การเผื่อการขยายตัวของ vessel วางตัวในแนวนอน MO Memoir : Wednesday 1 August 2555

เมื่อตอนต้นปีที่ผ่านมาผมได้มีโอกาสไปเป็นกรรมการตรวจรับครุภัณฑ์ ณ จังหวัดสระบุรี (อันที่จริงไม่อยากเรียกว่ามี "โอกาส" อยากเรียกว่ามี "เคราะห์กรรม" มากกว่า เพราะงานประเภทนี้มีแต่เสมอตัวกับเจ็บตัว) ครุภัณฑ์ที่ไปตรวจรับนั้นประกอบไปด้วยระบบหม้อผลิตไอน้ำและหม้ออบไอน้ำ

การไปครั้งนั้นไปถ่ายภาพมาหลายภาพ ตั้งใจว่าจะนำมาเขียนเป็นเรื่องเล่าได้หลายเรื่อง แต่ไม่รู้เหมือนกันว่าทำไมถึงได้เก็บเอาไว้ตั้งกว่า ๖ เดือน กว่าจะได้เขียนออกมาเป็นเรื่องแรก

ผมเคยเล่าเรื่องเกี่ยวกับ pressure vessel ไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๔๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๐ พฤษภาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "ถัง" ในครั้งนั้นได้ยกตัวอย่าง pressure vessel ที่มีลักษณะเป็นถังทรงกระบอกหัวท้ายมน รูปทรงยาวเอาไว้

การติดตั้ง pressure vessel ที่มีลักษณะเป็นถังทรงกระบอกหัวท้ายมนนั้นมีทั้งวางในแนวตั้งและวางในแนวนอน ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้ประโยชน์ทำอะไร เช่นถ้าเป็นพวกหอกลั่น หอดูดซับ ก็จะต้องวางในแนวตั้ง แต่ถ้าเป็นพวกถังเก็บ ถังอบ หม้อไอน้ำ ฯลฯ ก็มักจะวางในแนวนอน (ผมใช้คำว่า "มักจะ" นะ เพราะในหลายกรณีก็จะมีการวางในแนวตั้งเหมือนกัน)

รูปที่ ๑ หม้ออบไอน้ำที่เป็น pressure vessel วางในแนวนอน ภาพขยายของส่วนขาตั้งในกรอบสีเขียวดูในรูปที่ ๒ และ ๓ เนื่องจากอุณหภูมิของหม้ออบไอน้ำนี้มีการเปลี่ยนแปลงมาก ดังนั้นการติดตั้งจะต้องมีการเผื่อให้หม้ออบไอน้ำนี้สามารถขยายตัวได้ในแนวราบด้วย

การวางในแนวตั้งมีข้อดีตรงที่ไม่เปลืองพื้นที่ติดตั้งบนพื้นดินมาก แต่มันจะสูงขึ้นไป ข้อดีอีกข้อคือไม่ต้องกังวลเรื่องการขยายตัวเมื่อร้อน เพราะมันสามารถยืดยาวขึ้นไปข้างบนได้ แต่ถ้าใช้เป็นถังเก็บของเหลว ปั๊มจะต้องใช้พลังงานมากกว่าในการสูบของเหลวเข้าถังที่วางในแนวตั้ง เพราะแรงต้านด้านขาออกของปั๊มเพิ่มตามระดับความสูงของของเหลว (ไม่ขึ้นกับพื้นที่หน้าตัดนะ ตรงนี้ชอบมีคนเข้าใจผิด)

Vessel ที่วางในแนวนอนนั้นเราทำงานกับมันได้ง่ายกว่า (ทำงานที่ต่ำง่ายกว่าทำงานที่สูง) แต่มันก็กินพื้นที่ติดตั้งมากกว่า การวางถังประเภทนี้ถ้าน้ำหนักรวมของถัง (ตัวถัง + สิ่งที่มันบรรจุ) ไม่มากเกินไปและถังก็ไม่ได้ยาวมากมายอะไร ก็จะมีขารับน้ำหนักเพียงแค่สองข้าง คือด้านหัวกับด้านท้ายเท่านั้น

การวาง vessel ที่ยาวในแนวนอนนั้นต้องมีการเผื่อการยืดตัว/หดตัวของ vessel ด้วยเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ดังนั้นในการติดตั้งนั้นจะไม่ยึดติดตายตัวขาของ vessel เข้ากับฐานรับน้ำหนัก แต่จะใช้วิธียึดแค่ข้างใดข้างหนึ่งให้อยู่กับที่ โดยปล่อยให้อีกข้างหนึ่งนั้นสามารถเคลื่อนตัวได้ตามแนวยาวของ vessel (แต่ป้องกันไม่ให้เกิดการเคลื่อนตัวในทิศทางด้านข้างของ vessel)

รูปที่ ๒ ข้างล่างแสดงการยึดขาของ vessel ให้อยู่กับที่โดยใช้แผ่นเหล็กประกบกันการเคลื่อนที่ทั้งสี่ด้าน แต่ไม่ได้มีการเชื่อมหรือยึดติดตายเข้ากับตัวแท่นที่ใช้รับน้ำหนัก

รูปที่ ๒ ฐานขาด้านนี้ยึดเอาไว้ทั้งสี่ด้าน ไม่ให้ขยับ แต่ก็ไม่ถึงกับยึดติดตาย ด้านซ้าย-ขวาที่อยู่ในวงรีสีส้ม เป็นเพียงแค่แผ่นเหล็กกันการขยับตัวด้านข้าง ส่วนด้านหน้า(ในสี่เหลี่ยมสีเขียว ด้านหลังที่มองไม่เห็นที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของด้านหน้าก็เป็นแบบเดียวกัน) จะมีการเชื่อมแผ่นเหล็กอีกแผ่นซ้อนไปบนแผ่นที่กันการขยับตัวในแนวราบ แต่ก็ไม่ได้เชื่อมยึดติดตายกับตัวขาของ vessel

รูปที่ ๓ ข้างล่างเป็นขาอีกด้านหนึ่ง ขาด้านนี้มีการเชื่อมแผ่นเหล็กประกับกันไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่ทางด้านข้าง แต่ยอมให้เกิดการเคลื่อนที่ตามแนวยาวของ vessel ได้เมื่อ vessel มีการยืด/หดตัว

รูปที่ ๓ ฐานขาด้านนี้มีการประกบเอาไว้เพียงสองด้าน (ด้านหน้าและด้านหลัง) กรอบสี่เหลี่ยมแดงคือภาพตัดขวางแสดงรายละเอียดของกรอบสี่เหลี่ยมเหลือง ฐานสีเขียวเชื่อมติดกับแผ่นสีส้ม และแผ่นสีส้มเชื่อมติดกับแผ่นสีเหลือง ตัวขาสีฟ้านั้นวางอยู่เฉย ๆ บนแผ่นฐานสีเขียว ไม่ได้มีการเชื่อมเข้ากับฐานสีเขียวหรือแผ่นสีส้มและสีเหลือง ดังนั้นเมื่อ vessel ร้อน/เย็นและมีการขยายตัว/หดตัว ขาสีฟ้าจึงยังสามารถเคลื่อนตัวได้ในทิศทางที่แสดงโดยลูกศรสีฟ้า

คราวนี้เป็นเรื่องเกี่ยวข้องกับการปล่อยให้โลหะมีการขยายตัวได้อย่างอิสระ ซึ่งแตกต่างไปจากเรื่องที่เล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๔๗ วันศุกร์ที่ ๒ กันยายน ๒๕๕๔ เรื่อง "ทำอย่างไรไม่ให้รางโก่ง" ซึ่งกรณีนั้นเป็นการแก้ปัญหาด้วยรูปแบบที่ตรงข้ามกันคือทำการตรึงให้แน่นหนาที่สุด และให้ตัวโลหะรับแรงเค้นที่เกิดขึ้นแทน