โครงสร้างที่มีความยาวนั้น
เมื่อได้รับแรงกด
มีโอกาสที่จะเกิดความเสียหายได้สองรูปแบบด้วยกัน
ขึ้นอยู่กับความยาวและ
ขนาดและรูปร่างของพื้นที่หน้าตัดของโครงสร้างนั้น
ในกรณีของโครงสร้างที่ยาวไม่มาก
ความเสียหายจะเกิดในรูปของการแตกหัก
(ในกรณีของวัสดุที่ไม่ยืดหยุ่นเช่นคอนกรีต)
หรือการโป่งออก
(เช่นท่อโลหะสั้น)
แต่ถ้าเป็นโครงสร้างที่มีความยาวมากพอ
ความเสียหายจะเริ่มเกิดในรูปของการโก่งก่อน
ก่อนที่จะตามมาด้วยการแตกหักหรือพับงอ
โลหะเมื่อได้รับความร้อนจะมีการขยายตัว
ถ้าหากชิ้นส่วนโลหะนั้นไม่สามารถขยายตัวได้อย่างอิสระก็จะเกิดความเค้นกดในตัวชิ้นส่วนโลหะนั้น
ในกรณีของรางรถไฟที่จัดว่าเป็นโครงสร้างที่มีความยาวมากนั้น
ถ้าหากไม่สามารถจัดการกับความเค้นกดที่เกิดขึ้นจากการขยายตัวของรางรถไฟได้
ก็จะทำให้รางคดงอที่ทำให้รถไฟตกรางได้
ในกรณีของรางรถไฟนี้วิธีการปัญหาดังกล่าวที่เห็นทำกันมีอยู่
๒ วิธีด้วยกัน
วิธีแรกที่เป็นวิธีดั้งเดิมคือการเว้นช่องว่างให้รางขยายตัวได้
และวิธีที่สองคือการใช้รางที่หนาขึ้นเพื่อให้รับแรงกดได้
และการยึดรางกับไม้หมอนให้แข็งแรงขึ้น
เพื่อให้รางไม่สามารถโก่งตัวได้
รูปที่
๑ ตัวอย่างรูปแบบต่าง ๆ
ของการวางท่อเพื่อให้มีความยืดหยุ่นในการยืดตัวเมื่อร้อน
(ก)
อยู่ในแนวเดิม
แต่มีการเปลี่ยนระดับความสูง
(หรือแนวด้านข้างก็ได้)
ถ้าระยะการเปลี่ยนระดับในแนวดิ่ง
(หรือแนวด้านข้าง)
มีมากพอ
แนวเส้นท่อก็จะมีความยืดหยุ่นในการยืด-หดตัว
(ข)
การหักเลี้ยวที่มีการเปลี่ยนระดับความสูง
(ค)
รูปตัวยูหรือ
U-loop
สามรูปแบบแรกนี้เห็นได้ง่ายในท่อขนาดเล็ก
(ง)
เป็นรูปแบบที่พบเห็นได้บ่อยบน
pipe
rack ที่มีการเดินท่อเป็นระยะทางยาวและกับท่อขนาดใหญ่
และ (จ)
omega loop ที่คล้ายกับ
U-loop
รูปแบบนี้จะทำยากหน่อย
เพราะท่อที่ขายกันอยู่ทั่วไปนั้นเป็นท่อตรง
ไม่ใช่ท่อโค้ง
การแก้ปัญหาท่อร้อนในโรงงานนั้นแตกต่างออกไป
เพราะการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีมากกว่า
การขยายตัวจึงมากกว่าด้วย
และท่อต้องเป็นโครงสร้างที่ต้องมีความต่อเนื่อง
แถมยังมีความเค้นเดิมอยู่แล้วภายในอันเป็นผลจากความดันภายในท่อ
ดังนั้นการจะใช้ท่อให้หนาขึ้นเพื่อให้รับแรงกดอัดได้แบบรางรถไฟจึงเป็นเรื่องที่ไม่น่าจะเหมาะสม
วิธีการทั่วไปที่ใช้กันก็คือการออกแบบแนวเส้นท่อให้มีความยืดหยุ่นด้วยการให้มีการเปลี่ยนแนวเดินท่อ
การเปลี่ยนแนวเดินท่อนี้อาจเกิดขึ้นด้วยความจำเป็นในการวางเส้นทางเดินท่อ
(เช่นการเปลี่ยนระดับความสูง
การหักเลี้ยว)
หรือจงใจทำขึ้น
รูปที่ ๑
แสดงตัวอย่างรูปแบบการเปลี่ยนแนวเดินท่อเพื่อให้แนวเส้นท่อมีความยืดหยุ่นในการยืด-หดตัวเมื่อร้อนและเย็นตัวลง
รูปที่
๒ ท่อร้อนที่ต้องมีการหุ้มฉนวนนั้นจะมีการทำ
pipe
support เป็นรูป
T
เชื่อมติดกับท่อ
โดยตัว pipe
support นี้จะวางอยู่บน
pipe
rack โดยไม่มีการยึดติด
(ยกเว้นบางตำแหน่ง)
เพื่อให้ตัวท่อยืด-หดได้อย่างอิสระตามแนวท่อ
และเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวท่อมีการเคลื่อนตัวทางด้านข้างก็จะมีตัวประกบด้านข้างที่ฐานของตัว
T
(แค่ประคองเอาไว้ไว้หลวม
ๆ ไม่เชื่อมติดกับตัว T)
โดยตัวประกบด้านข้างนี้จะเชื่อมติดกับ
pipe
rack
ท่อร้อน
(เช่นท่อไอน้ำ)
จะมีการหุ้มฉนวนความร้อน
ดังนั้นจำเป็นต้องมีการยกตัวท่อสูงจาก
pipe
rack ด้วยการใช้
pipe
support รูปตัว
T
รองท่อเอาไว้
(รูปที่
๒)
pipe support รูปตัว
T
นี้อาจมีการเชื่อมยึดติดกับ
pipe
rack ในบางตำแหน่ง
โดยตำแหน่งที่เหลือเป็นเป็นการวางเอาไว้เฉย
ๆ ไม่มีการยึดตรึงเข้ากับ
pipe
rack แต่จะมีตัวประกบด้านข้างเพื่อป้องกันไม่ใช้
pipe
support รูปตัว
T
มีการเคลื่อนตัวตามด้านข้างได้
แต่ยังสามารถเลื่อนไถลไปบน
pipe
rack ได้เวลาที่ท่อขยายตัว
(รูปที่
๓)
อันที่จริงเรื่องนี้เคยเล่าเอาไว้บ้างแล้วใน
Memoir
ก่อนหน้านี้สองฉบับคือ
ปีที่
๕ ฉบับที ๖๐๐ วันจันทร์ที่
๑ เมษายน ๒๕๕๖ เรื่อง
"ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๖ Elevated flare" และ
ปีที่
๖ ฉบับที่ ๗๙๗ วันพฤหัสบดีที่
๘ พฤษภาคม ๒๕๕๗ เรื่อง
"เก็บตกจากงานก่อสร้างอาคาร (ตอนที่ ๒)"
และด้วยการที่เรื่องนี้มันไม่ได้อยู่ในเนื้อหาวิชา
เคมีวิเคราะห์ เคมีอินทรีย์
หรือการคำนวณเชิงตัวเลข
ที่ผมสอน
ผมก็เลยไม่ได้มีโอกาสบอกเล่าเรื่องนี้ให้นิสิตฟัง
แต่มีการเอ่ยไว้บ้างเล็กน้อยในวิชา
Chem
Prod ในบางปี
บังเอิญเมื่อวานเห็นมีคำถามเรื่องนี้ปรากฏให้เห็นบนหน้า
facebook
และมีการพาดพึงถึงจากวิศวกรผู้ทำงานอยู่ในโรงงาน
(ต้องขอบคุณครับที่พาดพิงในทางที่ดี)
ก็เลยขอรวบรวมเอามาอธิบายเพิ่มเติมในที่นี้
เผื่อจะเป็นประโยชน์สำหรับนิสิตที่กำลังจะไปฝึกงานในฤดูร้อนที่กำลังมาถึงนี้
รูปที่
๓ ในวงสีส้มคือระยะการขยายตัวของท่อ
จะเห็นการเคลื่อนตัวของ
pipe
support บน
pipe
rack
รูปที่
๔ ในวงสีส้มคือระยะการยืดตัวของแนวเส้นท่อเมื่อร้อน
ในรูปนี้จะเห็นตัวประกบด้านข้าง
pipe
support รูปตัว
T
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
หมายเหตุ: มีเพียงสมาชิกของบล็อกนี้เท่านั้นที่สามารถแสดงความคิดเห็น