API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๓๑) MO Memoir : Sunday 12 July 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ตอนนี้เป็นส่วนของภาคผนวก G และเป็นตอนจบของบทความชุด API 2000 นี้

ภาคผนวก G เป็นการอธิบายความแตกต่างในการระบายอากาศเข้าถังเก็บระหว่างการใช้วิธีการทั่วไปและวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A

หัวข้อ G.1 เรื่องทั่วไป กล่าวว่ามาตรฐานนี้ให้วิธีการคำนวณอัตราการไหลเข้าถังเก็บในกรณีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไว้ ๒ วิธีการด้วยกัน คือวิธีแรกคือวิธีการทั่วไปที่ให้ไว้ในหัวข้อ (3.3.2.1) และวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A ภาคผนวกนี้อธิบายว่าทำไมวิธีการทั้งสองจึงให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

รูปที่ ๑ เริ่มภาคผนวก G

หัวข้อ G.2 เป็นเรื่องของสมการ

การระบายอากาศเข้าถังโดยมีฉากทัศน์ที่ว่าถังนั้นเย็นลงทันทีอันเป็นผลจากฝนตก สามารถใช้สมการ (G.1) ในการคำนวณหาค่าการระบายอากาศเข้าถังอันเป็นผลจากอุณหภูมิที่ลดลงได้ โดยที่

V_T คือปริมาตรของถัง ในหน่วยลูกบาศก์เมตร

T₀ คืออุณหภูมิเริ่มต้นของแก๊ส ในหน่วยเคลวิน

dT/dt คืออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างของถัง ในหน่วยเคลวินต่อชั่วโมง

คืออัตราการไหลเข้าของอากาศภายนอก ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง

และเพื่อจะคำนวณอัตราการไหลเข้าของอากาศ จำเป็นต้องระบุอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (dT/dt) ของไอที่อยู่ในที่ว่างของถัง ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้คำนวณได้โดยใช้สมการ (G.2) โดยที่

 รูปที่ ๒ สมการต่าง ๆ

V(dot) คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนด้วยการพา ในหน่วย วัตต์ต่อ (ตารางเมตร.เคลวิน) (โดยทั่วไปจะมีค่าเป็น 4 หรือ 5 วัตต์ต่อ (ตารางเมตร.เคลวิน)

T คืออุณหภูมิของตัวกลาง ในหน่วยเคลวิน

T_wall คืออุณหภูมิของผนังถัง ในหน่วยเคลวิน

c_p คือค่าความจุความร้อนที่ความดันคงที่ (ของส่วนที่ว่างส่วนที่เป็นไอ)

r คือความหนาแน่นของตัวกลาง (คือที่ว่างส่วนที่เป็นไอ)

surface คือพื้นที่การถ่ายเทความร้อน ซึ่งนำเอาพื้นที่ผิวทั้งหมดของถัง (ลำตัวและหลังคา) ยกเว้นส่วนก้นถัง ในหน่วยตารางเมตร

volume คือปริมาตรส่วนที่เป็นไอภายในถัง (คิดในกรณีถังเปล่า) ในหน่วยลูกบาศก์เมตร

รูปที่ ๓ ตาราง G.1 และรูป G.1

สมการ (G.2) แสดงให้เห็นว่านอกเหนือไปจากค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (V(dot)) และคุณสมบัติของที่ว่างส่วนที่เป็นไอแล้ว (c_p และ r) อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (dT/dt) ยังได้รับผลกระทบจากอัตราส่วนพื้นที่ต่อปริมาตรของถังเก็บ จากค่าที่สมการ (G.2) ได้ให้ไว้ ถังที่มีขนาดเล็กจะมีอัตราการเย็นตัวสูงกว่าถังที่มีขนาดใหญ่กว่า ตาราง G.1 (รูปที่ ๓) ที่ใช้กับถังหลังคาเรียบนั้นแสดงให้เห็นว่าถังขนาดเล็กมีอัตราส่วนพื้นที่ต่อปริมาตรสูงกว่าถังที่มีขนาดใหญ่ ในตัวอย่างที่แสดงไว้ในตาราง G.1 ถังขนาดเล็ก (ความจุ 811 ลูกบาศก์เมตร) มีค่าอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรประมาณ 3.7 เท่าของถังที่มีขนาดใหญ่ที่สุด (41,900 ลูกบาศก์เมตร) นอกจากนี้อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตร (S/V) ยังขึ้นอยู่กับค่าอัตราส่วนความสูง (H) ต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (D) เพียงเล็กน้อย สำหรับถังหลังคารูปกรวย ความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันนี้ก็สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ ดังแสดงไว้ในรูป G.1

หัวข้อ G.3 (รูปที่ ๔) เป็นส่วนของข้อสมมุติ

ข้อสมมุติที่เฉพาะเจาะจงที่ใช้ในวิธีการทั้งสองได้แสดงไว้ในตาราง G.2 (พึงสังเกตว่าวิธีการในภาคผนวก A แยกออกเป็นสองส่วนคือ ส่วนของถังขนาดเล็กและส่วนของถังขนาดใหญ่

รูปที่ ๔ ข้อสมมุติ

หัวข้อ G.4 (รูปที่ ๕ และ ๖) เป็นส่วนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของส่วนที่เป็นไอที่อยู่เหนือผิวของเหลว

วิธีการในภาคผนวก A ใช้การสมมุติที่ว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีค่าคงที่ (dT/dt = 56 เคลวินต่อชั่วโมง) สำหรับถังขนาดเล็ก (ปริมาตรไม่เกิน 3,180 ลูกบาศก์เมตร) และมีค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงเปลี่ยนไปสำหรับถังที่มีขนาดใหญ่กว่า 3,180 ลูกบาศก์เมตรแต่ไม่เกิน 30,000 ลูกบาศก์เมตร (วิธีการในภาคผนวก A ใช้ไม่ได้กับถังที่มีขนาดใหญ่กว่า 30,000 ลูกบาศก์เมตร กล่าวอีกนัยหนึ่งคืออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวิธีการทั่วไปนั้นอิงอยู่บนการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์อย่างละเอียด

อัตราการระบายอากาศเข้าถังนั้นจะเปลี่ยนไปตามเวลา อัตราการระบายอากาศเข้าสูงสุดจะเกิดเมื่ออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของที่ว่างส่วนที่เป็นไอนั้นมีค่าสูงสุด สิ่งนี้มักเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่นาทีแรกหลังฝนเริ่มตก รูป G.2 (รูปที่ ๕) แสดงอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดสำหรับช่วงของปริมาตรถังเก็บที่อิงอยู่บนวิธีการทั้งสอง เส้นสีดำทึบเป็นผลการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์ (วิธีการทั่วไป) ที่กระทำต่อถังที่มีค่าอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 2 และ 0.2 ข้อสมมุติอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดที่ใช้ในภาคผนวก A แสดงไว้ด้วยเส้นทึบสีแดงในรูป G.2 ความแตกต่างในค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดที่ทำนายได้เป็นเหตุผลหลักที่ว่าทำไมวิธีการทั่วไปจึงให้ค่าภาระการไหลเข้าของอากาศนั้นสูงกว่าวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A

ผลการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์ด้วยวิธีการทั่วไปสามารถประมาณได้ด้วยสมการ G.3 โดยที่ C มีค่าเท่ากับ 5 (ดูรูป G.3) สมการนี้คือสมการที่ถูกระบุไว้ในวิธีการทั่วไป

รูปที่ ๕ เริ่มหัวข้อ G.4

รูปที่ ๖ ตอนต่อของหัวข้อ G.4

รูปที่ ๗ หัวข้อ G.5

หัวข้อ G.5 (รูปที่ ๗) เป็นเรื่องของการศึกษาความไว

ความรุนแรงของฝนเป็นหนึ่งในปัจจัยที่มีนัยสำคัญต่อการคำนวณค่าการระบายอากาศเข้า การคำนวณโดยใช้แบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกส์แสดงให้เห็นว่าความรุนแรงของฝน (โดยให้ปัจจัยอื่นคงที่) จำเป็นต้องมีค่าอย่างน้อยหนึ่งแมกนิจูดที่ต่ำกว่าค่า 225 กิโลกรัมต่อตารางเมตรต่อชั่วโมงที่ระบุไว้ เพื่อให้ได้ค่าอัตราการระบายอากาศเข้าเป็นค่าที่ประมาณไว้ด้วยวิธีการในภาคผนวก A (ดูรูป G.4)

สำหรับ API 2000 ก็จบลงเพียงแค่นี้ ส่วนที่แนบท้ายมาอีก ๒ รูปคือหน้าเอกสารอ้างอิง

และฉบับนี้ก็เป็นการเริ่มต้นปีที่ ๑๙ ของการเขียน MO Memoir

รูปที่ ๘ ส่วนของเอกสารอ้างอิง

รูปที่ ๙ ส่วนของเอกสารอ้างอิง (ต่อ)

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๓๐) MO Memoir : Wednesday 8 July 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

สำหรับตอนนี้จะเป็นส่วนของภาคผนวก F (รูปที่ ๑) ซึ่งเป็นการให้ข้อมูลเกี่ยวกับแนวทางสำหรับการใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุมเพื่อป้องกันเปลวไฟวิ่งย้อนกลับเข้ามาในถังเก็บ

สำหรับของเหลวที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้อง บรรยากาศเหนือผิวของเหลวในถังสามารถเต็มไปด้วยอากาศโดยความเข้มข้นเชื้อเพลิงนั้นไม่สูงมากพอที่จะลุกติดไฟได้ แต่ในกรณีที่ถังถูกไฟคลอกจนทำให้อุณหภูมิของเชื้อเพลิงในถังเพิ่มสูงขึ้น การระเหยกลายเป็นไอก็จะมากขึ้นจนอาจทำให้ความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนั้นสูงถึงระดับ Lower Explosive Limit ได้ ดังนั้นไอระเหยที่ระบายออกมาทางช่องระบายจึงเป็นไอระเหยที่สามารถลุกติดไฟได้ เมื่อไอระเหยนี้พบกับเปลวไฟที่ไหม้อยู่ภายนอก ก็จะเกิดการเปลวไฟไหม้วิ่งย้อนกลับ (Flashback) เข้าไปในถัง ทำให้เกิดการระเบิดในถังได้ ดังนั้นถ้าไม่ต้องการให้เกิดเหตุการณ์เช่นนี้ ก็ต้องหาทางลดความเข้มข้นออกซิเจนภายในถัง ซึ่งวิธีการทำทั่วไปก็คือการป้อนแก๊สเฉื่อน (ปรกติก็คือไนโตรเจน) เข้าไปในถังเวลาที่ความดันในถังลดต่ำลงกว่าบรรยากาศภายนอก เพื่อลดการไหลเข้าของอากาศภายนอกเข้ามาในถัง

รูปที่ ๑ เริ่มภาคผนวก F

หัวข้อ F.1 เป็นเรื่องทั่วไป โดยกล่าวว่าภาคผนวกนี้บรรยายระดับการออกแบบการใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุมถัง 3 ระดับด้วยกัน โดยทุกระดับให้ความสามารถในการป้องกันเปลวไฟวิ่งย้อนกลับได้ทัดเทียมกัน ระดับที่ 1 นั้นมีความต้องการใช้แก๊สเฉื่อยในการปกคลุมที่ต่ำที่สุดร่วมกับการใช้การกำหนดประเภท flame-arrester (อุปกรณ์ดักเปลวไฟ) ที่เฉพาะเจาะจง ระดับที่ 2 มีความต้องการใช้แก๊สเฉื่อยในการปกคลุมที่เข้มงวดมากขึ้นร่วมกับการใช้การกำหนดประเภท flame-arrester ที่แตกต่างออกไป และระดับที่ 3 มีความต้องการใช้แก๊สเฉื่อยในการปกคลุมโดยไม่ต้องใช้ flame-arrester

รูปที่ ๒ เริ่มหัวข้อ F.2 การระบายอากาศเข้าถังเก็บ

หัวข้อ F.2 เป็นเรื่องของการระบายอากาศเข้าภายในถังเก็บ (Inbreathing)

การระบายอากาศ (ในที่นี้ขอให้คำว่าอากาศแม้ว่าจะเป็นการป้อนแก๊สเฉื่อยเข้าถังเก็บเพื่อรักษาความดันภายในถัง) ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศหรือการสูบของเหลวออกจากถังจะกระทำด้วยการใช้แก๊สเฉื่อย สำหรับการป้อนแก๊สเฉื่อยนั้น จำเป็นต้องทราบค่าอัตราการไหลโดยปริมาตรที่ต่ำสุดของแก๊สเฉื่อย (V(dot)_I) และปริมาตรของแก๊สเฉื่อยที่สำรองไว้ (V_I) ค่าเหล่านี้ควรได้รับการระบุไว้ว่าเป็นเกณฑ์ที่ใช้ในการคำนวณค่าอัตราการไหลสูงของกรณีการระบายอากาศออกจากถังและการยอมให้อากาศไหลเข้าในถังตามหัวข้อ 3.3.2 พร้อมกับระดับการจำแนก 3 ระดับที่ให้ไว้ร่วมกับการใช้อุปกรณ์เพื่อความปลอดภัยและเฝ้าติดตาม ในการที่จะระบุปริมาณของแก๊สเฉื่อยที่ต้องสำรองเอาไว้ ควรต้องพิจารณาปริมาตรของส่วนต่าง ๆ ในระบบท่อที่เกี่ยวข้องด้วย (กล่าวคือไปจนถึงหน่วยแยกอากาศ)

การคำนวณค่าอัตราการไหลที่ต้องการและปริมาตรแก๊สเฉื่อยที่ต้องใช้ สำหรับระดับการป้องกัน 3 ระดับมีดังนี้

a) สำหรับการป้องกันระดับที่ 1 คำนวณค่าอัตราการไหลที่ต้องการ (ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง) ด้วยสมการ (F.1) และค่าปริมาตรของแก๊สเฉื่อยที่สำรองไว้ (V_I) ด้วยสมการ (F.2) (ดูสมการทั้งสองในรูปที่ ๒) โดยที่

C คือค่าแฟคเตอร์ที่ขึ้นอยู่กับ ความดันไอ, อุณหภูมิเก็บรักษาเฉลี่ย และตำแหน่งละติดจูด (ดู Table 2)

R_i คือแฟคเตอร์ค่าการลดสำหรับการหุ้มฉนวน โดยที่

R_i มีค่าเท่ากับ 1 ถ้าไม่มีการหุ้มฉนวน

R_i มีค่าเท่ากับ R_in สำหรับถังที่มีการหุ้มฉนวนสมบูรณ์ (ดูสมการที่ 11)

R_i มีค่าเท่ากับ R_inp สำหรับถังที่มีการหุ้มฉนวนบางส่วน (ดูสมการที่ 12)

V_tk คือปริมาตรของถัง

V(dot)_pc คืออัตราการดึงเอาของเหลวออกจากถังสูงสุด

V_I = 0.04V_tk

การป้อนแก๊สเฉื่อยนั้นควรได้รับการเฝ้าติดตาม (กล่าวคือวัดความดันและความเข้มข้นออกซิเจนภายในถัง) ควรมีการติดสัญญาณเตือนเมื่อความดันสุญญากาศถึงค่าที่ตั้งเอาไว้ ที่ระดับการปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยระดับนี้ (คือระดับที่ 1) บรรยากาศภายในถังเก็บถือได้ว่าเป็น ZONE 1 ตามมาตรฐาน IEC 60079-10 ควรมีการติดตั้ง flame arrester ที่ปลายท่อ (คือด้านที่เปิดออกสู่บรรยากาศ) ที่ได้รับการทดสอบสำหรับ deflagration ของเปลวไฟและความทนทานต่อการเผาไหม้ตามมาตรฐาน IEC explosion group IIA (NEC Group D) สำหรับไอ

หมายเหตุ :

(ก) การเผาไหม้แบบ deflagration นั้นความเร็วในการเคลื่อนที่ของเปลวไฟยังต่ำกว่าความเร็วเสียง ถ้าถึงความเร็วเสียงเมื่อใดจะกลายเป็น detonation ที่มีความรุนแรงมากกว่า

(ข) IEC และ NEC เป็นมาตรฐานการจำแนกพื้นที่อันตราย (Hazardous area classification) โดย IEC เป็นของทางยุโรป และ NEC เป็นของทางสหรัฐอเมริกา group IIA และ Group D คือกลุ่มของแก๊ส มีเทน โพรเพน และบิวเทน

b) สำหรับการป้องกันระดับที่ ๒ (รูปที่ ๓) คำนวณค่าอัตราการไหลที่ต้องการ V(dot)_I (ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง) ด้วยสมการ (F.3) และค่าปริมาตรของแก๊สเฉื่อยที่สำรองไว้ (V_I) ด้วยสมการ (F.4) (ดูสมการทั้งสองในรูปที่ ๓) โดยที่สัญลักษณ์ต่าง ๆ เป็นเหมือนดังของสมการ (F.1)

สัญญาณเตือนที่ระบุไว้ภายใต้การปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยขั้นตอนที่ 1 ควรกระตุ้นการปิดการไหลของของเหลวออกจากถัง ที่ระดับการปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยระดับนี้ (คือระดับที่ 2) บรรยากาศภายในถังเก็บถือได้ว่าเป็น ZONE 2 ตามมาตรฐาน IEC 60079-10 ควรมีการติดตั้ง flame arrester ที่ปลายท่อ (คือด้านที่เปิดออกสู่บรรยากาศ) ที่ได้รับการทดสอบสำหรับ deflagration ของเปลวไฟและความทนทานต่อการเผาไหม้ตามมาตรฐาน IEC explosion group IIA (NEC Group D) สำหรับไอ

c) สำหรับการป้องกันระดับที่ ๓ (รูปที่ ๓) คำนวณค่าอัตราการไหลที่ต้องการ V(dot)_I (ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง) ด้วยสมการ (F.5) และค่าปริมาตรของแก๊สเฉื่อยที่สำรองไว้ (V_I) ด้วยสมการ (F.6) (ดูสมการทั้งสองในรูปที่ ๓) โดยที่สัญลักษณ์ต่าง ๆ เป็นเหมือนดังของสมการ (F.1)

สัญญาณเตือนที่ระบุไว้ภายใต้การปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยขั้นตอนที่ 1 ควรกระตุ้นการปิดการไหลของของเหลวออกจากถัง ที่ระดับการปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยระดับนี้ (คือระดับที่ 2) บรรยากาศภายในถังเก็บถือได้ว่าเป็น ZONE 2 ตามมาตรฐาน IEC 60079-10 ควรมีการติดตั้ง flame arrester ที่ปลายท่อ (คือด้านที่เปิดออกสู่บรรยากาศ) ที่ได้รับการทดสอบสำหรับ deflagration ของเปลวไฟและความทนทานต่อการเผาไหม้ตามมาตรฐาน IEC explosion group IIA (NEC Group D) สำหรับไอ

ความดันในถังควรได้รับการรักษาไว้ให้สูงกว่าความดันบรรยากาศ และระบบเฝ้าตรวจควรได้รับการออกแบบให้มีระบบสำรอง แหล่งป้อนแก๊สเฉื่อยควรมีความดันสูงกว่าความดันภายในถัง และอัตราการไหลที่ต้องการ V(dot)_I) ควรสามารถทำให้ความดันในถึงมีค่าอย่างน้อยเท่ากับความดันบรรยากาศ ความดันสั่งตัดการทำงานการสูบของเหลวออกจากถังควรตั้งให้มีค่าสูงกว่าความดันบรรยากาศ สัญญาณเตือนควรเริ่มการทำงานเมื่อความดันอยู่ที่ความดันสั่งตัดการทำงาน (ดู Figure F.1 ในรูปที่ ๕) ที่ระดับการปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อยระดับนี้ (คือระดับที่ 3) บรรยากาศภายในถังเก็บถือได้ว่าเป็น ZONE 2 ตามมาตรฐาน IEC 60079-10 ที่ระดับการปกป้องด้วยแก๊สเฉื่อยระดับ 3 นี้ ไม่จำเป็นต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ป้อนกันเปลวไฟวิ่งย้อนกลับเข้าไปในถัง (เพราะความดันภายในถังจะสูงกว่าความดันบรรยากาศภายนอกตลอดเวลา)

รูปที่ ๓ หัวข้อ F.2 (ต่อ)

ต่อไปเป็นหัวข้อ F.3 (รูปที่ ๔) ซึ่งเป็นกรณีของระบบป้อนแก๊สเฉื่อยร่วม

เมื่อมีถังเก็บหลายใบใช้ระบบป้อนแก๊สเฉื่อยร่วมกัน ความต้องการแก๊สเฉื่อยคำนวณได้จากผลรวมของอัตราการไหลรวมที่ต้องการของถังแต่ละใบ และปริมาณแก๊สเฉื่อยคำนวณได้จากผลรวมของปริมาตรที่ต้องการของถังแต่ละใบ

ถ้าถังหลายใบที่ใช้ท่อจ่ายแก๊สเฉื่อยร่วมกันนั้นถูกแบ่งแยกจนทำให้ไม่มีถังใดถังหนึ่งต้องการการจ่ายแก๊สสูงเกินกว่า 20% ของความต้องการทั้งหมดของถังทุกใบรวมกัน อาจลดค่าการคำนวณที่ได้ลง 50%

ปริมาณการใช้งานปรกติที่คาดการณ์ไว้ควรนำมาพิจารณาร่วมด้วยเพื่อระบุความสามารถทั้งหมดของระบบจ่ายแก๊สเฉื่อย

รูปที่ ๔ หัวข้อ F.3 และ F.4

หัวข้อ F.4 (รูปที่ ๔) เป็นกรณีของที่ว่างของไอเหนือผิวของเหลวที่มีการเชื่อมต่อกัน (คือถังหลายใบมีท่อเชื่อมต่อที่ว่างเหนือผิวของเหลวเข้าด้วยกัน)

สำหรับการระบายอากาศของถังโดยที่มีถังอย่างน้อย 5 ถังที่ที่ว่างของไอเหนือผิวของเหลวมีการเชื่อมต่อกัน ไม่จำเป็นต้องมีการพิจารณาอัตราการสูบของเหลวออก กล่าวคืออาจไม่ต้องพิจารณาค่า ในสมการที่ (F.1), (F.3) และ (F.5) เมื่อคำนวณค่า

รูปที่ ๕ เป็นหัวข้อสุดท้ายของภาคผนวก F โดยเป็นหัวข้อ F.5 ที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่งของช่องระบายสุญญากาศ

หัวข้อนี้กล่าวว่าในทางปฏิบัติควรให้ตำแหน่งของช่องระบายสุญญากาศอยู่ใกล้กับจุดป้อนแก๊สเฉื่อยเข้าถังเก็บ เพื่อเป็นการลดความเข้มข้นของออกซิเจน ณ ตำแหน่งที่อากาศภายนอกสามารถไหลเข้ามาในถังเก็บ

ส่วนรูป Figure F.1 แสดงค่าระดับการตั้งค่าความดันสำหรับตัดการทำงานในกรณีของการใช้แก๊สไนโตรเจนปกคลุมในกรณีของการป้องกันระดับที่ ๓ (คือไม่มีการติดตั้ง flame arrester แต่จะรักษาความดันภายในถังให้สูงกว่าความดันบรรยากาศตลอดเวลา) โดยที่

p_atm คือค่าความดันบรรยากาศ

p_trip คือค่าความดันที่หยุดการสูบของเหลวออกจากถัง

p_{vent, set vacuum} คือค่าความดันสุญญากาศที่ต้องมีการระบายแก๊สเข้าภายในถัง

p_{control, nitrogen} คือค่าความดันที่จะทำการป้อนไนโตรเจน

p_{vent, set pressure} คือค่าความดันที่ต้องมีการระบายแก๊สออกจากถัง

p_design คือค่าความดันออกแบบของถัง

สำหรับฉบับนี้ก็เป็นฉบับสุดท้ายของปีที่ ๑๘ ซึ่งมีทั้งสิ้น ๕๖ บทความรวมทั้งสิ้น ๒๒๔ หน้า ฉบับต่อไปก็จะเป็นการขึ้นปีที่ ๑๙

รูปที่ ๕ หัวข้อ F.5 และ Figure F.1

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๙) MO Memoir : Thursday 2 July 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ตอนนี้เป็นการเริ่มภาคผนวก E ที่เป็นเรื่องของเกณฑ์ที่ใช้สำหรับการคำนวณการระบายความดันออกและการให้อากาศภายนอกไหลเข้าในสภาวะปรกติ

เริ่มที่หัวข้อ E.1 ขอบเขต (รูปที่ ๑) กล่าวว่าภาคผนวกนี้ให้เงื่อนไขค่าขอบเขตที่ใช้ในการพัฒนาวิธีการทั่วไปในการคำนวณการระบายความดันออกในสภาวะปรกติและการให้อากาศภายนอกไหลเข้าในสภาวะปรกติดังที่ได้บรรยายไว้ในหัวข้อ 3.3.2 ข้อมูลเหล่านี้นำมาจากเอกสารอ้างอิง [21]

รูปที่ ๑ เริ่มภาคผนวก E [21] คือเอกสารอ้างอิง

หัวข้อ E.2 คือเงื่อนไขค่าขอบเขตและข้อสมมุติ โดยให้ข้อมูลเงื่อนไขค่าขอบเขตและค่าสมมุติต่าง ๆ ดังนี้

a) ในถังมีแต่ไอ (ไม่มีของเหลวอยู่ในถัง) (เวลาอุณหภูมิเปลี่ยน ไอจะมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรมากกว่าของเหลว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงความดันจะมีมากที่สุดเมื่อในถังมีแต่ไอ)

b) ไม่พิจารณาฟลักซ์ความร้อน (ในกรณีของการเย็นตัวลง) ไปยังพื้นล่างของถัง

c) ไม่พิจารณาค่าความจุความร้อนของถังเพิ่มเติมนอกเหนือไปจากส่วนผนัง

d) สมมุติให้ถังมีค่าความหนาผนังต่ำสุด (ตามที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน DIN4119 (ทุกส่วน))

e) สมมุติให้ค่ามุมลาดเอียงต่ำสุดของหลังคาคือ 15 องศา สำหรับกรณีของหลังคารูปกรวย

f) อัตราส่วนการแผ่รังสี (e) สำหรับการแผ่รังสีจากผนังจะใช้ค่ากลาง ๆ โดยอิงจากข้อมูลของสีอะลูมิเนียมบรอนซ์สกปรก (e₁ = e₂ = 0.6)

รูปที่ ๒ หัวข้อ E.3 และ E.4

หัวข้อ E.3 (รูปที่ ๒) เป็นส่วนของการประมาณค่า โดยได้ให้รายละเอียดของการประมาณค่าและข้อสมมุติที่ใช้กันทั่วไปในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน

a) สนามอุณหภูมิที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผนังถังและบรรยากาศภายในถัง ถูกกำหนดด้วยอุณหภูมิเฉลี่ย

b) ไม่พิจารณาการเปลี่ยนแปลงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ดังนั้นจะถือว่าค่า alpha เป็นค่าคงที่

c) ไม่พิจารณาผลของความแปรปรวนของความดันบรรยากาศ โดยอิงจากความจริงที่ว่าการระบายจะเกิดขึ้นที่ค่าผลต่างความดันที่กำหนดไว้

หัวข้อ E.4 (รูปที่ ๒) เป็นข้อสมมุติที่ใช้ในกรณีที่ถังได้รับความร้อน โดยมีข้อสมมุติพิเศษเพิ่มเติม เมื่อพิจารณากรณีของการที่ถังได้รับความร้อนดังนี้

a) ในถังมีแค่อากาศ

b) ไม่พิจารณาว่ามีของเหลวหลงเหลืออยู่ในถัง (ซึ่งของเหลวสามารถระเหยกลายเป็นไอเมื่อร้อนขึ้นได้ ทำให้ความดันที่เพิ่มขึ้นไม่ได้เกิดจากการขยายตัวของแก๊สเพียงอย่างเดียว แต่มีความดันที่เกิดจากไอระเหยเพิ่มเข้ามาด้วย)

c) เมื่อเริ่มต้นการระบาย จะถือว่าผนังของถังและสิ่งที่อยู่ในถังอยู่ที่สถานะสมดุลทางความร้อนที่อุณหภูมิ 15ºC

d) การพาความร้อนอย่างอิสระเกิดขึ้นทั้งทางด้านในและด้านนอกของถัง โดยมีค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อนเท่ากับ 2 W/(m².K)

e) การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์เริ่มต้นที่ค่าสูงสุดที่คาดการณ์ไว้ และคงที่ตลอด

f) พิจารณาว่าอุณหภูมิสภาพแวดล้อมคงที่จนกระทั่งค่าอัตราการไหลโดยปริมาตรเพิ่มถึงค่าสูงสุด

รูปที่ ๓ หัวข้อ E.5

หัวข้อ E.5 (รูปที่ ๓) เป็นข้อสมมุติที่ใช้ในกรณีที่ถังได้รับความร้อน โดยมีข้อสมมุติพิเศษเพิ่มเติม เมื่อพิจารณากรณีของการที่ถังเย็นตัวลงดังนี้

a) ในถังมีแค่อากาศ

b) ณ จุดที่เริ่มเย็นตัวลง อุณหภูมิของบรรยากาศภายในถังและอุณหภูมิผนังถังอยู่ที่สถานะสมดุลทางความร้อนที่อุณหภูมิ 55ºC โดยไม่ขึ้นกับโครงสร้างและปริมาตราของถัง

c) การเย็นตัวจากฝนตกเริ่มขึ้นทันที และฝนตกอย่างต่อเนื่องโดยไม่เปลี่ยนความแรง สำหรับการคำนวณค่าอัตราการไหลเข้าที่ต้องมี จะใช้ข้อมูลดังต่อไปนี้

- ความหนาแน่นในการไหลของฝน = 225 kg/(m².h)

- มุมฝนตกกระทบ = 30 องศา

- อุณหภูมิน้ำฝน = 15ºC

- ค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อน (จากฝนสู่บรรยากาศแวดล้อม) = 15 W/(m².K)

d) การพาความร้อนอย่างอิสระเกิดขึ้นที่ด้านในของผนังถัง (ค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทความร้อน (ผนังไปยังภายใน) เท่ากับ 5 W/(m².K) และการระบายความร้อนด้วยฟิล์มของเหลวเกิดขึ้นที่ผิวด้านนอกของถัง โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน 5,000 W/(m².K)

e) ไม่คำนึงถึงความเป็นไปได้ที่จะมีการเปลี่ยนแปลงค่าอุณหภูมิเฉลี่ยของบรรยากาศภายในถัง อันเป็นผลจากการผสมเข้ากับอากาศจากภายนอกที่เย็นกว่า

สำหรับภาคผนวก E ก็จบเพียงแค่นี้

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๘) MO Memoir : Thursday 14 May 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ในวันที่ ๒๓ กันยายน ค.ศ. ๑๙๙๙ (พ.ศ. ๒๕๔๒) เป็นเวลาประมาณ ๑๐ เดือนหลังจากที่องค์การ NASA ได้ส่งยานสำรวจดาวอังคารชื่อ Mars Climate Orbiter ยานสำรวจดังกล่าวก็ได้เดินทางไปถึงดาวอังคาร และอยู่ในระหว่างขั้นตอนการเข้าสู่วงโครจรรอบดาวอังคาร การติดต่อกับยานดังกล่าวก็ได้ขาดหายไปและไม่สามารถติดต่อได้อีก ผลการสอบสวนพบว่าสาเหตุเกิดจาก "ใช้หน่วยในการคำนวณที่แตกต่างกัน"

กล่าวคือ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ใช้หน่วย Metric (หรือ SI) ในการคำนวณเส้นทางการเดินทาง ในขณะที่บริษัทที่สร้างยาน Lockheed Martin Astronautics ใช้หน่วย United State Custom (USC) ในการทำงาน ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อต้องเปลี่ยนหน่วยการดล (Impulse) จาก pound-force seconds (lb_f.sec) ไปเป็น Newton-seconds (N.s) ทำให้ค่าที่นำไปใช้ในการคำนวณนั้นแตกต่างกันอยู่ประมาณ 4.45 เท่า

ในมาตรฐาน API 2000 นี้ก็เช่นกัน สมการมีรูปแบบทั้งที่ใช้หน่วย Metric และ USC ซึ่งสองระบบนี้มีนิยามสภาวะมาตรฐานที่แตกต่างกันอยู่ และยังแตกต่างจากสภาวะมาตรฐานที่เราเรียนกันมาในโรงเรียน ดังนั้นเวลานำสมการไปใช้ก็ต้องคำนึงถึงนิยามของสภาวะมาตรฐานด้วย

หัวข้อ D.6 (รูปที่ ๑) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยสภาวะ "normal" ที่ใช้คือ 0ºC ที่ความดัน 101.325 kPa (หรือ 1 atm) โดย

x คือปริมาตร (ลูกบาศก์เมตร) ต่อกิโลโมลของแก๊สที่สภาวะมาตรฐาน (ซึ่งก็เท่ากับ 22.4 ลิตรต่อโมล)

R_g คือค่าคงที่ของแก๊ส (ซึ่งก็เท่ากับ 8.3144 J/(mol.K))

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "normal" ในหน่วย Nm³/hr

p คือความดันในหน่วยกิโลปาสคาล (kPa)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน (K)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางเซนติเมตร (cm²)

เครื่องหมาย single prime ( ' ) หมายถึงในสมการนี้ใช้หน่วยความดันและพื้นที่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น (สมการในมาตรฐานก่อนหน้านี้ใช้ความดันในหน่วยปาสคาล (Pa) และพื้นที่ในหน่วยตารางเมตร (m²))

รูปที่ ๑ หัวข้อ D.6 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย SI

หัวข้อ D.7 (รูปที่ ๒) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยสภาวะ "standard" ที่ใช้คือ 60ºF ที่ความดัน 14.696 psia (หรือ 1 atm) (จะเห็นว่าเป็นคนละอุณหภูมิกับหน่วย SI) โดย

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "standard" ในหน่วย ft³/hr

p คือความดันในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยองศาแรงคิน (ºR)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางนิ้ว (in²)

รูปที่ ๒ หัวข้อ D.7 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย USC

หัวข้อ D.8 (รูปที่ ๓) กล่าวว่าสมการสำหรับหาขนาดในหัวข้อ D.3 ให้ค่าในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าของอากาศอิสระ ดังนั้นสามารถใช้ค่าแฟคเตอร์ปรับแก้อุณหภูมิที่แสดงในหัวข้อ D.10 เพื่อเปลี่ยนค่าระหว่างสภาวะอ้างอิง "normal" กับ "standard"

หัวข้อ D.9 (รูปที่ ๓) เป็นการแสดงความสามารถที่ต้องมีในการระบายในรูปของอัตราการไหลเทียบเท่าของอากาศ โดยเริ่มจากหัวข้อ D.9.1 เรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.9.1 กล่าวว่าความสามารถที่ต้องมีในการระบายจะแสดงในรูปของอากาศ (หรือคิดว่าแก๊สหรือไอที่ต้องระบายนั้นคืออากาศ) ไม่ว่าจะเป็นที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" และเพื่อให้ได้ความถูกต้องในระดับที่สมเหตุสมผลในการกำหนดขนาดอุปกรณ์ระบายความดันจึงอาจมีความจำเป็นที่ต้องปรับความสามารถที่ต้องมีในการระบายให้อยู่ในรูปของอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า ซึ่งหัวข้อนี้จะบรรยายถึงเกณฑ์ในการปรับดังกล่าว

รูปที่ ๓ หัวข้อ D.8 และเริ่มหัวข้อ D.9

สำหรับถังเก็บที่ไม่ใช้ระบบทำความเย็น (คือไม่ได้เก็บในรูปของของเหลวอุณหภูมิต่ำที่ความดันบรรยากาศ) แนวทางในมาตรฐานนี้จะใช้เพื่อทำการปรับสำหรับการระบายแก๊สออกจากถังถ้าทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 49ºC (120ºF) เงื่อนไขหลังนี้เป็นเกณฑ์โดยนัย (implicit criterion) โดยอิงจากขอบเขตของมาตรฐานนี้ (เกณฑ์โดยนัยคือไม่ได้กล่าวออกไว้ให้เห็นอย่างชัดเจน) ถังเก็บที่ทำงานที่อุณหภูมิและความดันต่ำกว่านี้มีแนวโน้มต่ำที่องค์ประกอบของไอในที่ว่าง (เหนือผิวของเหลว) เทียบเคียงได้กับอากาศ และผลของอุณหภูมิจะมีค่าต่ำ (กล่าวคือต่ำกว่า 10%) ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ผลดังกล่าวจะมีนัยสำคัญมากขึ้น และอาจจำเป็นต้องมีการปรับแต่งสำหรับการระบายอากาศเข้าถ้าหากตัวกลาง (ไอ) ที่ทำการระบายเข้านั้นแตกต่างไปจากอากาศอย่างมีนัยสำคัญ

(หมายเหตุ : ในกรณีที่ความดันในถังเก็บลดต่ำกว่าความดันบรรยากาศนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้ถังถูกบีบอัดจากบรรยากาศภายนอกก็จำเป็นต้องมีการให้แก๊สไหลเข้าไปภายในถัง ซึ่งโดยปรกติแก๊สดังกล่าวก็คืออากาศ แต่ถ้าการให้อากาศไหลเข้าไปในถังอาจทำให้เกิดอันตราย (เช่นการระเบิดถ้าถังนั้นเป็นถังเก็บเชื้อเพลิง) หรือการปนเปื้อนได้ ก็จะใช้การป้อนแก๊สอื่นที่เหมาะสมเข้าไปแทน เช่นแก๊สไนโตรเจน (อย่างน้อยก็ลดปริมาณอากาศที่ไหลเข้าถังเก็บ))

ตาราง D.1 เป็นตัวอย่างหน่วยอัตราการไหลที่ใช้ในการคำนวณสำหรับสถานการณ์จำลองและวิธีการต่าง ๆ และให้แนวทางปฏิบัติเมื่อต้องทำการคำนวณอัตราการไหลที่ต้องการให้อยู่ในรูปที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

ในตาราง D.1 นั้นจะเป็นส่วนของสถานการณ์จำลองต่าง ๆ โดยเริ่มจากการระบายออกจากถัง (Out-breathing) ที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสูบของเหลวเข้าถัง (pump in) และผลจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (thermal) ตามด้วยการระบายเข้าถัง (In-breathing) ที่เกิดจากเมื่อมีการสูบของเหลวออกจากถัง (pump out) และผลจากอุณหภูมิที่ลดลง (thermal) และกรณีสุดท้ายคือกรณีของไฟครอกถัง (fire)

คอลัมน์ที่สองเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในหัวข้อ 3.3 ซึ่งมีทั้งอัตราการไหลที่แท้จริงของไอ (actual vapor flow) และอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

คอลัมน์ที่สามเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในภาคผนวก A ซึ่งเป็นอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" ทั้งหมด (จะเห็นว่ามีความแตกต่างในกรณีของการสูบของเหลวเข้าหรือออกจากถัง)

ส่วนคอลัมน์ที่สี่เป็นหมายเหตุ โดยในกรณีของการให้อากาศไหลออกนั้นกล่าวว่า เมื่อใช้กับหัวข้อ 3.3 จะสมมุติว่าค่าที่คำนวณได้นั้นจะเหมือนกับค่าอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าถังนั้นมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) ที่สมมุติว่าเป็นอากาศได้ก็เพราะส่วนใหญ่ของไอที่อยู่ในที่ว่างเหนือผิวของเหลวนั้นคืออากาศ โดยภาคผนวก A นั้นไม่สามารถใช้ได้ในกรณีที่ถังมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) (คือที่อุณหภูมิสูงขึ้นไอที่เกิดจากการระเหยของของเหลวจะมีมากขึ้นจนไม่สามารถละทิ้งได้)

ส่วนกรณีของการระบายแก๊สเข้าถังนั้นหมายเหตุกล่าวว่า เมื่อนำหัวข้อ 3.3 มาใช้จะสมมุติว่าค่าที่ได้จากการคำนวณนั้นมีค่าเหมือนกับค่าอัตราการไหลของอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าของไหลที่ป้อนเข้ามาเพื่อไม่ให้เกิดสุญญากาศนั้นมีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างจากอากาศอย่างเห็นได้ชัด

หัวข้อ D.9.2 (รูปที่ ๔) เป็นการแสดงที่มาของสมการ โดยหัวข้อ D.9.2.1 กล่าวว่า วิธีการทางเลือก(นอกเหนือจากวิธี coefficient-of-discharge (สัมประสิทธิ์การระบาย) ที่ได้บรรยายมาในมาตรฐานฉบับนี้ จะอิงจากการทดสอบการไหลที่แท้จริง โดยทั่วไปผลการทดสอบการไหลจะแสดงในรูปของอัตราการไหลของอากาศอิสระเทียบเท่า โดยเป็นฟังก์ชันกับความดันด้านขาเข้า ดังนั้นจึงควรมีวิธีการที่จะเปลี่ยนความต้องการในการระบายที่แท้จริงให้มีค่าเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า เพื่อช่วยในการเปรียบเทียบโดยตรงของความต้องการในการระบายกับอุปกรณ์ระบายที่นำมาทดสอบความสามารถ

ความตั้งใจก็คือจะหาอัตราการไหลโดยปริมาตรของอากาศเทียบเท่าที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ที่ต้องการพื้นที่ในการระบายที่มีประสิทธิผลเดียวกัน ในรูปของอัตราการระบายที่ต้องการที่ระบุไว้สำหรับสภาวะของไหลจริง

ข้อสมมุติพื้นฐานโดยธรรมชาติของแนวทางนี้คือการใช้แฟคเตอร์ปรับแก้ (correction factors) สำหรับการเบี่ยงเบนจากการไหลผ่าน nozzle ในอุดมคติ เช่นการกำหนดให้ค่าสัมประสิทธิ์การระบาย (coefficient of discharge) คงที่

หัวข้อ D.9.2.2 กล่าวว่าสมการสำหรับการไหลผ่าน nozzle โดยทั่วไปที่แสดงไว้ในสมการ (D.18) ถูกใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการหาขนาดช่องระบายสำหรับความต้องการในการระบายที่แท้จริง โดยค่า W_fl แสดงในสมการ (D.31)

รูปที่ ๔ เริ่มหัวข้อ D.9.2

หัวข้อ D.9.2.3 กล่าวว่าสมการเดียวกันที่เฉพาะเจาะจงไปที่อากาศที่อุณหภูมิ "standard" หรือ "normal" แสดงไว้ในสมการ (D.32) โดยที่ค่า compressibility factor เท่ากับ 1 และสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคถูกประมาณด้วยการใช้อัตราส่วนค่าความจุความร้อนจะเพาะของแก๊สอุดมคติ (k) เนื่องจากอากาศแสดงคุณสมบัติเป็นแก๊สอุดมคติดที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" (สมการ (D.32))

หัวข้อ D.9.2.4 กล่าวว่า ด้วยการแก้สมการ (D.31) และ (D.32) ทั้งสองสมการ เพื่อหาพื้นที่ในการระบายที่ต้องการ โดยการหนดให้สมการทั้งสองเท่ากัน (กล่าวคือ (D.31) = (D.32) เนื่องจากมีความตั้งใจที่จะให้พื้นที่ในการระบายที่เทียบเท่ากัน) และทำการแก้สมการเพื่อหาค่าอัตราการไหลโดยมวลของอากาศ (W_air) ก็จะได้สมการ (D.33) ซึ่งเมื่อจัดรูปแบบให้เรียบง่ายขึ้นก็จะได้สมการ (D.34)

หัวข้อ D.9.2.5 (รูปที่ ๕) กล่าวว่าสามารถเปลี่ยนอัตราการไหลโดยมวลของกาศให้กลายเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ได้โดยใช้สมการ (D.35)

ตอนท้ายของหัวข้อนี้กล่าวว่าเพื่อความสะดวก จึงได้ให้รูป D.1 สำหรับการคำนวณสมการที่เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค (n), อัตราส่วนความดัน (r) และอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติขชองอากาศ (k = 1.4)

รูปที่ ๕ หัวข้อ D.9.2.5 และ D.9.2.6

หัวข้อ D.9.2.6 กล่าวว่าสามารถทำให้สมการ (D.34) และ (D.35) เรียบง่ายขึ้น ดังแสดงในสมการ (D.36) และ (D.37) ตามลำดับ ด้วยการใช้ข้อสมมุติดังต่อไปนี้

a) ค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคสำหรับของไหลตัวจริงที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากับอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติของอากาศ

b) อัตราส่วนความดันที่คอคอด (throat pressure) ต่อความดันที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากันระหว่างของไหลสองชนิด ข้อสมมุตินี้สามารถยอมรับได้สำหรับกรณีการไหลต่ำกว่าวิกฤต (subcritical flow) โดยที่ความดันที่คอคอดนั้นเท่ากับความดันบรรยากาศ แต่อาจเป็นข้อสมมุติที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการระบายเข้าท่อรองรับ หรือการระบายออกที่ความดัน (ด้านขาออก) ที่สูงขึ้น

c) ค่า compressibility ของของไหลตัวจริงที่ทำการระบายมีค่าเท่ากับ 1.0

รูปที่ ๖ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค

หัวข้อ D.10 (รูปที่ ๗) เป็นการเปลี่ยนสภาวะอ้างอิงระหว่าง "standard" กับ "normal"

การเปลี่ยนค่าระหว่าง "standard" กับ "normal" สำหรับสมการ (D.37) ที่ถูกใช้เพื่อแสดงความสามารถในการระบายที่ต้องการในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่ามีความซับซ้อนด้วยวิธีการที่ใช้เพื่อหาที่มาของสมการ และความแตกต่างของอุณหภูมิที่สภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะ ผลที่ได้คือการใช้สมการจำเพาะสำหรับสภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะนั้นเป็นสิ่งที่เหมาะสม และมีความจำเป็นที่ต้องเปลี่ยนระหว่างสภาวะอ้างอิงในกรณีเหล่านี้ และสามารถใช้สมการ (D.38)

รูปที่ ๗ หัวข้อ D.10

หัวข้อ D.11 (รูปที่ ๘) เป็นกรณีความต้องการในการระบายที่ต้องมีในกรณีที่มีไฟครอกภายนอก โดยหัวข้อ D.11.1 เป็นเรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.11.1.1 กล่าวว่า ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเกณฑ์ที่ใช้ในการคำนวณความสามารถในการระบายที่ต้องการในกรณีของการรับความร้อนเข้ามาจากการที่มีไฟครอกภายนอก ขอให้อ้างอิงไปยังภาคผนวก B

จากความสามารถในการระบายที่ต้องการที่กำหนดให้ สามารถเปลี่ยนค่าอัตราการเกิดไอ (W_vap) ให้กลายเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่าด้วยวิธีการที่แสดงในหัวข้อ D.9

อัตราการเกิดไอที่เกิดจากความร้อนที่ไหลเข้าสู่ภายในนั้นสามารถคำนวณได้จากสมการ (D.39) โดยที่

W_vap คืออัตราการเกิดไอ (หน่วยเป็น กิโลกรัมต่อวินาที หรือปอนด์ต่อชั่วโมง)

Q คือความร้อนที่ไหลเข้าระบบเนื่องจากไฟครอก (หน่วยเป็น วัตต์ หรือบีทียูต่อชั่วโมง)

F คือปัจจัยสภาพแวดล้ม (ไม่มีหน่วย)

L_eff คือความร้อนของการกลายเป็นไอที่มีประสิทธิผล ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น จูลต่อกิโลกรัม หรือบีทียูต่อปอนด์)

v_l คือปริมาตรจำเพาะของของเหลวที่เดือด ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

v_g คือปริมาตรจำเพาะของไอ ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

หัวข้อ D.12 กล่าวว่าปริมาตรจำเพาะของไอมีค่ามากกว่าปริมาตรจำเพาะของของเหลว สำหรับของไหลที่อยู่ที่สภาวะห่างจากจุดวิกฤตทางเทอร์โมไดนามิกส์ (ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของถังความดันต่ำที่ทำงานใกล้ความดันบรรยากาศ) ดังนั้นแฟคเตอร์ปรับแก้ปริมาตรจะมีค่าเข้าใกล้ 1 และมักจะไม่ให้ความสำคัญ ทำให้ได้สมการในรูปที่เรียบง่ายขึ้นดังแสดงในสมการ (D.40)

หัวข้อ D.13 กล่าวว่าสามารถรวมสมการ (D.37) และ (D.40) กลายเป็นสมการ (D.41)

รูปที่ ๘ เริ่มหัวข้อ D.11

หัวข้อ D.12 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยในกรณีหน่วย SI จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 0ºC และความดัน 101.325 kPa

โดย q คือลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

หัวข้อ D.13 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยในกรณีหน่วย USC จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 60ºF และความดัน 101.325 psia

โดย q คือลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

รูปที่ ๙ หัวข้อ D.12 และ D.13

สำหรับภาคผนวก D ก็จบเพียงเท่านี้