ท่อระบายของเหลวลงสู่ที่ต่ำด้วยแรงโน้มถ่วง MO Memoir : Wednesday 12 June 2556

ในอาคารบ้านเรือน หรือในอาคารต่าง ๆ นั้น จะมีการระบายของเหลวลงสู่ระบบท่อให้ไหลลงสู่ที่ต่ำโดยใช้แรงโน้มถ่วง สำหรับบ้านเรือนทั่วไปที่เห็นได้ชัดคือระบบสุขภัณฑ์ที่ระบายน้ำทิ้งจากชักโครกลงตามระบบท่อสู่บ่อพักที่อยู่ต่ำลงไป สำหรับอาคารพาณิชย์นั้นไม่เพียงแต่จะเป็นการระบายจากระบบสุขภัณฑ์ แต่ยังอาจมีการระบายน้ำฝนจากหลังคาหรือพื้นที่รองรับน้ำฝนต่าง ๆ ของอาคารลงสู่ระบบท่อระบายน้ำด้วย
  

ในกระบวนการผลิตในโรงงานนั้น บางครั้งก็อาจมีการใช้การถ่ายของเหลวจากภาชนะใบหนึ่งไปยังภาชนะอีกใบหนึ่งด้วยแรงโน้มถ่วง สิ่งหนึ่งที่กระบวนการผลิตในโรงงานแตกต่างไปจากการระบายน้ำทิ้งในอาคารทั่วไปคือ การถ่ายของเหลวในกระบวนการผลิตนั้นอาจเป็นการถ่ายของเหลวระหว่างภาชนะปิด (ไม่เปิดออกสู่อากาศภายนอก)

รูปที่ ๑ ข้างล่างเป็นตัวอย่างหนึ่งของระบบระบายของเหลวลงสู่ที่ต่ำด้วยแรงโน้มถ่วง ในกรณีนี้มีการป้อนของเหลวและแก๊สเข้าเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้สารตั้งต้นที่เป็นของเหลวและแก๊สทำปฏิกิริยากันภายใต้ภาวะการปั่นกวนอย่างรุนแรง เพื่อให้แก๊สกลายเป็นฟองเล็ก ๆ กระจายไปทั่วของเหลวเพื่อเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทมวล ดังนั้นของเหลวที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์จะเต็มไปด้วยฟองแก๊ส ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องแยกฟองแก๊สออกจากของเหลวก่อนที่จะปั๊มของเหลวไปยังหน่วยอื่น (ถ้ามีฟองแก๊สอยู่ในของเหลวจะก่อให้เกิดปัญหาในการทำงานของปั๊ม)
   

ระบบที่นำมาเป็นตัวอย่างนี้ใช้การให้ของเหลว (ที่เต็มไปด้วยฟองแก๊ส) ไหลล้นจากถังปฏิกรณ์ลงสู่ถังใบที่สอง (ถังแยกของเหลว-แก๊ส) ที่อยู่ที่ระดับที่ต่ำกว่าระดับผิวของเหลวในถังปฏิกรณ์ ของเหลวที่อยู่ในถังแยกของเหลว-แก๊สนี้จะมีการรบกวนที่ต่ำกว่า ทำให้ฟองแก๊สค่อย ๆ ลอยตัวออกจากของเหลวที่ไหลเข้ามาสู่ผิวบน และของเหลวที่ไม่มีฟองแก๊สก็จะถูกปั๊มออกทางด้านล่างของถังออกไป

รูปที่ ๑ ตัวอย่างระบบท่อระบายของเหลวลงสู่ที่ต่ำด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างภาชนะสองใบ โดยใบแรกเป็นถังปฏิกรณ์ที่มีการป้อนของเหลวและแก๊สเข้า สารจะไหลออกจากถังปฏิกรณ์ผ่านทางท่อล้นและระบายลงสู่ถังแยกของเหลว-แก๊สที่อยู่ต่ำกว่า เพื่อแยกส่วนที่เป็นฟองแก๊สออกจากของเหลวก่อนที่จะทำการปั๊มไปยังหน่วยอื่นต่อไป (ดู Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๔๓ วันพุธที่ ๒ พฤษภาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "เมื่อระดับตัวทำละลายใน polymerisation reactor เพิ่มสูงขึ้น")

ของเหลวจากถังปฏิกรณ์จะไหลลงสู่ถังแยกของเหลว-แก๊สได้ดีก็ต่อเมื่อความดันเหนือผิวของเหลวในถังแยกของเหลว-แก๊สนั้นไม่สูงกว่าความดันเหนือผิวของเหลวในถังปฏิกรณ์ การทำเช่นนี้ทำได้โดยการเดินท่อปรับความดัน (สีเขียวในรูปที่ ๑) เชื่อมระหว่างด้านบนของถังแยกของเหลว-แก๊สเข้ากับถังปฏิกรณ์ ท่อดังกล่าวจะช่วยรักษาความดันเหนือผิวของเหลวในถังแยกของเหลว-แก๊สให้เท่ากับความดันเหนือผิวของเหลวในถังปฏิกรณ์ด้วยการะบายแก๊สที่หลุดออกมาจากของเหลวในถังแยกของเหลว-แก๊สกลับไปที่ถังปฏิกรณ์ใหม่
 

ถ้าหากไม่มีท่อปรับความดัน แก๊สที่หลุดออกมาก็จะสะสมในถังแยกของเหลว-แก๊ส ก่อให้เกิดแรงต้านการไหล ถ้าปลายท่อด้านถังแยกของเหลว-แก๊สนั้นจมอยู่ภายใต้ผิวของเหลวในถังแยกของเหลว-แก๊ส ความดันที่สะสมก็อาจทำให้ของเหลวหยุดการไหลได้ แต่ถ้าปลายท่อด้านถังแยกของเหลว-แก๊สนั้นอยู่เหนือผิวของเหลวในถังแยกของเหลว-แก๊ส แก๊สในถังแยกของเหลว-แก๊สก็อาจเกิดการไหลสวนทางของเหลวที่ไหลลงมาจากถังปฏิกรณ์ ทำให้ของเหลวไหลลงจากถังปฏิกรณ์ได้ไม่สะดวก หรือหยุดชะงักเป็นช่วง ๆ ได้

รูปที่ ๒ ท่อระบายน้ำฝนจากดาดฟ้าของอาคารแห่งหนึ่ง รูปบนเป็นภาพโดยรวมจะเห็นท่อระบายอากาศต่อแยกขึ้นไปทางด้านบน พึงสังเกตว่าจะวางท่อให้มีการลาดเอียงลงล่าง (ไม่วางขนานพื้น) รูปล่างซ้ายเป็นท่อระบายอากาศออกจากท่อระบายน้ำ รูปล่างขวาเป็นจุดบรรจบของท่อระบายสองท่อ จะเห็นว่าจุดบรรจบจะไม่ใช้ข้อต่อสามทางแบบตั้งฉาก แต่จะใช้ข้อต่อแบบต่อบรรจบเฉียง ทั้งนี้เพื่อไม่ให้น้ำที่ไหลลงมานั้นปะทะกันตรง ๆ ซึ่งจะทำให้น้ำไหลไม่สะดวก
 

ท่อระบายน้ำฝนจากดาดฟ้าอาคารก็อาจเกิดปัญหาการที่น้ำฝนไหลลงได้ไม่สะดวกเนื่องจากอากาศในท่อไหลสวนทางขึ้นมาได้ เนื่องจากตัวท่อมีความสูงจากพื้นมาก เวลาที่มีน้ำฝนปริมาณมากไหลลงมาจะทำให้อากาศระบายออกไม่ได้ จะกีดขวางทางไหลลงของน้ำ ดังนั้นจึงต้องออกแบบให้ระบบท่อมีช่องทางระบายอากาศในท่อออกเวลาที่มีน้ำฝนไหลลงมา โดยทำเป็นท่อแยกออกทางไปทางด้านข้างเฉียงขึ้นไปทางด้านบน (ดูรูป ๒) เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนไหลย้อน