หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
ต่อไปขอเริ่มหัวข้อ A.3 ความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกติ (รูปที่ ๑) เริ่มจากข้อ A.3.1 เรื่องทั่วไป
ข้อ A.3.1.1 กล่าวว่าความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกติต้องมีค่าอย่างน้อยเท่ากับผลรวมของ ความสามารถในการระบายความดันเมื่อมีการถ่ายเทของเหลว (เข้าหรือออกจากถัง) กับผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (กล่าวคือการสูบเอาของเหลวออกจากถังและอุณหภูมิที่ลดลง ต้องการการระบายอากาศเข้าถัง ในทางตรงกันข้าม การป้อนของเหลวเข้าไปในถังและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ต้องการการระบายอากาศออกจากถัง) ความสามารถในการระบายความดันที่ต้องมีในสภาวะปรกตินี้อิงกับค่าความสามารถในการระบายสูงสุดที่ประมาณการไว้ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำงานตามปรกติของถัง ตามสภาวะการทำงานดังต่อไปนี้
a) การระบายเข้าปรกติอันเป็นผลจากอัตราการสูบของเหลวออกสูงสุด (ผลของการถ่ายเทของเหลว)
b) การระบายเข้าปรกติอันเป็นผลจากการหดตัวหรือการควบแน่นของไอที่เกิดจากอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างที่ลดลงมากที่สุด (ผลของการถ่ายเทความร้อน)
c) การระบายออกปรกติอันเป็นผลจากอัตราการป้อนของเหลวเข้าถังสูงสุด (ผลของการถ่ายเทของเหลว)
d) การระบายออกปรกติอันเป็นผลจากการขยายตัวหรือการระเหยของไอที่เกิดจากอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างที่เพิ่มขึ้นมากที่สุด (ผลของการถ่ายเทความร้อน)
ข้อ A.3.1.2 (รูปที่ ๒) กล่าวว่า แม้ว่าจะไม่ได้มีการนำเสนอแนวทางการออกแบบในกรณีของสถานการณ์อื่นเอาไว้ในภาคผนวกนี้ แต่ถึงกระนั้นก็ตามก็ควรนำมาพิจารณาดังที่ได้มีการบ่งชี้ไว้ในเนื้อหาหลักของมาตรฐานนี้
ข้อ A.3.1.3 กล่าวว่า บทสรุปของความสามารถในการระบายอากาศเข้าและระบายอากาศออกอันเป็นผลจากการถ่ายเทของเหลวเข้าหรือออกจากถัง และผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ได้แสดงไว้ในตาราง A.1 และ A.2 (รูปที่ ๓) ความสามารถในการระบายที่ต้องมีเหล่านี้จะนำมาพิจารณาอีกครั้งในหัวข้อ A.3.4.1 และ A.3.4.2
ย่อหน้าแรกของหัวข้อ A.3.1.4 กล่าวว่า การคำนวณความสามารถในการระบายอากาศเข้าและอากาศออกที่ต้องมี ใช้อากาศที่สถาวะมาตรฐาน "standrad" เป็นเกณฑ์ ภาคผนวกนี้แสดงความสามารถในการระบายอากาศเข้าและอากาศออกที่ต้องมีทั้งที่สภาวะปรกติ "normal" และสภาวะมาตรฐาน "standard" เป็นสิ่งสำคัญที่พึงควรกล่าวไว้ในที่นี้ว่าอุณหภูมิอ้างอิงที่สภาวะมาตรฐาน "standard" คือ 15.6ºC (หรือ 60ºF) นั้นแตกต่างจากอุณหภูมิอ้างอิงที่สภาวะปรกติ "normal" ซึ่งเท่ากับ 0ºC (หรือ 32ºF) การเปลี่ยนหน่วยระหว่างค่าสภาวะมาตรฐาน "standard' และสภาวะปรกติ "normal" ได้รับการรวมเอาไว้เมื่อมีการรายงานผลในระบบหน่วยอื่น ผู้ใช้จึงพึงควรระวังว่าอัตราการไหลโดยปริมาตรที่รายงานไว้ในระบบหน่วยที่แตกต่างกันอาจพบว่าไม่เทียบเท่ากัน อันเป็นผลจากการเปลี่ยนหน่วยอุณหภูมิ
ความสามารถในการระบายอากาศเข้าที่ต้องมีที่แสดงไว้ในภาคผนวกนี้เป็นการสมมุติว่าเป็นการระบายจากอากาศแวดล้อม ถ้าใช้ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่อากาศในการป้องกันการเกิดสุญญากาศ อาจมีความจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนค่าอัตราการไหลให้เทียบเท่ากับอัตราการไหลของอากาศ (ดูภาคผนวก D) (กล่าวคือในบางกรณีที่ไม่ต้องการให้อากาศไหลเข้าถังเนื่องจากป้องกันการระเบิดหรือปนเปื้อน ก็อาจใช้การป้อนแก๊สเฉื่อย (เช่นไนโตรเจน) เข้าไปในถังเพื่อรักษาความดันไม่ให้ต่ำเกินไป)
ความสามารถในการระบายอากาศออกที่ต้องมีที่แสดงไว้ในภาคผนวกนี้เป็นการสมมุติว่า ไอระเหยหรือแก๊สนั้นที่อยู่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันที่แท้จริงของที่ว่างเหนือผิวของเหลวของถัง มีค่าเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะมาตรฐาน อัตราการระบายออกจะอิงจากอุณหภูมิการระบายออกของถังไปจนถึงอุณหภูมิ 49ºC (หรือ 120ºF) (คือรวมอุณหภูมิ 49ºC (หรือ 120ºF) ด้วย) เมื่ออุณหภูมิการระบายออกนั้นมีค่าสูงเกินกว่า 49ºC (หรือ 120ºF) ให้ใช้วิธีการที่ให้ไว้ในหัวข้อ 3.3.2 แทนการใช้วิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวกนี้
รูปที่ ๓ ตาราง A.1 และ A.2 ที่อ้างอิงมาจากหัวข้อ A.3.1.3
ต่อไปเป็นหัวข้อ A.3.2 (รูปที่ ๔) ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถัง
ข้อ A.3.2.1 กล่าวว่า ควรมีการนำเอาอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตรการแทนที่ที่เกิดจากถ่ายถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถังมาพิจารณาในการกำหนดความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมีในสภาวะปรกติ ที่มาหลักของการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเหล่านี้เกิดจาก
- ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงไปที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเหลวที่ไหลเข้าหรือไหลออกจากถัง
- ไอระเหยที่เกิดจากของเหลวที่ระเหยได้ง่ายที่มีการป้อนเข้าถัง (ถ้ามีเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น)
ข้อ A.3.2.2 กล่าวว่า โดยปรกติการหาค่าปริมาตรการแทนที่ที่แท้จริงที่เกิดจากถ่ายถ่ายเทของเหลวเข้าและออกจากถัง จะใช้ความสามารถในการทำงานของปั๊มมาคำนวณค่าความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมี (คือให้สมมุติว่าถ้าปั๊มทำงานเต็มที่จะมีการสูบของเหลวออกหรือป้อนของเหลวเข้าถังด้วยอัตราเท่าใด)
ย่อหน้าสุดท้ายของหัวข้อ A.3.2 กล่าวว่า เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพึงระลึกว่าการเปลี่ยนแปลงปริมาตรนี้มักจะถูกเปลี่ยนเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าของอากาศที่สภาวะมาตรฐาน "standard" หรือสภาวะปรกติ "normal" ดังนั้นสิ่งที่อาจเห็นคืออัตราการไหลโดยปริมาตร (ของอากาศ) อาจไม่เทียบเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตร (ของของเหลว) เมื่อใช้ค่าอุณหภูมิการทำงานจริงหรืออุณหภูมิอากาศแวดล้อม ที่มีค่าไม่เท่ากับอุณหภูมิที่สภาวะมาตรฐาน "standard" หรือสภาวะปรกติ "normal" (เช่นป้อนของเหลวอุณหภูมิ 40ºC เข้าถังด้วยอัตราการไหล 1000 ลิตรต่อนาที แต่ปริมาตรอากาศที่ต้องระบายออกจะไม่เท่ากับ 1000 ลิตรต่อนาที เพราะคิดที่อุณหภูมิ 15.6ºC หรือ 0ºC)
หัวข้อ A.3.2.3 (รูปที่ ๕) กล่าวว่า สำหรับการเกิดไอระเหยที่เกิดจากการป้อนของเหลวที่ระเหยง่ายเข้าไปในถัง ควรที่จะทำการประมาณค่าไอระเหยที่เกิดขึ้นเพื่อนำมาใช้ในการคำนวณความสามารถในการระบายอากาศเข้าและออกที่ต้องมี (คือนอกจากความดันที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากปริมาตรที่ถูกแทนที่ด้วยของเหลวที่ไหลเข้าถังแล้ว ยังต้องบวกความดันที่เกิดจากไอระเหยของของเหลวที่ระเหยได้ง่ายนี้เข้าไปอีก)
ในกรณีของน้ำมันปิโตรเลียม อาจพิจารณาว่าของเหลวที่มีจุดวาบไฟต่ำกว่า 37.8ºC (หรือ 100ºF) เป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่าย ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลจุดวาบไฟก็อาจใช้ค่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศแทน ในกรณีนี้ของเหลวที่มีค่าอุณหภูมิจุดเดือดต่ำกว่า 148.9ºC (หรือ 300ºF) อาจพิจารณาว่าเป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่าย (น้ำมันเชื้อเพลิงต่าง ๆ เช่นน้ำมันเบนซินมันเป็นสารผสม มันไม่มีจุดเดือดตายตัว แต่มีกราฟอุณหภูมิการกลั่น เพราะมันระเหยออกมาตลอดเวลา จุดวาบไฟนั้นต่ำกว่า 0ºC แต่ต้องระเหยได้หมดที่อุณหภูมิไม่เกิน 200ºC (มาตรฐานบ้านเรากำหนดไว้ที่นี่ ซึ่งตรงนี้จะแตกต่างจากกรณีของสารบริสุทธิ์)
ย่อหน้าที่สามของหัวข้อ A.3.2.3 กล่าวว่า สำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมทั่วไป อาจประมาณค่าอัตราการเกิดไอที่ 0.5% ของปริมาณของเหลวที่ป้อนเข้ามา การเลือกค่าอัตราการเหยที่ 0.5% นี้อิงจากน้ำมันแก๊สโซลีน (ที่บ้านเราเรียกน้ำมันเบนซิน) ที่ป้อนเข้าไปในถังเปล่า (ถังเปล่าที่ไม่มีอะไรบรรจุอยู่ก่อนเลย น้ำมันก็จะระเหยได้มากสุด) ในช่วงเวลานี้พิจารณาได้ว่ามีการดึงเอาความร้อนเข้ามามากสุด นอกจากนี้ไอที่เกิดจากการระเหยกลายเป็นไอทันทีของผลิตภัณฑ์ร้อนที่ป้อนเข้ามา (เช่นท่อที่ป้อนเข้ามานั้นได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์) ยังมีค่าสูงสุดเนื่องจากไม่มีแหล่งรับความร้อนขนาดใหญ่ดังเช่นที่มีอยู่ในกรณีที่มีของเหลวอยู่เต็มถัง นอกจากนี้อัตราการระเหยยังเพิ่มขึ้นเนื่องจากภายในถังนั้นไม่มีความดันที่จะกดการระเหยเอาไว้ ในการเปลี่ยนค่าไอไฮโดรคาร์บอนเป็นอากาศ อาจใช้ค่าความหนาแน่นที่สูงกว่าอากาศ 1.5 เท่าเป็นค่าประมาณ
ตรงจุดนี้ขอขยายความนิดนึง ถังโลหะที่ตั้งตากแดดนั้นอุณหภูมิที่ผิวโลหะของถังจะสูงเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับว่าผิวโลหะนั้นอยู่ต่ำกว่าหรือสูงกว่าระดับของเหลวในถัง ผิวโลหะที่อยู่สูงกว่าระดับของเหลวในถังจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าผิวโลหะที่อยู่ต่ำกว่าระดับของเหลวในถัง ดังนั้นในกรณีของถังเปล่า ปริมาตรส่วนที่เป็นที่ว่างก็จะมีอุณหภูมิสูงสุด
การป้อนของเหลวเข้าไปในถังนั้นจะป้อนเข้าไปทางด้านล่างของถัง ในกรณีที่เป็นถังเปล่านั้น ความดันเหนือผิวของเหลวร้อนที่ป้อนเข้าไปก็คือความดันอากาศภายในถัง แต่ถ้าของเหลวในถังนั้นมีระดับสูงกว่าตำแหน่งท่อที่ของเหลวไหลเข้าถัง ความดันเหนือผิวของเหลวร้อนที่ป้อนเข้าไปจะเท่ากับความดันอากาศในถังรวมกับความดันที่เกิดจากระดับความสูงของของเหลวที่อยู่ในถังก่อนหน้า (ซึ่งผลรวมนี้มีค่าสูงกว่า) การระเหยเมื่อป้อนของเหลวร้อนเข้าไปในถังที่มีของเหลวบรรจุดอยู่จึงเกิดขึ้นน้อยกว่าเมื่อป้อนเข้าไปในถังเปล่า
ย่อหน้าสุดท้ายของหัวข้อ A.3.2.3 กล่าวว่า อัตราการะเหยกลายเป็นไอที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญสามารถเกิดขึ้นได้ถ้าของเหลวที่ป้อนเข้าไปในถังนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันการทำงานของถัง ตัวอย่างเช่นในกรณีของเฮกเซน (hexane C6H14) 0.4% ของสารที่ป้อนเข้าไปสามารถระเหยได้ทุก ๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 0.4 K (1.0ºR) เหนืออุณหภูมิจุดเดือดที่ความดันของถัง (หน่วยอุณหภูมิ K (Kelvin) และ ºR (Rankine) คือหน่วยอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยช่วง 1 K = 1ºC และช่วง 1ºR = 1ºF พึงสังเกว่าถ้าเป็นหน่วย K จะไม่มีเครื่องหมาย º แต่ถ้าเป็นหน่วย R จะมี)
ห้วข้อสุดท้ายของวันนี้คือ A.3.2.4 กล่าวว่า ภาคผนวกนี้ไม่ครอบคลุมการป้อนกันกรณีที่มีของเหลวไหลล้นออกจากถัง (คืออย่าคิดว่าขนาดท่อที่คำนวณได้ที่ใช้กับการระเหยอากาศในที่นี้ สามารถรองรับการระบายของเหลวที่ไหลล้นได้)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น