โมเลกุลที่มีขั้วอย่างเช่นน้ำ
ก็ชอบที่จะยึดเกาะกับโมเลกุลที่มีขั้วด้วยกัน
โมเลกุลที่ไม่มีขั้วเลยเช่นไฮโดรคาร์บอน
ก็ชอบที่จะยึดเกาะกับโมเลกุลที่ไม่มีขั้วด้วยกัน
นั่นเป็นเหตุผลที่ทำให้น้ำกับน้ำมันไฮโดรคาร์บอนนั้นไม่ผสมรวมเป็นเนื้อเดียวกัน
และด้วยการที่ไฮโดรคาร์บอนมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
จึงทำให้ไฮโดรคาร์บอนลอยอยู่บนผิวหน้าน้ำ
การระเหยของโมเลกุลออกจากผิวหน้าของเหลวมาอยู่ในเฟสแก๊สนั้นขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่อยู่บนผิวหน้ากับโมเลกุลที่อยู่ข้างใต้มัน
ถ้าแรงยึดเหนี่ยวนี้ต่ำ
โมเลกุลที่อยู่บนผิวหน้าก็จะระเหยหลุดออกมาได้ง่ายขึ้น
อุณหภูมิก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลว
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
แรงยึดเหนี่ยวก็จะลดลง
ทำให้ของเหลวระเหยออกมาจากผิวหน้าได้มากขึ้น
พื้นผิวเปิดของผิวของเหลวก็มีส่วนกำหนดว่าของเหลวจะระเหยออกมาได้มากน้อยเท่าใด
ถ้าพื้นผิวเปิดนั้นมีมาก
ของเหลวนั้นก็จะระเหยได้ง่าย
ถ้าพื้นผิวเปิดนั้นมีน้อยลง
ของเหลวก็จะระเหยได้น้อยลง
ความเข้าใจในเรื่องนี้เรามีการนำมาใช้งานกันทั้งในห้องปฏิบัติการเคมี
(การลดการระเหยของน้ำจาก
water
bath) และในอุตสาหกรรม
(การลดการระเหยของของเหลวจุดเดือดต่ำในแทงค์เก็บ)
เรื่องนี้เคยเล่าเอาไว้เมื่อ
๒ ปีที่แล้วใน Memoir
ปีที่
๔ ฉบับที่ ๔๖๓ วันอังคารที่
๑๒ มิถุนายน พ.ศ.
๒๕๕๕
เรื่อง "การลดการระเหยของของเหลว"
การลุกติดไฟของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนนั้น
อย่างแรกที่สำคัญก็คือเชื้อเพลิงนั้นต้องมีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะระเหยกลายเป็นไอที่มีความเข้มที่สูงมากพอในอากาศ
และถ้าส่วนผสมระหว่างไอเชื้อเพลิงกับอากาศนั้นได้รับการกระตุ้น
(เช่นจากพื้นผิวร้อน
ประกายไฟ หรือเปลวไฟ)
ส่วนผสมของเชื้อเพลิงนั้นก็จะเกิดการลุกติดไฟหรือระเบิดได้
น้ำมันบางชนิดเช่นดีเซล
มีอุณหภูมิจุดวาบไฟ (flash
point) สูงกว่าอุณหภูมิห้อง
ดังนั้นถ้าเราเอาน้ำมันดีเซลใส่บีกเกอร์
และเอาเปลวไฟไปจุดล่อ
มันก็ไม่ลุกติดไฟ เพราะน้ำมันไม่ระเหย
แต่ถ้าเราอุ่นมันให้ร้อนมากพอ
มันก็จะลุกติดไฟได้
แต่มันก็พอมีวิธีการง่าย
ๆ ในการจุดน้ำมันดีเซลให้ลุกติดไฟได้
คือการใช้ไส้เทียนหรือไส้ตะเกียงช่วย
ไส้เทียนหรือไส้ตะเกียงจะช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวในการระเหยของน้ำมัน
(ทั้ง
ๆ ที่เป็นอุณหภูมิห้อง)
ทำให้ได้ไอระเหยน้ำมันออกมามากพอที่จะจุดให้ลุกติดเป็นเปลวไฟต่อเนื่องได้
ตามศาลเจ้าที่เขาใช้ตะเกียงน้ำมันพืชก็ใช้หลักการนี้
มีวิธีการง่าย
ๆ
อีกวิธีหนึ่งที่สามารถทำให้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวที่มีจุดวาบไฟสูงกว่าอุณหภูมิห้อง
ระเหยกลายเป็นไอในปริมาณที่มากพอที่สามารถลุกติดไฟได้เมื่อได้รับการกระตุ้น
วิธีการนี้มักจะเกิดขึ้นโดยไม่ตั้งใจ
และมักจะนำไปสู่อุบัติเหตุที่ไม่ได้คาดเอาไว้
วิธีการดังกล่าวก็คือการให้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวนั้น
"แผ่ลอยเป็นชั้นบาง
ๆ อยู่บนผิวน้ำ"
เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวเช่นน้ำมันดีเซล
เวลาที่มีอยู่ในปริมาณมาก
โมเลกุลของน้ำมันดีเซลที่อยู่บนผิวหน้าของเหลวนั้นจะถูกดึงดูดเอาไว้ด้วยโมเลกุลที่อยู่ข้างใต้ผิวหน้า
และเนื่องจากมันเป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วเหมือนกัน
การยึดเกาะกันระหว่างโมเลกุลก็เลยเกิดได้ดี
ที่อุณหภูมิห้องมันก็เลยไม่ค่อยระเหยกลายเป็นไอเท่าใดนั้น
แต่ถ้ามันแผ่กระจายไปบนผิวหน้าน้ำได้อย่างอิสระ
(คือพื้นที่ผิวบนของน้ำนั้นมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำมัน)
ชั้นโมเลกุลของน้ำมันที่แผ่นออกไปบนผิวหน้าน้ำนั้นบางมาก
อาจจะมีเพียงชั้นโมเลกุลเดียวก็ได้
และในสภาพเช่นนี้
น้ำมันนั้นจะระเหยได้มากขึ้น
นอกจากนี้บนผิวหน้าน้ำนั้น
น้ำมันจะแผ่กระจายออกไปได้รวดเร็วกว่าบนพื้นผิวของแข็งแม้ว่าน้ำมันนั้นจะมีปริมาณน้อยก็ตาม
จริงอยู่
แม้ว่าการที่มีน้ำมัน
(ในที่นี้ถือว่าเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงก็แล้วกัน)
ลอยอยู่บนผิวหน้าแหล่งน้ำที่มีพื้นที่ผิวกว้าง
น้ำมันจะระเหยได้ง่ายขึ้น
แต่ถ้าเป็นแหล่งน้ำที่เป็นพื้นที่เปิด
เช่น ทะเล หรือสระน้ำขนาดใหญ่
การไหลเวียนของอากาศที่อยู่เหนือผิวหน้าแหล่งน้ำนั้นทำให้มีโอกาสต่ำที่ไอน้ำมันที่ระเหยขึ้นมาจะสะสมจนเกิดความเข้มข้นสูงพอที่จะสามารถทำให้เกิดการระเบิดได้
แต่ก็มีแหล่งน้ำบางแหล่งเหมือนกันที่มีพื้นที่ผิวที่กว้างและเป็นบริเวณที่ค่อนข้างปิดหรือแทบจะไม่มีการถ่ายเทอากาศเลย
แหล่งน้ำนั้นก็คือ
"ระบบท่อระบายน้ำ"
ระบบท่อระบายน้ำนั้นมักประกอบด้วยบ่อพักที่เป็นตำแหน่งรองรับน้ำ
(อาจเป็นน้ำทิ้งหรือน้ำฝน)
ที่จะไหลเข้าสู่ระบบท่อที่ฝังอยู่ใต้ดิน
และไหลด้วยแรงโน้มถ่วง
เพื่อลำเลียงน้ำทิ้งนั้นไประบายทิ้งยังจุดที่เหมาะสมหรือส่งต่อไปยังหน่วยบำบัดต่อไป
ปรกติระดับน้ำในท่อระบายน้ำนั้นจะไม่อยู่เต็มท่อ
แต่อย่างมากจะท่วมสูงขึ้นมาระดับหนึ่งเท่านั้น
เช่นกรณีที่แสดงในรูปที่
๑ ข้างล่าง
ดังนั้นถ้าหากมีน้ำมันหกลงในบ่อพักบ่อใดบ่อหนื่ง
น้ำมันนั้นจะแผ่กระจายกว้างไปบนผิวหน้าน้ำโดยอาศัยระบบท่อระบายน้ำนี้ได้อย่างรวดเร็ว
ประกอบกับการที่อากาศในระบบท่อระบายน้ำนี้ไม่มีการหมุนเวียน
ไอน้ำมันที่เกิดขึ้นจึงสามารถสะสมจนมีความเข้มข้นที่สูงพอพร้อมที่จะลุกติดไฟหรือระเบิดได้เมื่อได้รับการกระตุ้น
ตัวอย่างหนึ่งของเหตุการณ์ระเบิดที่เกิดขึ้นจากการมีน้ำมันรั่วไหลเข้าไปในระบบท่อระบายน้ำได้แก่การระเบิดที่
ที่เกิดจากน้ำมันเบนซินรั่วไหลเข้าไปในระบบท่อ
และแผ่กระจายออกไปตามจุดต่าง
ๆ ในเมือง Guadalajara
ประเทศเมกซิโก
เมื่อวันที่ ๒๒ เมษายนปีค.ศ.
๑๙๙๒
(พ.ศ.
๒๕๓๕)
(ดูเพิ่มเติมได้ที่
http://en.wikipedia.org/wiki/1992_explosion_in_Guadalajara)
รูปที่
๑ ระบบท่อระบายน้ำที่เราพบเห็นกันได้ทั่วไป
ระบบท่อระบายน้ำที่แสดงในรูปที่
๑
นั้นยังเป็นเส้นทางลำเลียงแก๊สที่ดีเวลาที่มีแก๊สที่หนักกว่าอากาศเช่นหุงต้ม
(หรือ
LPG)
รั่วไหลออกมา
แก๊สหุงต้มในปริมาณที่ไม่มากนักที่รั่วไหลออกสู่ที่เปิดในอากาศมีโอกาสสูงที่จะแพร่กระจายออกไปจนความเข้มข้นเจือจางลงจนไม่สามารถระเบิดได้
แต่ถ้าหากมีระบบท่อระบายน้ำดังเช่นในรูปที่
๑ อยู่ใกล้บริเวณที่มีแก๊สรั่วไหล
แก๊สหุงต้มก็จะไหลลงสู่ระบบท่อระบายน้ำดังกล่าวได้
(เพราะมันหนักกว่าอากาศ)
และสามารถแพร่กระจายออกไปเป็นระยะทางไกลตามความยาวของระบบท่อระบายน้ำ
โดยที่ความเข้มข้นของมันไม่ได้ลดลงไปมากเท่าใดนัก
ในต่างประเทศที่มีการเดินท่อแก๊สใต้ดินตามถนนหนทางเพื่อจ่ายให้กับบ้านเรือนและอาคารต่าง
ๆ ในเมืองนั้น
ข่าวกรณีอุบัติเหตุแก๊สระเบิดเนื่องจากแก๊สรั่วออกจากท่อแล้วรั่วไหลเข้าสู่ระบบท่อระบาย
ย้อนกลับเข้าไปในอาคารต่าง
ๆ ก็เคยมีให้เห็นอยู่
การออกแบบระบบระบายน้ำในชุมชนนั้นจะคำนึงถึงการระบายน้ำได้อย่างรวดเร็วเป็นสำคัญ
การมีแก๊สรั่วไหลหรือน้ำมันหกลงไปในท่อระบายนั้นต้องถือว่าเป็นกรณีนอกเหนือการควบคุมและไม่ได้เป็นเหตุการณ์ที่ต้องคาดว่ามีโอกาสจะเกิดได้ในการออกแบบระบบท่อระบาย
แต่สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการใช้งานสารเหล่านี้อยู่เป็นประจำทุกวันในกระบวนการผลิต
การรั่วไหลของแก๊สที่หนักกว่าอากาศหรือน้ำมันเชื้อเพลิงลงสู่ระบบท่อระบาย
เป็นสิ่งที่มีโอกาสเป็นไปได้
ในกรณีเช่นนี้การป้องกันการแพร่กระจายของแก๊สหรือน้ำมันเชื้อเพลิงที่รั่วไหลลงไปในระบบท่อระบายกระทำได้ด้วยการทำให้ระบบท่อระบายน้ำนั้นมีน้ำท่วมเต็มท่อที่เชื่อมต่อระหว่างบ่อพักต่าง
ๆ ตลอดเวลา (รูปที่
๒)
ระบบนี้เรียกว่า
Flooded
drain
รูปที่
๒ ระบบ Flooded
drain ท่อที่เชื่อมต่อระหว่างบ่อพักใน
process
area จะมีน้ำท่วมเต็ม
ด้วยการใช้กำแพงรักษาระดับน้ำที่ติดตั้งอยู่ในบ่อพักที่อยู่ภายนอก
process
area
รูปที่
๒ นี้ผมวาดขึ้นมาใหม่โดยใช้รูปจากบทความเรื่อง
Fire
prevention/protection : A company's approach to fire safety
ที่เผยแพร่ในวารสาร
Loss
Prevention Bulletin ฉบับที่
๔๓ ปีค.ศ.
๑๙๘๒
(พ.ศ.
๒๕๒๕)
หน้า
๑-๑๙
เป็นตัวอย่าง ในระบบ Flooded
drain นี้จะมีบ่อพักอยู่นอก
process
area โดยบ่อพักนี้รองรับน้ำจากท่อระบายน้ำต่าง
ๆ ในบริเวณ process
area บ่อพักที่อยู่นอก
process
area นี้จะมีกำแพงรักษาระดับน้ำ
โดยความสูงของกำแพงนั้นจะสูงกว่าความสูงของท่อระบายน้ำที่เชื่อมต่อระหว่างบ่อพักต่าง
ๆ ใน process
area และด้วยการรักษาระดับน้ำในระบบท่อระบายน้ำในส่วนของ
process
area อยู่ที่ระดับไม่ต่ำกว่าความสูงของกำแพงรักษาระดับน้ำ
ก็จะทำให้ท่อเชื่อมระหว่างบ่อพักต่าง
ๆ ใน process
area มีน้ำท่วมเต็มตลอดเวลา
น้ำมันที่หกลงไปในบ่อพักใด
หรือแก๊สที่รั่วไหลลงไปในบ่อพักใดก็ตามใน
process
area ก็จะคงค้างอยู่ที่บ่อพักนั้น
ไม่สามารถใช้เส้นทางระบบท่อระบายน้ำแพร่กระจายไปยังบริเวณต่าง
ๆ ของโรงงานได้
ระบบ
Flooded
drain
นี้ไม่รู้เหมือนกันว่ามันอยู่ในข้อกำหนดในการสร้างโรงงานของประเทศไหนบ้างหรือเปล่า
รู้แต่ว่าช่วงนี้เห็นเขากำลังขุดถนนเพื่อวางท่อระบายน้ำใหม่รอบ
ๆ มหาวิทยาลัย
ก็เลยคิดว่าได้เวลาลงมือเขียนเรื่องนี้สักทีแม้ว่าเคยคิดไว้ตั้งนานแล้ว
แถมบ่ายวันนี้ตอนที่กำลังพิมพ์
Memoir
นี้อยู่ฝนก็ตกหนักอีก
(แต่คงตกไม่นาน)
และถ้าจะเอาระบบ
Flooded
drain นี้มาใช้กับโรงงานในบ้านเรา
ก็ขอเสนอว่าควรพิจารณาถึงการนำเอาปลาหางนกยูงมาปล่อยในระบบท่อระบายน้ำด้วย
เพื่อที่จะได้ช่วยกินลูกน้ำ
เพราะไม่เช่นนั้นโรงงานอาจมีความปลอดภัยเพิ่มมากขึ้นในกรณีที่มีน้ำมันหกหรือแก๊สรั่วไหลลงระบบท่อระบายน้ำ
แต่พนักงานที่ทำงานอยู่อาจมีความเสี่ยงจากไข้เลือดออกมากขึ้นแทนก็ได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น