แนวทางหัวข้อการทำวิทยทานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๘ (ตอนที่ ๒๓) MO Memoir : Monday 30 October 2560

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog
 

เนื้อหาในเอกสารฉบับเป็นการสรุปผลการประชุมกลุ่มย่อยเมื่อช่วงบ่ายวานนี้ เพื่อความเข้าใจที่ตรงกันในการเขียนอธิบายผลในวิทยานิพนธ์

ความเป็นกรดของอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม (alpha-Hydrogen atom) ตอน กรดบาร์บิทูริก (Barbituric acid) MO Memoir : Sunday 29 October 2560

เวลาสอนเคมีอินทรีย์ ผมมักจะบอกกับนิสิตเสมอว่า สารใดจะทำปฏิกิริยาใดได้บ้างนั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าสารนั้นมีชื่อว่าอะไร แต่ขึ้นอยู่กับว่ามันมี "หมู่ฟังก์ชัน" อะไรอยู่บ้าง และในการทำปฏิกิริยาก็อย่าเพียงแค่มองเฉพาะปฏิกิริยาที่ต้องการ แต่ให้คำนึงถึงปฏิกิริยาอื่นที่มีโอกาสเกิดขึ้นด้วย
 

การเรียกชื่อสารอินทรีย์นั้น ระบบดั้งเดิมก็อาศัยแหล่งที่มาหรือไม่ก็คุณสมบัติทางเคมีของมันเป็นหลัก ต่อมาก็มีความพยายามจัดระเบียบวิธีการเรียกชื่อใหม่โดยอาศัยลำดับความสำคัญของหมู่ฟังก์ชันเป็นหลัก ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สารบางตัวมีชื่อเรียกที่อาจทำให้ผู้เรียนในปัจจุบันสับสนได้ว่าตกลงว่ามันเป็นสารในกลุ่มใด เช่นพอมีการกล่าวถึงสารอินทรีย์ที่มีฤทธิ์เป็นกรด ก็มักจะนึกถึงแต่หมู่คาร์บอกซิล (-COOH) แต่ก็มีอยู่หลายสารเหมือนกันที่มีหมู่ฟังก์ชันอื่นที่ไม่ใช่หมู่คาร์บอกซิล แต่ก็สามารถแสดงฤทธิ์เป็นกรดได้เทียบเคียงกัน ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือฟีนอล (Phenol C₆H₅-OH) ที่มีหมู่ฟังก์ชันคือหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) แต่ฟีนอลนี้ก็มีชื่อเก่าอีกชื่อคือกรดคาร์บอลิก (Carbolic acid) ด้วยเหตุที่ว่ามันมีฤทธิ์เป็นกรดที่ชัดเจน คือสามารถสะเทินไอออนไฮดรอกไซด์ (OH^-) ได้ มาวันนี้ก็จะขอยกตัวอย่างสารอินทรีย์อีกตัวหนึ่งที่มีชื่อว่าเป็น "กรด" ทั้ง ๆ ที่โครงสร้างโมเลกุลของมันเองไม่มีหมู่คาร์บอกซิลเลย คือกรดบาร์บิทูริก (Barbituric acid)
 

อัลดีไฮด์หรือคีโตนที่มีอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม สามารถที่จะเกิดปฏิกิริยา aldol condensation กับโมเลกุอัลดีไฮด์หรือคีโตนอีกโมเลกุลหนึ่ง (โดยที่โมเลกุลที่สองนี้ไม่จำเป็นต้องมีอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม) โดยมีเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา กลายเป็นสารประกอบเบต้าไฮดรอกซีอัลดีไฮด์หรือเบต้าไฮดรอกซีคีโตนได้ ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาระหว่างอะเซทัลดีไฮด์ (acetaldehyde ตัวที่มีอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม) และฟอร์มัลดีไฮด์ (formaldehyde ตัวที่ไม่มีอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม) ที่ได้ผลิตภัณฑ์คือ 3-Hydroxy propionaldehyde (รูปที่ ๑)
 

ในความเป็นจริงนั้นอะเซทัลดีไฮด์สามารถเกิดปฏิกิริยา aldol condensation ระหว่างโมเลกุลของมันเองได้ด้วย ดังนั้นถ้าเราไม่ต้องการใช้อะเซทัลดีไฮด์เกิดปฏิกิริยาระหว่างพวกมันเอง ก็ต้องหาทางลดโอกาสที่โมเลกุลอะเซทัลดีไฮด์จะเจอกันเอง วิธีการหนึ่งก็คือการค่อย ๆ เติมอะเซทัลดีไฮด์ลงไปในฟอร์มัลดีไฮด์ในขณะที่ทำการปั่นกวน

รูปที่ ๑ ตัวอย่างเส้นทางการสังเคราะห์กรดบาร์บิทูริก (Barbituric)
 

และจะว่าไปแล้ว โมเลกุล 3-Hydroxy propionaldehyde ที่เกิดขึ้นก็ยังคงมีอัลฟาไฮโดรเจนอะตอมที่สามารถเกิดปฏิกิริยา aldol condensation ได้กับทั้งฟอร์มัลดีไฮด์และอะเซทัลดีไฮด์ กลายเป็นโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นไปอีก ตรงนี้คงต้องขึ้นอยู่กับการปรับแต่งสภาวะที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาว่าต้องการหยุดเพียงแค่ 3-Hydroxy propionaldehyde หรือต้องการโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นไปอีก
 

3-Hydroxy propionaldehyde มีหมู่ฟังก์ชันที่มีความว่องไวสูง (แต่ไม่เท่ากัน) อยู่สองหมู่คือหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) และหมู่อัลดีไฮด์ (-C(O)H) อยู่ที่ปลายโซ่คนละด้านกัน ถ้าทำการรีดิวซ์หมู่อัลดีไฮด์ก็จะได้สารประกอบ 1,3-Propanediol ถ้าทำการออกซิไดซ์หมู่อัลดีไฮด์ด้วยตัวออกซิไดซ์ที่เลือกออกซิไดซ์เฉพาะหมู่อัลดีไฮด์ก็จะได้สารประกอบ 3-Hydroxy propionic acid แต่ถ้าทำการออกซิไดซ์ด้วยตัวออกซิไดซ์ที่แรงพอ ทั้งหมู่ไฮดรอกซิลและอัลดีไฮด์ก็จะกลายเป็นหมู่คาร์บอกซิล จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่ากรดมาโลนิก (malonic acid)
 

(ตัวอย่างตัวออกซิไดซ์ที่เลือกออกซิไดซ์เฉพาะหมู่อัลดีไฮด์โดยไม่ไปออกซิไดซ์หมู่ไฮดรอกซิลได้แก่สารละลาย Fehling และสารละลาย Benedict ที่ใช้ในการทดสอบการมีอยู่ของ reducing sugar โดยใช้ Cu²⁺ เป็นตัวออกซิไดซ์ แต่ดูแล้วไม่น่าจะเหมาะที่จะนำมาใช้กับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมเท่าใดนัก)
 

กรดมาโลนิกนี้มีหมู่เมทิลีน (-CH₂-) หนึ่งหมู่อยู่ที่ตรงกลางสายโซ่ แม้ว่าหมู่นี้จะมีความว่องไวต่ำกว่าหมู่คาร์บอกซิล แต่ก็เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนอะตอม H ของหมู่นี้ให้กลายเป็นอะตอมเฮไลด์ จากนั้นจึงค่อยแทนที่อะตอมเฮไลด์ด้วยหมู่อื่นอีกที (ซึ่งอาจเป็นหมู่อัลคิลก็ได้)

รูปที่ ๒ ตัวอย่างสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดมาโลนิก (malonic acid) ด้วยการออกซิไดซ์ 3-hydroxy propionaldehye หรือ 3-hydroxy propionic acid
 

อะตอม C ของหมู่คาร์บอนิล (-C(O)-) มีความเป็นขั้วบวก สามารถที่จะทำปฏิกิริยากับ nucleophile เช่นอะตอม N ที่ยังมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลืออยู่ได้ แต่ในกรณีของหมู่คาร์บอกซิล (HO-C(O)-) นั้น อะตอม H ก็สามารถทำปฏิกิริยากับ nucleophile ที่เป็นเบสลิวอิส (Lewis base) เช่นอะตอม N ที่ยังมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลืออยู่ได้เช่นกัน ดังนั้นถ้าเราเอาหมู่เอมีน (amine - NR₁R₂R₃) มาทำปฏิกิริยากับหมู่คาร์บอกซิล อะตอม N ของตัวเอมีนเองแทนที่จะเข้าทำปฏิกิริยากับอะตอม C ของหมู่คาร์บอนิลโดยตรง ก็จะหันไปรับเอาโปรตอนของหมู่ -OH แทน ดังนั้นถ้าต้องการให้อะตอม N นั้นไปทำปฏิกิริยากับอะตอม C ของหมู่คาร์บอนิลโดยตรง ก็ต้องหาทางเปลี่ยนอะตอม H หรือหมู่ -OH ให้กลายเป็นหมู่อื่นก่อน เข่นเปลี่ยนเป็นหมู่ acyl halide หรือเอสเทอร์ เช่นถ้าเราเอากรดมาโลนิกมาปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันกับเอทานอล ก็จะได้สารประกอบเอสเทอร์ไดเอทิลมาโนเนต (diethyl malonate) และถ้านำไดเอทิลมาโลเนตนี้มาทำปฏิกิริยากับยูเรีย (urea) ก็จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่ากรดบาร์บิทูริก (barbituric) ที่มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นรูปหกเหลี่ยม (รูปที่ ๑)
 

ความเป็นกรดของกรดบาร์บิทูริกเกิดจากอัลฟาไฮโดรเจนอะตอมที่อยู่ระหว่างหมู่คาร์บอนิลสองหมู่ (อะตอม H สีแดงในรูปที่ ๑) ที่เป็นตัวทำให้อัลฟาไฮโดรเจนอะตอมมีความเป็นกรดเพิ่มมากขึ้นอันเป็นผลจากการเกิดเรโซแนนซ์ของอิเล็กตรอนที่ตำแหน่งนั้นเมื่อจ่าย H⁺ ออกไป กรดบาร์บิทูริกนี้เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ปรากฏอยู่ในยากลุ่มบาร์บิทูเรต (Barbiturate) ที่ใช้รักษาอาการชัก (Anticonvulsant) ใช้เป็นยาคลายกังวล (anxiolytics) และเป็นยากดประสาท (hypnotics) ที่นำไปสู่อาการห่วงเหงาหาวนอนและเฉื่อยชาได้ ในประเทศไทยมีการเรียกยาตระกูลนี้ว่า "เหล้าแห้ง" (เพราะทำให้ผู้ที่รับประทานเข้าไปมีอาการคล้ายคนเมาเหล้า) และถูกจัดให้เป็นยาควบคุมพิเศษเว้นแต่พวที่ถูกประกาศโดยกระทรวงสาธารณสุขว่าเป็นวัตถุที่ออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท ความแตกต่างของยาในกลุ่มนี้อยู่ตรงที่อะตอม H สองอะตอมของหมู่ -CH₂- ถูกแทนที่ด้วยหมู่อื่น (ที่อาจเหมือนกันหรือแตกต่างกัน) แค่นั้นเอง

รูปที่ ๓ ตัวอย่างสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดบาร์บิทูริก (Barbituric acid) หรืออนุพันธ์ของกรดบาร์บิทูริก

ข้อพึงคำนึงพื้นฐานในการเลือกใช้วาล์ว (Valve Philosophy) ตอนที่ ๒ MO Memoir : Friday 27 October 2560

การรู้ว่าเครื่องมือหรืออุปกรณ์แต่ละชนิดใช้งานอย่างไร แตกต่างไปจากการรู้ว่าเมื่อใดควรจะเลือกใช้เครื่องมือหรืออุปกรณ์ชนิดไหน เพราะการที่จะรู้ว่าเมื่อใดควรที่จะใช้เครื่องมือหรืออุปกรณ์ชนิดไหนนั้น เราต้องรู้ไม่เพียงแต่ว่าเครื่องมือหรืออุปกรณ์ชนิดนั้นใช้งานอย่างไร แต่ยังต้องรู้ทั้งข้อดี ข้อเสีย ข้อจำกัด ในการใช้งานเครื่องมือหรืออุปกรณ์ชนิดนั้น และยังครอบคลุมไปถึงสภาพแวดล้อมหรือสภาวะการทำงานหรือปัญหาที่ต้องนำเอาเครื่องมือหรืออุปกรณ์ชนิดนั้นไปประยุกต์ใช้ด้วย
 

ลำดับเลขที่รูปในบทความชุดนี้จะเรียงต่อเนื่องจากตอนที่ ๑ ไปเรื่อย ๆ รูปที่ ๕-๙ เป็นเอกสารหน้า ๓-๗ ที่เป็นตารางเปรียบเทียบคุณลักษณะและความเหมาะสมในการใช้งานวาล์วชนิดต่าง ๆ คอลัมน์แรกเป็นชนิดวาล์ว คอลัมน์ที่สองบรรยายถึงคุณลักษณะทั่วไป คอลัมน์ที่สามเป็นการใช้งาน และคอลัมน์ที่สี่เป็นข้อจำกัดในการใช้งาน สำหรับผู้ที่ไม่รู้ว่าวาล์วแต่ละชนิดหน้าตาเป็นอย่างไร ขอแนะนำให้ย้อนไปอ่านเรื่อง "วาล์วและการเลือกใช้" ตอนที่ ๑-๓ ก่อน

เริ่มจากตัวแรกคือ gate valve วาล์วชนิดนี้มีแผ่นจาน (disc) ที่วางตัวตั้งฉากกับทิศทางการไหล การเปิด-ปิดอาศัยการเลื่อนตัวแผ่นจานขึ้นลง ด้วยการที่แผ่นจานมีรูปร่างแบน ทำให้วาล์วชนิดนี้มีข้อดีคือมีขนาดไม่ใหญ่เมื่อเทียบกับวาล์วชนิดอื่นที่ใช้กับท่อขนาดเดียวกัน (ขนาดในที่นี้ก็คือความหนาของตัววาล์วเมื่อวัดในทิศทางการไหลตามแนวท่อ) และเมื่อเปิดวาล์วเต็มที่ ของไหลจะเดินทางไหลผ่านวาล์วได้เป็นแนวตรงโดยมีขนาดช่องทางการไหลผ่านตัววาล์วเท่ากับขนาดท่อ เรียกได้ว่าในสภาพที่วาล์วเปิดเต็มที่นั้น ไม่ต้องคำนึงถึงความดันลด (pressure drop) คร่อมตัววาล์วก็ได้ วาล์วชนิดนี้เหมาะสำหรับงานที่ต้องเวลาเปิดวาล์วก็ต้องเปิดเต็มที่หรือเวลาปิดวาล์วก็ต้องปิดให้สนิท ไม่เหมาะกับงานที่ต้องเปิดวาล์วแบบหรี่เพื่อให้ของไหลไหลผ่านในปริมาณเล็กน้อย เพราะจะทำให้ตัวแผ่นจานและ/หรือตัววาล์วสึกหรอได้เร็วเนื่องจาก erosion และไม่เหมาะกับของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ เพราะของแข็งที่ตกอยู่บนพื้นใต้ตำแหน่งแผ่นจานจะทำให้ไม่สามารถปิดวาล์วได้สนิท

ตัวที่สองคือ globe valve ช่องเปิดให้ของไหลไหลผ่านตัววาล์วจะวางตัวนอนในระนาบเดียวกับทิศทางการไหล ลองนึกภาพวาล์วที่วางตัวอยู่ในแนวนอน ของไหลที่ไหลเข้าตัววาล์วจะต้องไหลลงล่างก่อนไหลวกตั้งฉากขึ้นด้านบนเพื่อไหลผ่านช่องทางการไหล ก่อนที่จะไหลวกลงล่างแล้วหักเลี้ยวเพื่อไหลออกไปในแนวนอน (เหมือนกับลูกคลื่น sine wave ที่วกลงล่างก่อนขึ้นข้างบน) ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการไหลและขนาดช่องเปิดขึ้นอยู่กับรูปร่างของ plug ที่ใช้อุดปิดช่องเปิดและระยะยกตัวของ plug เช่นถ้า plug มีรูปร่างออกมาทางแผ่นจาน ก็จะให้พฤติกรรมออกมาแบบ quick open (คือตัว plug ยกตัวขึ้นไม่มาก อัตราการไหลผ่านวาล์วก็แทบถึงค่าสูงสุด และถ้าใช้ตัว plug ที่มีลักษณะเป็นรูปกรวยที่ผนังด้านข้างนั้นมีรูปร่างโค้งที่แตกต่างกัน (เช่นโค้งโป่งนูน หรือโค้งเว้าเข้า) ก็จะได้ความสัมพันธ์ระหว่างระยะยกตัวกับอัตราการไหลผ่านวาล์วที่เปลี่ยนไป globe valve ทั่วไปทิศทางการเคลื่อนที่ของตัว plug จะอยู่ในทิศทางตั้งฉากกับแนวท่อ ลักษณะเช่นนี้ทำให้ค่าความดันลดคร่อมวาล์วแม้ว่าจะเปิดวาล์วเต็มที่มีขนาดที่มีนัยสำคัญ แต่ถ้าเลือกใช้วาล์วชนิด Y-type คือทิศทางการวางตัว plug นั้นอยู่ในแนวเฉียง (คือหันเข้าหาช่องทางที่ของไหลไหลเข้ามา) ก็จะช่วยลดค่าความดันลดในระบบท่อได้
 

ในช่องข้อจำกัดของวาล์วที่บอกว่า globe valve ไม่เหมาะกับงานประเภทเปิด-ปิด (คือไม่ต้องการปรับอัตราการไหล) ก็เพราะตัววาล์วจะมีขนาดใหญ่และราคาที่สูงกว่า gate valve แต่ถ้าเป็นระบบที่เมื่อปิดวาล์วแล้วผลต่างความดันระหว่างด้านขาเข้ากับขาออกนั้นสูงมาก globe valve จะเปิดได้ง่ายกว่า gate valve (คือแรงกดนั้นอยู่ในแนวการเคลื่อนที่ของตัว plug ไม่ได้อยู่ในทิศทางตั้งฉากเหมือนในกรณีของแผ่น disc ของ gate valve)
 

Angle valve มีการควบคุมการปิด-เปิดแบบ globe วาล์ว ต่างกันตรงที่ทิศทางการไหลเข้าตัววาล์วนั้นไหลเข้าจากทางด้านล่างตรงเข้าหาตัว plug และทิศทางการไหลออกนั้นทำมุมฉากกันทิศทางการไหลเข้า ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดก็คือก๊อกน้ำที่อ่างล่างหน้า

รูปที่ ๕ หน้าที่ ๓/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy
 

plug valve และ ball valve มีความคล้ายคลึงกัน (รูปที่ ๕ และ ๖) ความแตกต่างหลักอยู่ตรงที่ชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่เป็นตัวปิดกั้นการไหล โดยในกรณีของ ball valve นั้นจะใช้ลูกบอลทรงกลมที่มีรูเจาะทะลุผ่าน ส่วน plug valve ใช้แท่งทรงกระบอกตรงหรือทรงกระบอกที่มีความเรียวสอบเล็กน้อย วาล์วทั้งสองชนิดนี้ด้วยการหมุนเพียงแค่ 1/4 รอบ (หรือ 90 องศา) ก็จะทำการเปิดหรือปิดวาล์วได้เต็มที่ ข้อด้อยหลักของวาล์วทั้งสองชนิดนี้คงอยู่ที่วิธีการป้องกันการรั่วซึมระหว่างตัว plus หรือ ball กับผนังลำตัววาล์ว ในกรณีของ ball valve นั้นจะใช้วัสดุอิลาสโตเมอร์ที่มีความยืดหยุ่น ทำให้มีปัญหาเรื่องอุณหภูมิสูงสุดที่ใช้งานได้ (เพราะพวกอิลาสโตเมอร์ไม่สามารถทนอุณหภูมิสูงได้เหมือนโลหะ)
 

ตัว plug valve นั้นยังมีชนิดที่ใช้สารหล่อลื่นเพื่อช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างตัว plug กับผนังลำตัววาล์ว (ที่เรียกว่าเป็นชนิด lubricated) เพื่อทำให้สามารถหมุนเปิด-ปิดวาล์วได้ง่ายขึ้น แต่ก็ต้องระวังเรื่องสารหล่อลื่นจะเข้าไปปนเปื้อนของเหลวที่ไหลผ่านวาล์ว แต่อีกวิธีการหนึ่งที่สามารถทำให้หมุนเปิด-ปิดวาล์วได้ง่ายขึ้นคือการใช้ตัว plug ที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกที่เรียวสอบ มีระบบกลไกที่ในช่วงแรกที่หมุนก้านวาล์วนั้นจะเป็นการยกตัว plug ให้สูงขึ้นจากผนังลำตัววาล์ว ทำให้เมื่อทำการหมุนก้านวาล์วต่อไปเพื่อทำการบิดตัว plug ให้หมุนตามนั้น ไม่มีแรงเสียดทานระหว่างตัว plug กับผนังลำตัววาล์ว (เพราะว่ามันไม่สัมผัสกันแล้ว) แต่ทำให้ต้องมีการหมุนก้านวาล์วมากเกินกว่า 1/4 รอบเพื่อเปิด-ปิดวาล์วเต็มที่ 
  

วาล์วทั้งสองประเภทนี้สามารถนำมาใช้ในงานที่ต้องมีการเปิดวาล์วแบบหรี่ได้ ปิดในสนิทกว่า gate valve ตัว ball valve เองนั้นสามารถนำมาใช้การควบคุมอัตราการไหลผ่านวาล์วได้ แต่ไม่สามารถทำการปรับรูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างร้อยละการเปิดของวาล์วกับอัตราการไหลผ่านตัววาล์วได้เหมือนกรณีของ glove valve (ที่ปรับเปลี่ยนได้ด้วยการใช้ plug ที่มีรูปร่างแตกต่างกัน ทำให้สามารถปรับเปรียบความสัมพันธ์ระหว่างขนาดช่องเปิดของ orifice กับระยะการยกตัวของ plug ให้มีรูปแบบที่แตกต่างกันได้)

วาล์วกันการไหลย้อนกลับ (เรียกแบบอเมริกันคือ check valve เรียกแบบอังกฤษคือ non-return valve) ทำงานโดยใช้แรงดันของเหลวด้านขาเข้าดันให้กลไกปิดกั้นการไหลในตัววาล์วนั้นเปิดออก (กรณีที่ความดันด้านขาเข้าสูงกว่าความดันด้านขาออก) และใช้แรงดันของเหลวด้านขาออก (กรณีที่ความดันด้านขาออกสูงกว่าด้านขาเข้า) ดันให้กลไกปิดกั้นการไหลในตัววาล์วนั้นปิดตัว การเลือกรูปแบบและการทำงานของกลไกการไหลที่แตกต่างกันก็ทำให้ได้วาล์วกันการไหลย้อนกลับที่แตกต่างกันไป (รูปที่ ๗)
 

swing check valve นั้นใช้กลไกการไหลที่เป็นแผ่น gate ยึดติดกับบานพับ (ที่อยู่ทางด้านข้างของตัววาล์ว) แรงที่ทำให้แผ่น gate ปิดคือน้ำหนักของแผ่น gate และความดันด้านขาออก การทำงานของวาล์วชนิดนี้ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง เวลาที่ติดตั้งเข้ากับท่อในแนวนอนจึงต้องให้วาล์วตั้งในแนวดิ่ง และเวลาที่ติดตั้งกับท่อในแนวดิ่งต้องให้การไหลเป็นจากล่างขึ้นบน ในกรณีของวาล์วตัวใหญ่ที่แผ่น gate มีน้ำหนักมาก เวลาที่แผ่น gate ปิดตัวลงกระทันหันอาจเกิดการกระแทกอย่างรุนแรงได้ ดังนั้นเพื่อป้องกันการกระแทกอย่างรุนแรงนี้จึงอาจมีการติดตั้งน้ำหนักถ่วงเข้ากับบานพับ โดยอยู่ทางด้านนอกของตัววาล์วด้านที่ตรงข้ามกับแผ่น gate น้ำหนักถ่วงที่ติดตั้งนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยให้วาล์วไม่ปิดกระแทกอย่างรุนแรง ยังช่วยให้รู้ด้วยว่าในขณะนั้นวาล์วอยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด
 

butterfly check valve ใช้กลไกแบบบานพับเช่นเดียวกัน swing check valve แต่แตกต่างตรงนี้เป็นการใช้แผ่น gate สองชิ้น (ที่เป็นครึ่งวงกลม) ติดตั้งเข้ากับแกนบานพับที่วางอยู่ในแนวกลางของเส้นทางการไหล วาล์วแบบนี้บางชนิดสามารถวางไว้ระหว่างหน้าแปลนสองชิ้น (ที่เรียกว่า wafer type) แล้วใช้นอตที่สอดผ่านหน้าแปลนสองชิ้นนั้นบีบอัดตัว butterfly check valve ให้อยู่ระหว่างกลาง ทำให้ตัววาล์วเองนั้นไม่จำเป็นต้องมีหน้าแปลน ซึ่งเป็นการลดน้ำหนัก (รวมทั้งราคา) ของตัววาล์วลงไป

ทั้ง swing check valve และ butterlfy check valveไม่เหมาะกับระบบที่อัตราการไหลเต้นไปมาตลอดเวลา (plusating flow) เพราะอาจทำให้ตัวกลไกปิดกั้นการไหลนั้นเปิด-ปิดกระแทกตลอดเวลา

รูปที่ ๖ หน้าที่ ๔/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

รูปที่ ๗ หน้าที่ ๕/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

piston check valve มีรูปแบบเดียวกับตัว glove valve เพียงแต่ใช้น้ำหนักของตัว piston ร่วมกับความดันด้านขาออกเป็นตัวดันให้ตัว piston กดปิดรู orifice ด้วยเหตุนี้วาล์วประเภทนี้ส่วนใหญ่จึงมักต้องติดตั้งในแนวนอน (ตัว swing check valve นั้นแม้จะใช้น้ำหนักตัว gate ในการทำให้วาล์วปิด แต่ก็ยังสามารถติดตั้งในแนวดิ่งได้ถ้าการไหลเป็นแบบจากล่างขึ้นบน) แต่ถ้าเป็นวาล์วขนาดไม่ใหญ่มากก็อาจมีการใช้สปริงช่วยในการกดให้ตัว piston ปิดรู orifice แต่นั้นหมายความว่าความดันที่จะทำให้วาล์วเปิดนั้นจะเพิ่มสูงขึ้น เพราะต้องเอาชนะทั้งน้ำหนักของตัว piston และแรงกดของสปริง วาล์วชนิดนี้ใช้งานได้ดีกับระบบที่อัตราการไหลนั้นมีการเต้นไปมา
 

ball check valve ใช้ลูกบอลกลมเป็นตัวปิดกั้นการไหล มีทั้งรูปแบบที่ปิดกั้นรู orifice โดยของไหลนั้นเมื่อไหลผ่านรู orifice จะไหลอ้อมทางด้านข้างของลูกบอลไปโดยมีทั้งชนิดที่มีสปริงช่วยดันลูกบอลให้ปิดและชนิดที่ไม่มีสปริงช่วยดันลูกบอล (แบบเดียวกับที่อยู่ที่ปากขวดเหล้านอกบางยี่ห้อที่ติดตั้งวาล์วชนิดนี้ไว้ที่ปากขวด เพื่อป้องกันไม่ให้เติมของเหลวอื่นเข้าไปในขวดได้เวลาขวดวางตั้ง) และรูปแบบที่ให้ลูกบอลกลมลอยขึ้นเพื่อเปิดช่องทางการไหลและตกกลับมาลงมาปิดเมื่อมีการไหลสวนทาง (ทำนองเดียวกับ swing check valve เพียงแต่เปลี่ยนเป็นใช้ลูกบอลกลมแทนการใช้บานพับและแผ่น gate) วาล์วชนิดนี้บางรูปแบบถูกนำมาใช้เป็นวาล์วจำกัดอัตราการไหลเพื่อป้องกันไม่ให้อัตราการไหลในท่อนั้นสูงเกินไปหรือปิดกั้นการไหลเมื่อพบว่าอัตราการไหลนั้นเพิ่มขึ้นกระทันหัน (เช่นในกรณีของท่อแตกรั่ว) เช่นที่ติดตั้งอยู่ที่ LPG regulator ที่ใช้กับถังแก๊สหุงต้มตามบ้าน ที่เมื่อตอนเปิดหัวถังแก๊สนั้นจะมีแก๊สพุ่งออกมาอย่างแรงจนทำให้ลูกบอลนั้นเคลื่อนที่เร็วจนกระทั่วไปอยู่ที่ตำแหน่งปิด ต้องมีการกด reset เพื่อให้วาล์วเปิดใหม่ (ดูตัวอย่างได้ใน Memoir ปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๖๑ วันอาทิตย์ที่ ๙ เมษายน ๒๕๖๐ เรื่อง "วาล์วลดความดันหัวถังแก๊สหุงต้ม (LPG Regulator)")
 

หน้าที่ของ check valve นั้นคือเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับ "ในปริมาณมาก" ไม่ได้แปลว่าเมื่อมีการไหลย้อนกลับเกิดขึ้น ตัววาล์วจะปิดกั้นการไหลเอาไว้ได้อย่าง "สมบูรณ์เสมอไป" ในช่วงแรก ๆ นั้นวาล์วอาจปิดกั้นการไหลได้ดีจนเรียกได้ว่าสมบูรณ์ แต่เมื่อใช้งานไปเป็นระยะเวลานั้นก็อาจเกิดการไหลย้อนกลับได้ในปริมาณน้อย ๆ ดังนั้นจึงไม่ควรจะไว้วางใจให้ check valve ทำหน้าที่ปิดกั้นการไหล ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือระบบท่อด้านขาออกของปั๊มหอยโข่งที่จะมี block valve อีกตัวหนึ่งติดตั้งทางด้านขาออกของ check valve คือเมื่อปั๊มหยุดทำงาน ของเหลวด้านขาออก (โดยเฉพาะด้านขาออกที่มีความดันสูงกว่าด้านขาเข้า) จะไหลย้อนกลับเข้ามาในตัวปั๊ม ด้วยเหตุนี้จึงต้องติดตั้ง check valve เอาไว้ แต่ผู้ปฏิบัติงานก็ยังควรต้องไปปิด block valve ด้านขาออกของปั๊มอยูดี

needle valve เป็นวาล์วที่ทำหน้าที่ปรับอัตราการไหลเหมือน globe valve แต่ใช้กับงานที่ต้องการปรับอัตราการไหลละเอียด (ระบบท่อขนาดเล็ก เช่นในระดับห้องทดลองหรือโรงประลอง) โดยกลไกที่ทำหน้าที่ปิดกั้นรู orifice นั้นจะมีลักษณะคล้ายเข็มเล็กที่เรียวยาว (ทำให้ปรับขนาดช่องเปิดได้ละเอียด) แต่ด้วยโครงสร้างเช่นนี้จึงทำให้ไม่ตัววาล์วไม่สามารถปิดได้สนิท เพราะไม่สามารถอัดตัวโครงสร้างที่เป็นเข็มเรียวยาวที่บอบบางนี้เข้ากับ seat ได้ ด้วยเหตุนี้เวลาติดตั้ง needle valve จึงต้องมี block valve อีกตัวทำหน้าที่ปิดกั้นการไหลในกรณีที่ไม่ต้องการให้มีการไหล (glove valve ทำหน้าที่ได้ทั้งปรับการไหลและเป็น block valve ในตัวเอง)

automatic control valve และ self regulating automatic control หมายถึงวาล์วที่ควบคุมระดับการเปิด-ปิดด้วยระบบอัตโนมัติ ที่อาจเป็นวาล์วชนิดใดก็ได้ ต่างกันที่ใช้ระบบอัตโนมัติทำงานแทนการใช้คนคอยปรับ พวกวาล์วควบคุมความดัน (ที่มีโครงสร้างแบบ globe valve) ก็จัดอยู่ในพวกนี้ด้วย โดยทำงานด้วยการใช้ความดันด้านขาออกมากดให้ตัว piston (หรือ plug) เคลื่อนลงมาปิดรู orifice ร่วมกับแรงกดสปริง กล่าวคือถ้าความดันด้านขาออกเพิ่มขึ้น แรงกดตัว piston ก็จะมากขึ้น ทำให้รู orifice ถูกปิดให้เล็กลง ความดันด้านขาออกก็จะลดลง แต่ถ้าความดันด้านขาออกลดลง แรงกดตัว piston ก็จะลดลงตาม รู orifice จะถูกเปิดให้กว้างขึ้น ทำให้การไหลเพิ่มสูงขึ้น

รูปที่ ๘ หน้าที่ ๖/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

diaphragm valve ใช้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นมาทำเป็นท่อเส้นทางการไหล และใช้การบีบจากภายนอกกดให้ท่อปิดตัวลง จึงเหมาะสมกับกรณีที่ไม่ต้องการให้มีการรั่วซึมที่ตัววาล์ว วาล์วประเภทอื่นมีโอกาสจะรั่วซึมได้ตรงช่องว่างระหว่างตัวกลไกลที่ใช้ในการเคลื่อนชิ้นส่วนที่ใช้ในการปิดกั้นการไหลขึ้นลง (เช่นในกรณีของ gate กับ globe valve) หรือหมุนชิ้นส่วนที่ใช้ในการปิดกั้นการไหล (เช่นในกรณีของ ball, plug และ butterfly valve) แต่ด้วยการที่ต้องใช้วัสดุพอลิเมอร์ทำให้มีข้อจำกัดเรื่องอุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้ นอกจากนี้ท่อที่ผนังยืดหยุ่นได้นี้จำเป็นต้องให้ความดันภายในท่อสูงกว่าความดันบรรยากาศ ท่อจึงจะคงรูปร่างอยู่ได้ แต่ถ้าหากความดันภายในท่อต่ำกว่าความดันบรรยากาศ จะมีปัญหาเรื่องท่อจะถูกแรงกดอากาศบีบให้ปิดตัวลงเองโดยที่ไม่จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนทางกลมาบีบผนังท่อให้ยุบตัวลง (นึกภาพลองเอานิ้วอุดปลายหลอดดูดกาแฟไว้ด้านหนึ่ง แล้วออกแรงดูดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ก็จะเห็นหลอดนั้นยุบตัวลง)

ข้อดีของ butterfly valve จะเห็นได้ชัดในกรณีของท่อขนาดใหญ่ที่จำเป็นต้องมีวาล์วทำหน้าที่ปิด-เปิด เพราะ butterfly valve จะมีน้ำหนักน้อยกว่าวาล์วชนิดอื่นมาก แต่ด้วยแรงที่ใช้ในการกดแผ่น disc ให้แนบกับ seat เพื่อปิดวาล์วนั้นต้องอาศัยแรงบิดจากภายนอก ทำให้ยากที่จะปิดได้สนิท ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเห็นการใช้งาน butterfly valve กับท่อขนาดใหญ่ที่ใช้ลำเลียงของไหลที่ปลอดภัย (เช่นน้ำหล่อเย็น อากาศอัดความดัน) และด้วยการที่ลักษณะโครงสร้างของวาล์วนั้นที่ใช้แผ่น disc ที่มีแกนหมุนอยู่ตรงแนวกลาง ทำให้แรงกดของของไหลที่ไหลเข้ามาที่กระทำต่อแผ่น disc ซีกหนึ่งจะกดให้แผ่น disc แนบเข้ากับตัว seat ในขณะที่อีกซีกหนึ่งนั้นจะดันให้แผ่น disc เคลื่อนออกจากตัว seat ดังนั้นการจะทำให้วาล์วเปิดค้างที่ระดับใดระดับหนึ่งนั้นจำเป็นต้องมีกลไกยึดตรึงตำแหน่งแผ่น disc ไม่ให้หมุนไปตามแรงดันของของไหล ตรงนี้ไม่เหมือนกับพวก ball หรือ plug valve ที่ใช้การหมุนชิ้นส่วนปิดกั้นการไหลเหมือนกัน วาล์วสองพวกหลังนี้เราสามารถเปิดค้างมันให้อยู่ที่ระดับไหนก็ได้โดยไม่ต้องกังวลว่าของไหลที่ไหลอยู่ในท่อนั้นจะทำให้ตัว ball หรือ plug นั้นหมุนได้เอง ที่น่าห่วงมากกว่าคือการที่ก้านหมุนวาล์วนั้นถูกกระแทกให้หมุนโดยไม่ตั้งใจ (เช่นมีคนมาเดินชน) ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะเห็นว่า ball หรือ plug valve ขนาดใหญ่หรือใช้กับระบบท่อที่สำคัญนั้น จะทำก้านหมุนวาล์วเป็นชิ้นส่วนแยกออกมาต่างหาก เวลาจะเปิดหรือปิดวาล์วแต่ละทีก็ต้องเอาก้านหมุนวาล์วสวมไปที่แกนหมุน และเมื่อปรับตำแหน่งเรียบร้อยแล้วก็ต้องถอดเอาก้านหมุนนั้นออกจากแกนหมุน (วาล์วตัวเล็กหรือที่ต้องใช้งานบ่อย ๆ ก็มักจะมีการห้อยก้านหมุนวาล์วอยู่ที่ตัววาล์ว)

วาล์วระบายความดันหรือ pressure relief valveอาศัยแรงกดของสปริงต้านกับความดันของระบบในการปิดวาล์ว ข้อพึงคำนึงก็คือในการตั้งแรงกดของสปริงนั้นเรามักจะทำกันที่อุณหภูมิห้อง แต่พอนำวาล์วไปใช้งานบ่อยครั้งที่ใช้กับระบบที่มีอุณหภูมิสูง ความร้อนของระบบที่ทำให้สปริงร้อนจะทำให้สปริงอ่อนตัวลง วาล์วจะเปิดที่ความดันที่ต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ที่อุณหภูมิห้องได้ ดังนั้นถ้าทำการตั้งความดันที่จะให้วาล์วเปิดที่อุณหภูมิห้อง แต่จะนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูง ก็ต้องทำการเผื่อความดันเอาไว้ด้วย ข้อดีของวาล์วระบายความดันคือเมื่อความดันภายในระบบลดต่ำลงแล้ว วาล์วก็จะทำการปิดตัวเอง
 

rupture disc หรือ bursting disc นั้นเป็นแผ่นโลหะที่จะฉีกขาดออก ณ ความดันที่กำหนด ข้อดีของ rupture disc คือระบายความดันได้รวดเร็วกว่าวาล์วระบายความดัน ดังนั้นจึงใช้กับระบบที่คาดว่าจะมีโอกาสที่ความดันภายในระบบสามารถเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว (เช่นกรณีเกิดการระเบิดในระบบ) แต่มีข้อเสียคือมันไม่สามารถปิดตัวเอง ดังนั้นแม้ว่าความดันในระบบจะลดต่ำลงมายังระดับที่ปลอดภัยแล้ว ก็ยังจำเป็นต้องหยุดการทำงานของระบบเพื่อทำการเปลี่ยน rupture disc และเริ่มต้นการทำงานของระบบใหม่อยู่ดี

รูปที่ ๙ หน้าที่ ๗/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy

ภาพบันทึกความทรงจำ กว่าจะเป็นวิศวกรเคมี ๑๕๑-๑๖๐ MO Memoir : Wednesday 25 October 2560

เคยมีศิษย์เก่าของภาควิชารายหนึ่ง ที่มีอาชีพเสริม (หรืองานอดิเรกที่เขาชื่นชอบ) เป็นช่างกล้องอิสระรับจ้างถ่ายภาพตามงานต่าง ๆ แชร์บทความหนึ่งบนหน้า facebook ของเขาว่า "เราถ่ายภาพกันไปทำไม" 
  

คำถามนั้นผมเองก็ไม่มีคำตอบ และตัวผมเองก็ยังมีอีกคำถามที่ยังไม่รู้คำตอบว่า "ทำไมเราจึงชอบถ่ายภาพนิ่งมากกว่าภาพเคลื่อนไหว"

สำหรับวันนี้ ก็ขอฝากอีก ๑๐ ภาพของชีวิตนิสิตวิศวกรรมเคมี ไม่ว่าจะเป็นบรรยากาศการเรียน การสอบ สถานที่เรียน ที่ถ่ายเก็บเอาไว้ มาให้ชมกัน

ตึกบัญชาการ ที่ต่อมากลายเป็นอาคารอักษรศาสตร์ ๑ และอาคารมหาจุฬาลงกรณ์ ในปัจจุบัน วันนี้ในอดีตเมื่อ ๘๗ ปีที่แล้ว ตรงกับวันเสาร์ที่ ๒๕ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๗๓ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวพร้อมด้วยสมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี เสด็จพระราชทานประกาศนียบัตร (ปริญญาบัตรในปัจจุบัน) ให้แก่บัณฑิตของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยจำนวน ๓๔ คน นับเป็นการพระราชทานปริญญาบัตรครั้งแรกของประเทศไทย ภาพนี้ถ่ายจากภาพที่จัดแสดงในหอประวัติจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (ข้อมูลจาก http://www.memocent.chula.ac.th/article/พิธีพระราชทานปริญญาบัตรครั้งแรกแห่งกรุงสยาม)
  

2560-10-05-Thu

วันพุธที่ ๑๖ มิถุนายน ๒๕๕๒ แลปเคมีวิเคราะห์ตอนเรียนเย็นวันพุธ (๑๖.๐๐ - ๑๙.๐๐ น) การทดลองเรื่องการวิเคราะห์ด้วยการตกตะกอน
 

2560-10-07-Sat

วันอังคารที่ ๙ มีนาคม ๒๕๔๗ การสอบซีเนียร์โปรเจคของนิสิตชั้นปีที่ ๔
  

2560-10-09-Mon

วันพุธที่ ๑๐ มีนาคม ๒๕๕๓ นิสิตปี๔ ระหว่างการพักการสอบซีเนียร์โปรเจค ห้องเรียนอาคารวิศว ๓
 

2560-10-11-Wed

วันอังคารที่ ๑๖ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ นิสิตปี ๔ สอบไล่วิชาพื้นฐานตัวเร่งปฏิกิริยา ห้อง ๔๑๐๓ ตึก ๔
 

2560-10-13-Fri

วันศุกร์ที่ ๑๗ ธันวาคม ๒๕๕๓ ปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ เปรียบเทียบผลของความไม่อิ่มตัวของน้ำมันพืชต่อรสชาติอาหาร ด้วยการทอดไข่เจียวด้วยน้ำมันหมูและน้ำมันถั่วเหลือง

2560-10-15-Sun

วันอังคารที่ ๒๑ ธันวาคม ๒๕๕๓ บรรยากาศการสอบกลางภาควิชาเคมีอินทรีย์ ณ ห้องประชุมชั้น ๒ อาคารวิศว ๔

2560-10-17-Tue

วันอังคารที่ ๒๑ ธันวาคม ๒๕๕๓ การเตรียมพื้นที่เพื่อก่อสร้างอาคารวิศวฯ ๑๐๐ ปี

2560-10-19-Thu

วันพฤหัสบดีที่ ๑๓ มิถุนายน ๒๕๕๖ งานไหว้ครูภาควิชา ห้องประชุมชั้น ๒ อาคารวิศว ๔

2560-10-21-Sat

วันอังคารที่ ๑๗ ตุลาคม ๒๕๖๐ นิสิตปี ๓ ก่อนเริ่มเรียนในช่วงเช้า ห้อง ๒๐๕ อาคารวิศว ๓
 

2560-10-23-Mon

วันจันทร์ที่ ๒๓ ตุลาคม ๒๕๖๐ นิสิตจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยถวายบังคมพระบรมรูปทรงม้า

ข้อพึงคำนึงพื้นฐานในการเลือกใช้วาล์ว (Valve Philosophy) ตอนที่ ๑ MO Memoir : Tuesday 24 October 2560

รูปที่ ๑ สารบัญหน้าแรกของเอกสาร Valve Philosophy
 

เอกสารชุดนี้มีทั้งสิ้น ๒๕ หน้า (เป็นสารบัญ ๒ หน้าและกราฟ ๑ หน้า) ฉบับที่เอามาให้ดูเป็นเอกสารที่ผู้ที่ได้เดินทางไปอบรม ณ ประเทศสหรัฐอเมริกาใช้เรียน (เมื่อ ๓๐ กว่าปีที่แล้ว) เป็นเอกสารที่ทำขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๗๖ (พ.ศ. ๒๕๑๙) แต่พอเอาคำว่า "Valve philosophy" ไปค้นดูใน google ก็พบว่ามีผู้นำไปลงไว้ใน scribd เอาไว้เหมือนกัน แต่ดูเหมือนว่าจะเป็นฉบับที่ใหม่กว่าที่นำมาให้ดูในที่นี้
 

รูปที่ ๒ สารบัญหน้าที่สองของเอกสาร Valve Philosophy
 

บทความชุดนี้ไม่ได้ทำการแปลเอกสารต้นฉบับออกมาเป็นภาษาไทย แต่จะเป็นการขยายความหรืออธิบายเพิ่มเติมเนื้อหาส่วนที่เห็นว่าจะช่วยให้ผู้อ่าน (ที่กำลังศึกษาอยู่ในระดับปริญญาตรีหรือไม่มีประสบการณ์) เห็นภาพได้ชัดเจนขึ้น แต่ทั้งนี้ก็ต้องขอออกตัวไว้นิดนึงว่าเหตุผลหนึ่งก็คือตัวผมเองก็ไม่ได้รู้ดีไปซะทุกเรื่องด้วย
 

บริษัทที่จัดทำเอกสารชุดนี้เป็นบริษัทที่รับออกแบบก่อสร้างโรงงานพวกโรงกลั่นน้ำมันและโรงโอเลฟินส์ต่าง ๆ เนื้อหาในเอกสารนั้นอย่าเรียกว่าเป็นกฎเกณฑ์ที่ตายตัว เป็นอย่างอื่นไม่ได้ แต่ควรพิจารณาว่าเป็นสิ่งที่รวบรวมความรู้และประสบการณ์การทำงานของบริษัทที่จัดทำเอกสาร ซึ่งก็แปลได้ว่าถ้าเป็นกรณีของสภาพแวดล้อมที่แตกต่างออกไป ก็สามารถเลือกทำสิ่งที่แตกต่างไปจากสิ่งที่เอกสารนี้ให้คำแนะนำเอาไว้ได้
 

รูปที่ ๑ และรูปที่ ๒ เป็นหน้าสารบัญของเนื้อหาเอกสาร ส่วนรูปที่ ๓ และ ๔ เป็นหน้าที่ ๑ และ ๒ ของเนื้อหา

เริ่มจากหัวข้อที่ ๑ บทนำ (Introduction) เนื้อหาในย่อหน้านี้เกริ่นนำว่าคำแนะนำนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้วิศวกรมีความคุ้นเคยกับชนิดวาล์วพื้นฐานที่เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้าน เพื่อทำให้เกิดมาตรฐานในการเลือกและใช้งาน และในย่อหน้านี้ยังได้กล่าวว่าพฤติกรรมการไหลจริงนั้นสามารถทำให้สิ่งที่ควรต้องใช้จริงนั้นแตกต่างไปจากคำแนะนำในที่นี้ได้ กล่าวคือสุดท้ายก็ต้องใช้การพิจารณาการใช้งานและความรู้ด้านวิศวกรรมเป็นตัวตัดสิน

หัวข้อที่ ๒ เป็นเรื่องของการเลือกใช้วาล์ว (Valve application) ตรงนี้คงต้องขอทบทวนกันก่อนว่า หน้าที่ของวาล์วนั้นมีทั้ง ปิดกั้นการไหล (ทั้งไหลไปข้างหน้าและไหลย้อนกลับ) ควบคุมอัตราการไหล หรือเปลี่ยนทิศทางการไหล วาล์วบางชนิด (หรือประเภท) อาจเหมาะสำหรับหน้าที่ใดเพียงหน้าที่หนึ่ง ในขณะที่วาล์วบางชนิดสามารถทำหน้าที่ได้มากกว่าหนึ่งหน้า และในทางกลับกัน หน้าที่บางหน้าที่นั้นก็อาจเลือกชนิดวาล์วมาใช้งานได้มากกว่าหนึ่งชนิด แต่สุดท้ายแล้วควรใช้วาล์วชนิดใดกับหน้าที่ใดนั้นก็คงต้องดูที่คุณสมบัติของของไหลที่ไหลอยู่ในท่อเป็นหลัก (ไม่ว่าจะเป็น อุณภูมิ ความดัน เฟส)
 

หัวข้อ 2.1a กล่าวถึง "block valve" คือวาล์วที่ทำหน้าที่ปิดกั้นการไหล (ส่วนจะเป็นชนิดใดนั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง) โดยทั่วไป block valve ที่ทำหน้าที่ปิดกั้นสมบูรณ์หรือไม่ก็เปิดเต็มที่ควรเป็นชนิด gate, ball หรือ plug พวก ball valve หรือ plug valve ที่ใช้ก้านหมุนวาล์วที่หมุนเพียง 1/4 รอบก็จะเปิดเต็มที่หรือปิดเต็มที่จะเปิด-ปิดได้รวดเร็วกว่าพวก gate valve แต่ทั้งนี้ก็ต้องพิจาณาด้วยว่าบริเวณรอบข้างตัววาล์วนั้นมีที่ว่างพอสำหรับก้านหมุนวาล์วหรือไม่ และถ้าเป็นของเหลวที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ พวก ball valve หรือ plug valve ก็จะเหมาะสมกว่า gate วาล์ว (เพราะในกรณีของ gate valve นั้น ของแข็งอาจไปคั่นอยู่ระหว่างตัวแผ่น gate (หรือ wedge) และ seat ของวาล์ว ทำให้แผ่น gate ปิดไม่สนิท)
 

วาล์วควบคุมการไหลชนิดมือหมุนควรเป็นชนิด globe (แต่ในกรณีที่เวลาปิดวาล์วสนิทแล้ว ความดันด้านขาเข้าวาล์วและขาออกวาล์วนั้นต่างกันมาก ก็สามารถใช้ globe valve ทำหน้าที่เป็น block valve ได้ เพราะมันจะเปิด-ปิดได้ง่ายกว่า gate valve) และไม่ควรนำเอา gate valve มาใช้ในงานหรี่ คือเปิดวาล์วเพียงเล็กน้อยเพื่อให้มีการไหลน้อย ๆ เช่นในช่วงที่เริ่มเปิดให้ไอน้ำไหลเข้าระบบท่อที่เย็น ที่ต้องเปิดวาล์วแบบที่เรียกว่า crack open (หรือ crack valve) ที่เปิดแบบพอรู้สึกว่ามีของไอน้ำไหลผ่านวาล์วก็หยุดเปิด ทั้งนี้เพื่อให้ไอน้ำปริมาณน้อย ๆ เข้าไปอุ่นระบบท่อให้ร้อนขึ้นก่อน เพราะถ้าให้ไอน้ำเข้าเร็วเกินไปไอน้ำจะเกิดการควบแน่นเป็นน้ำที่เป็นของเหลวปริมาณมากในระบบท่อ กลายเป็นก้อนมวลน้ำที่ถูกแรงดันไอน้ำผลักให้ไปกระทบกับระบบชิ้นส่วนในระบบท่อ (เช่น ข้องอ วาล์ว) จนเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า water hammer อย่างรุนแรงที่อาจทำความเสียหายให้กับระบบท่อได้
 

ตัว gate valve เองก็ไม่เหมาะสำหรับการเปิดแบบหรี่ (throttling service) เพราะวาล์วชนิดนี้เมื่อเปิดเพียงเล็กน้อย ของไหลจะไหลผ่านช่องว่างเล็ก ๆ ใต้ตัวแผ่น gate และตัววาล์วด้วยความเร็วสูง จะเกิดการสึกหรอได้ง่ายที่บริเวณนี้ (ส่วนหนึ่งเป็นเพราะตัวแผ่น gate วาล์วตั้งฉากกับทิศทางการไหล ของไหลที่ไหลผ่านด้วยความเร็วสูงทำให้ตัวแผ่น gate เกิดการสั่นสะเทือนและขัดสีกับตัว seat จนนำไปสู่การสึกหรอที่รุนแรงได้)
 

พวก diaphragm หรือ pinch valve ใช้การบีบผนังท่อที่มีความยืดหยุ่นนั้นให้ยุบตัวเข้าหากันเพื่อปิดกั้นการไหล ส่วน knife gate valve ก็อยู่ในพวก gate valve วาล์วปีกผีเสื้อหรือ butterfly valve มีข้อดีตรงเปิด-ปิดได้เร็วเหมือน ball หรือplug valve และมีน้ำหนักที่เบากว่า แต่ไม่เหมาะกับระบบที่มีอุณหภูมิและความดันสูง ในเอกสารดังกล่าวจึงระบุว่าวาล์วกลุ่มเหล่านี้อาจมีข้อได้เปรียบเป็นพิเศษสำหรับงานเฉพาะบางงาน
 

รูปที่ ๓ หน้าที่ ๑/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy
 

ข้อ 2.1b กล่าวถึงการใช้ plug หรือ ball valve แทนการใช้ gate valve ในกรณีที่มีของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว ตัว plug หรือ ball นั้นจะมีรูเจาะทะลุให้ของเหลวไหลผ่าน ถ้ารูเจาะนั้นมีขนาดใหญ่เท่ากับขนาดท่อ ก็เรียกว่าเป็นแบบ full port แต่ถ้าตัว plug หรือ ball มีขนาดเล็กกว่าขนาดท่อ ก็เรียกว่าเป็นแบบ reduced port (หรือ standard port) และแน่นอนว่าพวก full port ต้องมีขนาดใหญ่และหนักกว่าพวก reduced port lubricated plug valve คือ plug valve ที่มีการใช้สารหล่อลื่นช่วยในการทำให้การหมุนตัว plug ทำได้ง่ายขึ้น (แต่ถ้าตัว seat เป็นพวกพอลิเมอร์ที่มีความลื่นในตัวก็ไม่จำเป็นต้องมีสารหล่อลื่น ก็จะเป็นพวก non-lubricated ไป) ส่วนวาล์วปีกผีเสื้อนั้นเหมาะสำหรับระบบน้ำหล่อเย็นก็เพราะท่อระบบน้ำหล่อเย็นมักจะมีขนาดใหญ่ ที่ขนาดท่อเท่ากันวาล์วปีกผีเสื้อขนาดใหญ่จะมีน้ำหนักเบากว่าวาล์วประเภทอื่นมาก และน้ำหล่อเย็นก็ถือว่าเป็นสารไม่อันตราย จะมีรั่วซึมผ่านวาล์วนิดหน่อยตอนปิดวาล์วก็ไม่เป็นไร

ต่อไปจะเป็นหน้าที่ 2 (รูปที่ ๔)

ข้อ 2.1c กล่าวถึงการหลีกเลี่ยงการใช้ globe valve ในท่อขนาดใหญ่ เนื่องจากจะมีราคาแพง เว้นแต่ว่าต้องการการเปิดแบบหรี่ (หรือควบคุมการไหล) ดังนั้นอย่าแปลกใจที่จะเห็นว่าในบางระบบนั้น ขนาดของวาล์วควบคุม (control valve) ที่ใช้โครงสร้างแบบ globe valve ในการควบคุมอัตราการไหลนั้น จะมีขนาดเล็กกว่าขนาดท่อ

ข้อ 2.1d กล่าวถึงข้อมูลในตารางถัดไป (จะนำมาเสนอในตอนหน้า) ที่เป็นการรวบรวม คุณลักษณะ การใช้งาน และข้อจำกัดในการใช้งานของวาล์วชนิดต่าง ๆ ที่สามารถใช้เป็นตัวเลือกในการเลือกชนิดของวาล์วให้เหมาะสมกับงาน (คือมันไม่ใช่กฎที่ต้องปฏิบัติแบบเปลี่ยนแปลงไม่ได้) 
  

การทำหน้าที่เดียวกัน แต่สำหรับระบบที่มีความแตกต่างกัน (เช่น อุณหภูมิ ความดัน) ก็ทำให้ตัวเลือกนั้นจำกัดอยู่ที่วาล์วบางชนิดได้ อย่างเช่นพวก ball valve หรือ plug valve ที่ใช้วัสดุพวกพอลิเมอร์ทำหน้าที่เป็น seat ป้องกันการรั่วซึม ก็ไม่สามารถนำมาใช้กับระบบอุณหภูมิสูงได้ พวก diaphragm valve ที่ใช้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นมาทำเป็นท่อเส้นทางการไหล ก็ไม่เหมาะกับการใช้งานที่อุณหภูมิและความดันสูง ตัว butterfly valve ที่ตัวแผ่น disc ที่ทำหน้าที่ขวางกั้นการไหลนั้นมีขนาดที่บางเมื่อเทียบกับแผ่น gate ของ gate valve ทำให้ butterfly valve ไม่เหมาะกับระบบที่เมื่อปิดวาล์วแล้วจะมีผลต่างความดันระหว่างด้านขาเข้าและด้านขาออกของวาล์วที่สูงมาก
 

ท้ายหัวข้อ 2.1d ก็ยังกล่าวเอาไว้ว่าถ้าไม่สามารถหาตัวเลือกที่เหมาะสมจากตารางที่ให้มาได้ (ก็คือตารางไม่ได้ครอบคลุมทุกสถานการณ์) ก็ให้ทำการปรึกษาหารือกันว่าควรจะเลือกใช้วาล์วชนิดไหน

ฉบับนี้คงต้องขอจบเพียงแค่นี้ก่อน

รูปที่ ๔ หน้าที่ ๒/๒๒ ของเอกสาร Valve philosophy