ตั้งแต่มาทำงานสอนหนังสือ วิชาบังคับนิสิตปริญญาตรีที่ได้สอนและยังสอนมาจนถึงปัจจุบันคือ เคมีวิเคราะห์, เคมีอินทรีย์ และพื้นฐานการคำนวณเชิงตัวเลข (ปีนี้เป็นปีแรกที่ภาควิชาให้ผมไปสอนไฟฟ้ากำลังให้กับนิสิตวิศวกรรมเคมี ????) วิชาพวก unit operation, process control, plant design ฯลฯ เหล่านี้ ไม่เคยไปแตะ เพราะมีคนแย่งกันกันสอนเต็มไปหมด ในขณะที่วิชาที่ผมสอนอยู่นั้นมันไม่มีใครอยากมาสอน (ทั้ง ๆ ที่มันจำเป็นต้องใช้)
แต่ก็มีอยู่เป็นประจำครับ ที่ศิษย์เก่าภาควิชา (หรือไม่ก็นิสิตฝึกงาน) ส่งข้อความมาถามปัญหาเกี่ยวกับ อุปกรณ์การผลิตบ้าง, การควบคุมกระบวนการบ้าง, การออกแบบกระบวนการบ้าง หรือปัญหาในการกระบวนผลิตบ้าง ซึ่งเรื่องไหนพอช่วยได้ก็ให้ความเห็นหรือคำแนะนำไป ส่วนท้ายสุดผลจะเป็นอย่างไรนั้นก็ไม่รู้เหมือนกัน เพราะพวกเขามักจะเงียบหายไปโดยไม่บอกว่าคำแนะนำหรือความเห็นที่ให้ไปนั้น มันใช้ได้หรือถูกต้องหรือไม่
เมื่อวานก็มีศิษย์เก่ารายหนึ่งส่งข้อความถามมาเรื่อง liquid ring compressor โดยเขาสงสัยว่าปรกติ compressor มันไม่ชอบของเหลวไม่ใช่หรือ แล้วทำไมในกรณีนี้ถึงมีของเหลวใน compressor ซึ่งผมก็ได้อธิบายเขาไปสั้น ๆ (แล้วเขาก็เงียบหายไปแบบเดียวกับรายอื่น ๆ ก่อนหน้านี้)
อุปกรณ์ที่ใช้ "แรงเหวี่ยง" ในการเพิ่มความดันให้กับ fluid พวก "centrifugal" pump ที่เราใช้เพิ่มความดันให้กับของเหลว มันก็ไม่ชอบให้ของเหลวที่ไหลเข้าปั๊มมีฟองแก๊สปะปน ในทางกลับกัน "centrifugal" compressor ที่เราใช้เพิ่มความดันให้กับแก๊ส มันก็ไม่ชอบให้มีหยดของเหลวปะปนมากับแก๊สที่ไหลเข้า เพราะหยดของเหลวที่ติดเข้ามากับแก๊สนั้นสามารถทำความเสียหายให้กับตัว compressor ได้ แต่ตัวของ liquid ring compressor นั้นแตกต่างออกไป
ตัว liquid ring compressor เองมันก็มีใบพัดที่หมุนอยู่ในตัวเรือนในทำนองคล้ายคลึงกัน centrifugal compressor แต่มันไม่ได้เพิ่มความดันให้กับแก๊สด้วยการใช้แรงเหวี่ยง (เพิ่ม velcocity head ที่จะถูกเปลี่ยนเป็น pressure head ภายหลัง) มันเพิ่มด้วยการอัดแก๊สให้มีปริมาตรเล็กลง (เพิ่ม pressure head โดยตรง) ซึ่งเป็นหลักการทำงานของพวก "positive displacement"
ด้วยเหตุนี้วันนี้ก็เลยขอนำหลักการทำงานของ liquid ring compressor มาบันทึกไว้หน่อย โดยรูปภาพในบันทึกนี้จับภาพมาจากคลิปวิดิโอ https://www.youtube.com/watch?v=Ldl3Q2Lz_7k ที่จัดทำโดยบริษัทผู้ผลิต liquid ring compressor รายหนึ่ง (NASH) วิดิโอต้นฉบับนั้นพื้นหลังเป็นสีดำ ถ้าเอามาลงเป็นภาพนิ่งแล้วจะดูยาก ก็เลยใช้โปรแกรมช่วย invert สี ทำให้สีในภาพเหล่านี้ไม่เหมือนกับในคลิปวิดิโอ
รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างโครงสร้างของ liquid ring compressor ที่มีใบพัดติดตั้งอยู่ในตัวเรือน แต่ติด "เยื้องศูนย์" กับจุดศูนย์กลางของตัวเรือน โดยในรูปที่ ๑ นั้นจะติดที่ตำแหน่งที่ต่ำกว่าจุดศูนย์กลางของตัวเรือน ในขณะที่ใบพัดหยุดยิ่งนั้น ของเหลวในตัวเรือน (สีส้ม) จะสะสมอยู่ด้านล่าง แต่เมื่อใบพัดเริ่มหมุน (ในรูปคือหมุนตามเข็มนาฬิกา) ส่วนปลายของใบพัดที่จุ่มอยู่ในของเหลวก็จะกวาดของเหลวให้ไหลขึ้นไปตามผิวด้านในของตัวเรือน ด้วยแรงเหวี่ยงของใบพัดทำให้ของเหลวนั้นก่อรูปเป็นวงแหวนของเหลวที่ขอบของตัวเรือน โดยที่บริเวณปลายของใบพัดนั้น (ไม่ว่าจะอยู่ด้านล่างหรือด้านบน) จะจุ่มอยู่ในของเหลวตลอดเวลา และเกิดที่ว่างระหว่างใบพัดแต่ละใบกับของเหลวที่อยู่ที่ปลายใบพัดนั้น
หมายเหตุ : ในกรณีของ centrifugal compressor นั้น ศูนย์กลางใบพัดจะอยู่ที่เดียวกับศูนย์กลางของตัวเรือน และปลายใบพัดนั้นจะใกล้กับตัวเรือนมาก ระยะห่างระหว่างปลายใบพัดกับตัวเรือนหรือที่เรียกว่า tip clearance นั้นถ้ามากเกินไป ก็จะทำให้ประสิทธิภาพลดลง
ส่วนที่ว่าของเหลวจะเป็นอะไรนั้นก็ขึ้นอยู่กับกระบวนการ เพราะแก๊สที่ไหลออกไปก็จะมีไอระเหยของของเหลวนั้นติดไปด้วย ในกรณีที่ใช้ปั๊มสุญญากาศก็ควรใช้ของเหลวที่มีความดันไอต่ำ
ต่อไปขอให้ดูรูปที่ ๒ ที่บริเวณตอนล่าง ใบพัดจะจมอยู่ในของเหลวมากสุด โดยอาจไม่เหลือที่ว่างระหว่างใบพัดเลย ปริมาตรที่ว่างระหว่างใบพัดนั้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อใบพัดหมุนขึ้น (พึงสังเกตปริมาตรที่ว่างจากตำแหน่ง 1-6 จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ) ปริมาตรที่ว่างที่ค่อย ๆ เพิ่มขึ้นนี้จะเหมือนกับกรณีของระบบลูกสูบในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ถอยหลัง ทำให้ปริมาตรในกระบอกสูบเพิ่มมากขึ้น ความดันในที่ว่างจึงลดต่ำลง แก๊สจึงไหลเข้ามาเติมเต็มในที่ว่างเหล่านี้ได้
รูปที่ ๓ เป็นขั้นตอนการอัดแก๊ส ในขณะที่ใบพัดกำลังเคลื่อนที่ลงนั้น ปริมาตรที่ว่างระหว่างใบพัดกับของเหลวที่ปลายใบพัดก็จะลดลง (ตามลำดับเลขจาก 1-6) ดังนั้นแก๊สที่อยู่ในช่องว่างเหล่านี้ก็จะมีความดันที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ และเมื่อช่องว่างดังกล่าวหมุนมาตรงกับช่องระบายแก๊สออก (discharge port - รูปที่ ๔) แก๊สที่ถูกอัดให้มีปริมาตรเล็กลงก็จะถูกระบายออกไป และก็จะไปเริ่มต้นกระบวนการรับแก๊สเข้ามาในช่องว่างนั้นใหม่
ข้อดีข้อหนึ่งของ liquid ring compressor เมื่อเทียบกับ recprocating คือ การไหลของแก๊สที่จ่ายออกไปนั้นจะราบเรียบ ไม่เป็นจังหวะเหมือนกรณีของพวก reciprocating และด้วยการที่มันไม่มีการเสียดสีกันของชิ้นส่วนโลหะ มันจึงไม่มีปัญหาเรื่องการสึกหรอหรือต้องการการหล่อลื่น
เมื่อเทียบกับพวก centrifugal compressor ของเหลวที่อยู่ภายในยังทำหน้าที่เป็นแหล่งรับความร้อนที่เกิดจากการอัดแก๊ส ถ้าในขณะทำงานมีการหมุนเวียนของเหลวนี้ออกไประบายความร้อนทิ้ง ก็จะทำให้แก๊สที่ออกมานั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้นไม่มาก จึงปลอดภัยกว่าสำหรับการอัดแก๊สที่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้แก๊สเกิดการสลายตัว และในกรณีที่แก๊สที่ไหลเข้ามานั้นมีความสกปรก (เช่นมีฝุ่นของแข็ง หรือละอองของเหลวปะปนเข้ามา) ตัวของเหลวก็จะช่วยดักฝุ่นหรือละอองของเหลวเหล่านั้นไม่ให้ออกไปกับแก๊สขาออก (แต่ก็ต้องหมุนเวียนเอาของเหลวนั้นไปกรองเอาฝุ่นออกด้วย) ทำให้อาจไม่จำเป็นต้องติดตั้ง knock out drum ทางด้านขาเข้าเช่นกรณีของ centrifugal compressor
แต่มันก็มีข้อเสียคือประสิทธิภาพจะต่ำกว่า (ประมาณราว ๆ 30%) และยังต้องมีการใช้ของเหลวช่วยในการทำงาน ซึ่งทำให้แก๊สที่ไหลออกไปนั้นมีไอระเหยของของเหลวนั้นปะปนไปด้วย
