊สเฉื่อยตัวอื่นเข้าไปแทน ดังนั้นในหัวข้อนี้จึงมีการระบุด้วยว่าถ้ามีการใช้แก๊สชนิดอื่นแทนอากาศ ก็ต้องคำนวณอัตราการไหลให้เทียบเท่ากับอากาศด้วย (ให้ไปดูที่ภาคผนวก D)
รูปที่ ๓ สมการที่ใช้สำหรับการระบายอากาศเข้าถัง
ข้อ 3.3.2.4 (รูปที่ ๔) เป็นสมการคำนวณพารามิเตอร์ในกรณีของถังที่มีการหุ้มฉนวน (เพื่อนำไปใช้ในสมการที่ (7)-(10)) โดยสมการที่ (11) เป็นกรณีของถังที่หุ้มฉนวนเต็มถัง (ทั้งผนังและหลังคา) ส่วนสมการที่ (12) เป็นกรณีของถังที่หุ้มฉนวนบางส่วน จะเห็นว่าในสมการที่ (12) นั้นต้องคำนวณค่ากรณีของถังที่มีการหุ้มฉนวนทั้งหมดก่อน (ค่า Rin จากสมการที่ (11)) เพราะต้องนำค่านั้นมาใช้ในสมการที่ (12)
รูปที่ ๔ ค่าพารามิเตอร์ปรับแก้สำหรับถังที่มีการหุ้มฉนวน
รูปที่ ๕ เป็นสมการคำนวณค่า reduction factor ของถังที่มีผนังสองชั้นโดยจะใช้ค่า Rc แทนค่า Ri ในสมการที่ (7)-(10) (รูปที่ ๕) รูปที่ ๖ เป็นตัวอย่างโครงสร้างของถังบรรจุของเหลวที่มีผนังสองชั้น พึงสังเกตว่าระดับความสูงของผนังชั้นนอก (ที่ในรูปเรียกว่า safety wall) ไม่จำเป็นต้องสูงเท่ากับของผนังชั้นใน ด้วยเหตุนี้ในสมการที่ (12) จึงต้องมีการคำนวณสัดส่วนพื้นที่ผิวที่ถูกปิดคลุมด้วยผนังนั้นนอกต่อพื้นที่ผิวตั้งหมด (พื้นที่ส่วนลำตัวและหลังคารวมกัน) ช่องว่างระหว่างผนังด้านใน (ที่สัมผัสของเหลว) กับผนังด้านนอกอาจเป็นที่ว่างหรือมีวัสดุฉนวนความร้อนเติมเต็มอยู่ กระติกน้ำร้อน/น้ำเย็นที่เราใช้กันอยู่ก็เป็นตัวอย่างของภาชนะบรรจุของเหลวที่เป็นผนังสองชั้น โดยที่ว่างระหว่างกลางมักจะเป็นสุญญากาศ
สำหรับตอนนี้คงจะจบเพียงแค่นี้ หัวข้อต่อไปจะเป็นกรณีของการระบายความดันเมื่อเกิดเหตุเพลิงไหม้
(รูปจาก https://sarrz.com/product_line/vertical_tanks/double_wall_vertical_tanks.html)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น