วิ่งสัก ๑๐๐ ใช้กี่แรงม้า MO Memoir : Sunday 17 May 2569

สงสัยมานานแล้วว่า เวลาเขาโฆษณรถยนต์ อย่างเช่นเครื่อง 1500 cc มีแรงม้าระดับ 100 ต้น ๆ ซึ่งก็มักจะเป็นค่าที่รอบสูง (5000-6000 rpm) แต่เวลาใช้งานจริงอยู่ที่ 2000-2500 rpm (80-100 km/hr) นั้น ใช้จริงกี่แรงม้า

รูปที่ ๑ เครื่องยนต์ของ Honda City 1500 cc รุ่นแรก (เปลี่ยนจากรุ่น 1300 cc)

รถยนต์คันแรกที่ซื้อ (ปี ๒๕๔๑) คือฮอนด้าซิตี้ เครื่อง 1500 cc รุ่นแรก ที่ออกมาประกบกับโซลูน่า เครื่องรุ่นนี้เขาบอกแรงม้าสูงสุดก็ร้อยนิด ๆ ที่ 6400 rpm แต่เวลาใช้งานเดินทางต่างจังหวัดมักจะขับอยู่ที่ระดับ 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ราว ๆ 2000-2500 rpm ซึ่งถ้าดูกราฟของเครื่องยนต์รุ่นนี้ในรูปที่ ๑ แรงม้าที่ใช้จริงก็จะอยู่ในช่วง 30-40 แรงม้า

อันที่จริงก่อนหน้านี้ฮอนด้าซิตี้รุ่นแรกเลยที่ทำตลาดในบ้านเราใช้เครื่อง 1300 cc เครื่องรุ่นนี้เขาบอกแรงม้าสูงสุดที่ 94 แรงม้าที่ 6400 rpm ถ้าอิงจากรถหนักพอ ๆ กัน แรงม้าที่ใช้ในการทำความเร็วระดับ 80-100 km/hr ก็ควรจะระดับเดียวกัน (ก็รถรูปทรงเดียวกัน) แต่ด้วยเครื่องที่เล็กกว่า รอบเครื่องก็เลยไปอยู่ที่ราว ๆ 2200-2700 rpm

แสดงว่าเมื่อ cc ลดคง รอบเครื่องก็ต้องสูงขึ้นเพื่อให้ได้แรงม้าเท่ากับเครื่องที่ cc สูงกว่า

รูปที่ ๒ เครื่องยนต์ของ Honda City รุ่นแรกที่ทำตลาดในบ้านเรา เป็นเครื่อง 1300 cc ก่อนเปลี่ยนมาเป็นเครื่อง 1500 cc

รถคันที่สองซื้อในปี ๒๕๔๖ เป็นฮอนด้าซิตี้ 1500 cc รุ่นที่สอง (ที่เขาเรียกรุ่นแมงสาบ) รุ่นนี้แรงม้าสูงสุดลดลงเหลือ 87 แรงม้าที่ 5500 rpm ก็เลยโดนคู่แข่งที่ออกเครื่อง 1500 cc แต่แรงม้าร้อยกว่า ๆ ตีตลาดซะยับ แต่ตอนใช้งานจริงที่ระดับความเร็ว 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ราว ๆ 2000-2500 rpm เช่นเดิม และเมื่อดูแรงม้าที่ใช้จริงก็อยู่ในระดับเดียวกันกับรุ่นก่อนหน้า (รูปที่ ๑)

มาปีนี้ได้เวลาปลดระวางซิตี้ทั้งสอง คันแรกถูกแทนที่ด้วยรถที่ใหญ่ขึ้น (รถไฮบริด) ส่วนคันที่สองถูกแทนที่ด้วยเครื่อง K15B ของซูซูกิที่เป็นเครื่อง 1500 cc ซึ่งเมื่อขับที่ความเร็ว 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ที่ราว ๆ 2000-2500 rpm (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๓ เครื่องยนต์ของ Honda City 1.5 i-DSi เครื่องรุ่นนี้โฆษณาแรงม้าสูงสุดที่ 88 แรงม้า

 

รูปที่ ๔ กราฟแรงม้ากับแรงบิดของเครื่องยน K15B 1500 cc ของซูซูกิ

ที่แรงม้าระดับนี้ พอลองดูเครื่องที่ใหญ่ขึ้นก็พบว่าจะได้ที่ความเร็วรอบที่ต่ำลง ดังนั้นที่ช่างเก่า ๆ เขาบอกว่าขับรถทางไกลเป็นประจำ การใช้เครื่องยนต์ที่ใหญ่กว่าก็จะเหมาะสมกว่า คือถ้าไม่นับเรื่องต้องเร่งแซงนะ ก็คงเป็นเพราะเครื่องที่ cc มากกว่ามันทำงานที่รอบเครื่องที่ต่ำกว่า การสึกหรอมันก็เลยน้อยกว่า ในขณะที่เครื่องที่ cc น้อยกว่านั้นแม้ว่ามันก็ใช้เดินทางได้เช่นกัน แต่เครื่องยนต์ก็ต้องทำงานที่รอบเครื่องที่สูงกว่า การสึกหรอก็จะสูงตามไปด้วย

และจะว่าไปนาน ๆ ครั้งผมถึงจะเร่งเครื่องไปถึง 3000 rpm และนานขึ้นไปอีกที่จะเร่งไปจนถึง 3500 rpm เรียกว่าส่วนใหญ่ใช้กำลังเครื่องไม่ถึงครึ่งของกำลังสูงสุด แต่ตรงนี้ก็คงขึ้นอยู่กับพฤติกรรมการขับรถของแต่ละคน

หมายเหตุ : รูปทั้งหมดมาจาก https://www.automobile-catalog.com

 

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๘) MO Memoir : Thursday 14 May 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ในวันที่ ๒๓ กันยายน ค.ศ. ๑๙๙๙ (พ.ศ. ๒๕๔๒) เป็นเวลาประมาณ ๑๐ เดือนหลังจากที่องค์การ NASA ได้ส่งยานสำรวจดาวอังคารชื่อ Mars Climate Orbiter ยานสำรวจดังกล่าวก็ได้เดินทางไปถึงดาวอังคาร และอยู่ในระหว่างขั้นตอนการเข้าสู่วงโครจรรอบดาวอังคาร การติดต่อกับยานดังกล่าวก็ได้ขาดหายไปและไม่สามารถติดต่อได้อีก ผลการสอบสวนพบว่าสาเหตุเกิดจาก "ใช้หน่วยในการคำนวณที่แตกต่างกัน"

กล่าวคือ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ใช้หน่วย Metric (หรือ SI) ในการคำนวณเส้นทางการเดินทาง ในขณะที่บริษัทที่สร้างยาน Lockheed Martin Astronautics ใช้หน่วย United State Custom (USC) ในการทำงาน ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อต้องเปลี่ยนหน่วยการดล (Impulse) จาก pound-force seconds (lb_f.sec) ไปเป็น Newton-seconds (N.s) ทำให้ค่าที่นำไปใช้ในการคำนวณนั้นแตกต่างกันอยู่ประมาณ 4.45 เท่า

ในมาตรฐาน API 2000 นี้ก็เช่นกัน สมการมีรูปแบบทั้งที่ใช้หน่วย Metric และ USC ซึ่งสองระบบนี้มีนิยามสภาวะมาตรฐานที่แตกต่างกันอยู่ และยังแตกต่างจากสภาวะมาตรฐานที่เราเรียนกันมาในโรงเรียน ดังนั้นเวลานำสมการไปใช้ก็ต้องคำนึงถึงนิยามของสภาวะมาตรฐานด้วย

หัวข้อ D.6 (รูปที่ ๑) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยสภาวะ "normal" ที่ใช้คือ 0ºC ที่ความดัน 101.325 kPa (หรือ 1 atm) โดย

x คือปริมาตร (ลูกบาศก์เมตร) ต่อกิโลโมลของแก๊สที่สภาวะมาตรฐาน (ซึ่งก็เท่ากับ 22.4 ลิตรต่อโมล)

R_g คือค่าคงที่ของแก๊ส (ซึ่งก็เท่ากับ 8.3144 J/(mol.K))

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "normal" ในหน่วย Nm³/hr

p คือความดันในหน่วยกิโลปาสคาล (kPa)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน (K)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางเซนติเมตร (cm²)

เครื่องหมาย single prime ( ' ) หมายถึงในสมการนี้ใช้หน่วยความดันและพื้นที่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น (สมการในมาตรฐานก่อนหน้านี้ใช้ความดันในหน่วยปาสคาล (Pa) และพื้นที่ในหน่วยตารางเมตร (m²))

รูปที่ ๑ หัวข้อ D.6 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย SI

หัวข้อ D.7 (รูปที่ ๒) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยสภาวะ "standard" ที่ใช้คือ 60ºF ที่ความดัน 14.696 psia (หรือ 1 atm) (จะเห็นว่าเป็นคนละอุณหภูมิกับหน่วย SI) โดย

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "standard" ในหน่วย ft³/hr

p คือความดันในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยองศาแรงคิน (ºR)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางนิ้ว (in²)

รูปที่ ๒ หัวข้อ D.7 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย USC

หัวข้อ D.8 (รูปที่ ๓) กล่าวว่าสมการสำหรับหาขนาดในหัวข้อ D.3 ให้ค่าในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าของอากาศอิสระ ดังนั้นสามารถใช้ค่าแฟคเตอร์ปรับแก้อุณหภูมิที่แสดงในหัวข้อ D.10 เพื่อเปลี่ยนค่าระหว่างสภาวะอ้างอิง "normal" กับ "standard"

หัวข้อ D.9 (รูปที่ ๓) เป็นการแสดงความสามารถที่ต้องมีในการระบายในรูปของอัตราการไหลเทียบเท่าของอากาศ โดยเริ่มจากหัวข้อ D.9.1 เรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.9.1 กล่าวว่าความสามารถที่ต้องมีในการระบายจะแสดงในรูปของอากาศ (หรือคิดว่าแก๊สหรือไอที่ต้องระบายนั้นคืออากาศ) ไม่ว่าจะเป็นที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" และเพื่อให้ได้ความถูกต้องในระดับที่สมเหตุสมผลในการกำหนดขนาดอุปกรณ์ระบายความดันจึงอาจมีความจำเป็นที่ต้องปรับความสามารถที่ต้องมีในการระบายให้อยู่ในรูปของอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า ซึ่งหัวข้อนี้จะบรรยายถึงเกณฑ์ในการปรับดังกล่าว

รูปที่ ๓ หัวข้อ D.8 และเริ่มหัวข้อ D.9

สำหรับถังเก็บที่ไม่ใช้ระบบทำความเย็น (คือไม่ได้เก็บในรูปของของเหลวอุณหภูมิต่ำที่ความดันบรรยากาศ) แนวทางในมาตรฐานนี้จะใช้เพื่อทำการปรับสำหรับการระบายแก๊สออกจากถังถ้าทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 49ºC (120ºF) เงื่อนไขหลังนี้เป็นเกณฑ์โดยนัย (implicit criterion) โดยอิงจากขอบเขตของมาตรฐานนี้ (เกณฑ์โดยนัยคือไม่ได้กล่าวออกไว้ให้เห็นอย่างชัดเจน) ถังเก็บที่ทำงานที่อุณหภูมิและความดันต่ำกว่านี้มีแนวโน้มต่ำที่องค์ประกอบของไอในที่ว่าง (เหนือผิวของเหลว) เทียบเคียงได้กับอากาศ และผลของอุณหภูมิจะมีค่าต่ำ (กล่าวคือต่ำกว่า 10%) ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ผลดังกล่าวจะมีนัยสำคัญมากขึ้น และอาจจำเป็นต้องมีการปรับแต่งสำหรับการระบายอากาศเข้าถ้าหากตัวกลาง (ไอ) ที่ทำการระบายเข้านั้นแตกต่างไปจากอากาศอย่างมีนัยสำคัญ

(หมายเหตุ : ในกรณีที่ความดันในถังเก็บลดต่ำกว่าความดันบรรยากาศนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้ถังถูกบีบอัดจากบรรยากาศภายนอกก็จำเป็นต้องมีการให้แก๊สไหลเข้าไปภายในถัง ซึ่งโดยปรกติแก๊สดังกล่าวก็คืออากาศ แต่ถ้าการให้อากาศไหลเข้าไปในถังอาจทำให้เกิดอันตราย (เช่นการระเบิดถ้าถังนั้นเป็นถังเก็บเชื้อเพลิง) หรือการปนเปื้อนได้ ก็จะใช้การป้อนแก๊สอื่นที่เหมาะสมเข้าไปแทน เช่นแก๊สไนโตรเจน (อย่างน้อยก็ลดปริมาณอากาศที่ไหลเข้าถังเก็บ))

ตาราง D.1 เป็นตัวอย่างหน่วยอัตราการไหลที่ใช้ในการคำนวณสำหรับสถานการณ์จำลองและวิธีการต่าง ๆ และให้แนวทางปฏิบัติเมื่อต้องทำการคำนวณอัตราการไหลที่ต้องการให้อยู่ในรูปที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

ในตาราง D.1 นั้นจะเป็นส่วนของสถานการณ์จำลองต่าง ๆ โดยเริ่มจากการระบายออกจากถัง (Out-breathing) ที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสูบของเหลวเข้าถัง (pump in) และผลจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (thermal) ตามด้วยการระบายเข้าถัง (In-breathing) ที่เกิดจากเมื่อมีการสูบของเหลวออกจากถัง (pump out) และผลจากอุณหภูมิที่ลดลง (thermal) และกรณีสุดท้ายคือกรณีของไฟครอกถัง (fire)

คอลัมน์ที่สองเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในหัวข้อ 3.3 ซึ่งมีทั้งอัตราการไหลที่แท้จริงของไอ (actual vapor flow) และอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

คอลัมน์ที่สามเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในภาคผนวก A ซึ่งเป็นอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" ทั้งหมด (จะเห็นว่ามีความแตกต่างในกรณีของการสูบของเหลวเข้าหรือออกจากถัง)

ส่วนคอลัมน์ที่สี่เป็นหมายเหตุ โดยในกรณีของการให้อากาศไหลออกนั้นกล่าวว่า เมื่อใช้กับหัวข้อ 3.3 จะสมมุติว่าค่าที่คำนวณได้นั้นจะเหมือนกับค่าอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าถังนั้นมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) ที่สมมุติว่าเป็นอากาศได้ก็เพราะส่วนใหญ่ของไอที่อยู่ในที่ว่างเหนือผิวของเหลวนั้นคืออากาศ โดยภาคผนวก A นั้นไม่สามารถใช้ได้ในกรณีที่ถังมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) (คือที่อุณหภูมิสูงขึ้นไอที่เกิดจากการระเหยของของเหลวจะมีมากขึ้นจนไม่สามารถละทิ้งได้)

ส่วนกรณีของการระบายแก๊สเข้าถังนั้นหมายเหตุกล่าวว่า เมื่อนำหัวข้อ 3.3 มาใช้จะสมมุติว่าค่าที่ได้จากการคำนวณนั้นมีค่าเหมือนกับค่าอัตราการไหลของอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าของไหลที่ป้อนเข้ามาเพื่อไม่ให้เกิดสุญญากาศนั้นมีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างจากอากาศอย่างเห็นได้ชัด

หัวข้อ D.9.2 (รูปที่ ๔) เป็นการแสดงที่มาของสมการ โดยหัวข้อ D.9.2.1 กล่าวว่า วิธีการทางเลือก(นอกเหนือจากวิธี coefficient-of-discharge (สัมประสิทธิ์การระบาย) ที่ได้บรรยายมาในมาตรฐานฉบับนี้ จะอิงจากการทดสอบการไหลที่แท้จริง โดยทั่วไปผลการทดสอบการไหลจะแสดงในรูปของอัตราการไหลของอากาศอิสระเทียบเท่า โดยเป็นฟังก์ชันกับความดันด้านขาเข้า ดังนั้นจึงควรมีวิธีการที่จะเปลี่ยนความต้องการในการระบายที่แท้จริงให้มีค่าเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า เพื่อช่วยในการเปรียบเทียบโดยตรงของความต้องการในการระบายกับอุปกรณ์ระบายที่นำมาทดสอบความสามารถ

ความตั้งใจก็คือจะหาอัตราการไหลโดยปริมาตรของอากาศเทียบเท่าที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ที่ต้องการพื้นที่ในการระบายที่มีประสิทธิผลเดียวกัน ในรูปของอัตราการระบายที่ต้องการที่ระบุไว้สำหรับสภาวะของไหลจริง

ข้อสมมุติพื้นฐานโดยธรรมชาติของแนวทางนี้คือการใช้แฟคเตอร์ปรับแก้ (correction factors) สำหรับการเบี่ยงเบนจากการไหลผ่าน nozzle ในอุดมคติ เช่นการกำหนดให้ค่าสัมประสิทธิ์การระบาย (coefficient of discharge) คงที่

หัวข้อ D.9.2.2 กล่าวว่าสมการสำหรับการไหลผ่าน nozzle โดยทั่วไปที่แสดงไว้ในสมการ (D.18) ถูกใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการหาขนาดช่องระบายสำหรับความต้องการในการระบายที่แท้จริง โดยค่า W_fl แสดงในสมการ (D.31)

รูปที่ ๔ เริ่มหัวข้อ D.9.2

หัวข้อ D.9.2.3 กล่าวว่าสมการเดียวกันที่เฉพาะเจาะจงไปที่อากาศที่อุณหภูมิ "standard" หรือ "normal" แสดงไว้ในสมการ (D.32) โดยที่ค่า compressibility factor เท่ากับ 1 และสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคถูกประมาณด้วยการใช้อัตราส่วนค่าความจุความร้อนจะเพาะของแก๊สอุดมคติ (k) เนื่องจากอากาศแสดงคุณสมบัติเป็นแก๊สอุดมคติดที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" (สมการ (D.32))

หัวข้อ D.9.2.4 กล่าวว่า ด้วยการแก้สมการ (D.31) และ (D.32) ทั้งสองสมการ เพื่อหาพื้นที่ในการระบายที่ต้องการ โดยการหนดให้สมการทั้งสองเท่ากัน (กล่าวคือ (D.31) = (D.32) เนื่องจากมีความตั้งใจที่จะให้พื้นที่ในการระบายที่เทียบเท่ากัน) และทำการแก้สมการเพื่อหาค่าอัตราการไหลโดยมวลของอากาศ (W_air) ก็จะได้สมการ (D.33) ซึ่งเมื่อจัดรูปแบบให้เรียบง่ายขึ้นก็จะได้สมการ (D.34)

หัวข้อ D.9.2.5 (รูปที่ ๕) กล่าวว่าสามารถเปลี่ยนอัตราการไหลโดยมวลของกาศให้กลายเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ได้โดยใช้สมการ (D.35)

ตอนท้ายของหัวข้อนี้กล่าวว่าเพื่อความสะดวก จึงได้ให้รูป D.1 สำหรับการคำนวณสมการที่เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค (n), อัตราส่วนความดัน (r) และอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติขชองอากาศ (k = 1.4)

รูปที่ ๕ หัวข้อ D.9.2.5 และ D.9.2.6

หัวข้อ D.9.2.6 กล่าวว่าสามารถทำให้สมการ (D.34) และ (D.35) เรียบง่ายขึ้น ดังแสดงในสมการ (D.36) และ (D.37) ตามลำดับ ด้วยการใช้ข้อสมมุติดังต่อไปนี้

a) ค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคสำหรับของไหลตัวจริงที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากับอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติของอากาศ

b) อัตราส่วนความดันที่คอคอด (throat pressure) ต่อความดันที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากันระหว่างของไหลสองชนิด ข้อสมมุตินี้สามารถยอมรับได้สำหรับกรณีการไหลต่ำกว่าวิกฤต (subcritical flow) โดยที่ความดันที่คอคอดนั้นเท่ากับความดันบรรยากาศ แต่อาจเป็นข้อสมมุติที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการระบายเข้าท่อรองรับ หรือการระบายออกที่ความดัน (ด้านขาออก) ที่สูงขึ้น

c) ค่า compressibility ของของไหลตัวจริงที่ทำการระบายมีค่าเท่ากับ 1.0

รูปที่ ๖ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค

หัวข้อ D.10 (รูปที่ ๗) เป็นการเปลี่ยนสภาวะอ้างอิงระหว่าง "standard" กับ "normal"

การเปลี่ยนค่าระหว่าง "standard" กับ "normal" สำหรับสมการ (D.37) ที่ถูกใช้เพื่อแสดงความสามารถในการระบายที่ต้องการในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่ามีความซับซ้อนด้วยวิธีการที่ใช้เพื่อหาที่มาของสมการ และความแตกต่างของอุณหภูมิที่สภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะ ผลที่ได้คือการใช้สมการจำเพาะสำหรับสภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะนั้นเป็นสิ่งที่เหมาะสม และมีความจำเป็นที่ต้องเปลี่ยนระหว่างสภาวะอ้างอิงในกรณีเหล่านี้ และสามารถใช้สมการ (D.38)

รูปที่ ๗ หัวข้อ D.10

หัวข้อ D.11 (รูปที่ ๘) เป็นกรณีความต้องการในการระบายที่ต้องมีในกรณีที่มีไฟครอกภายนอก โดยหัวข้อ D.11.1 เป็นเรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.11.1.1 กล่าวว่า ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเกณฑ์ที่ใช้ในการคำนวณความสามารถในการระบายที่ต้องการในกรณีของการรับความร้อนเข้ามาจากการที่มีไฟครอกภายนอก ขอให้อ้างอิงไปยังภาคผนวก B

จากความสามารถในการระบายที่ต้องการที่กำหนดให้ สามารถเปลี่ยนค่าอัตราการเกิดไอ (W_vap) ให้กลายเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่าด้วยวิธีการที่แสดงในหัวข้อ D.9

อัตราการเกิดไอที่เกิดจากความร้อนที่ไหลเข้าสู่ภายในนั้นสามารถคำนวณได้จากสมการ (D.39) โดยที่

W_vap คืออัตราการเกิดไอ (หน่วยเป็น กิโลกรัมต่อวินาที หรือปอนด์ต่อชั่วโมง)

Q คือความร้อนที่ไหลเข้าระบบเนื่องจากไฟครอก (หน่วยเป็น วัตต์ หรือบีทียูต่อชั่วโมง)

F คือปัจจัยสภาพแวดล้ม (ไม่มีหน่วย)

L_eff คือความร้อนของการกลายเป็นไอที่มีประสิทธิผล ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น จูลต่อกิโลกรัม หรือบีทียูต่อปอนด์)

v_l คือปริมาตรจำเพาะของของเหลวที่เดือด ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

v_g คือปริมาตรจำเพาะของไอ ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

หัวข้อ D.12 กล่าวว่าปริมาตรจำเพาะของไอมีค่ามากกว่าปริมาตรจำเพาะของของเหลว สำหรับของไหลที่อยู่ที่สภาวะห่างจากจุดวิกฤตทางเทอร์โมไดนามิกส์ (ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของถังความดันต่ำที่ทำงานใกล้ความดันบรรยากาศ) ดังนั้นแฟคเตอร์ปรับแก้ปริมาตรจะมีค่าเข้าใกล้ 1 และมักจะไม่ให้ความสำคัญ ทำให้ได้สมการในรูปที่เรียบง่ายขึ้นดังแสดงในสมการ (D.40)

หัวข้อ D.13 กล่าวว่าสามารถรวมสมการ (D.37) และ (D.40) กลายเป็นสมการ (D.41)

รูปที่ ๘ เริ่มหัวข้อ D.11

หัวข้อ D.12 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยในกรณีหน่วย SI จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 0ºC และความดัน 101.325 kPa

โดย q คือลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

หัวข้อ D.13 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยในกรณีหน่วย USC จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 60ºF และความดัน 101.325 psia

โดย q คือลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

รูปที่ ๙ หัวข้อ D.12 และ D.13

สำหรับภาคผนวก D ก็จบเพียงเท่านี้

 

ที่ระลึกนิสิตวิศวกรรมเคมีรหัส ๖๕ ขอลาก่อน ไม่ไปลับ จะกลับเยือน MO Memoir : Friday 8 May 2569

อยากให้ผมกล่าวอะไรในงานปัจฉิมนิเทศพวกคุณในบ่ายวันนี้เหรอ จะดีเหรอ ผมคิดว่าพวกคุณคงไม่อยากให้ผมพูดอะไรที่เป็นเรื่องเป็นราวให้พวกคุณฟัง ก็เห็นตอนที่ผมต้องสอนวิชาคณิตศาสตร์พวกคุณ ผมสอนห้องเปล่าเป็นประจำ

********************

สอนห้องเปล่าเนี่ย ถ้าถามว่าโมโหไหม โกรธไหม คำตอบก็คือไม่ทั้งคู่ คือสอนห้องที่มีนิสิตเรียนหรือนิสิตไม่เข้าเรียนเลย ก็ได้เงินเดือนเท่าเดิม ได้ภาระงานเท่าเดิม แถมไม่เหนื่อยอีกต่างหาก

คือในการสอนวิชาบรรยายที่เป็นวิชาพื้นฐาน ผมดูรามคำแหงเป็นตัวอย่างนะ ถ้าเอกสารการสอนมีครบแจกให้ตั้งแต่ก่อนเริ่มเรียน บอกชัดเจนว่าเนื้อหาที่สอนมีอะไรและจะสอบเรื่องใดบ้าง ถ้าผู้เรียนสามารถอ่านเองและทำความเข้าใจเองได้ สามารถสอบผ่านได้ ผมก็ไม่ว่าอะไร เพราะสุดท้ายแล้วเมื่อจบออกไป หลากหลายเรื่องราวก็ต้องไปศึกษาด้วยตนเอง

จะมีก็แต่วิชาไฟฟ้าที่พวกคุณจำใจต้องมาเข้าเรียน เพราะเปิดสอนเป็นปีแรก วางเนื้อหาที่จะสอนเป็นครั้งแรก มันก็เลยค่อย ๆ ปรับแก้กันไประหว่างการสอน แต่ก็เห็นทำข้อสอบกันได้นี่

********************

ว่าแต่ทำไมพวกคุณถึงไม่อยากจะเข้าเรียนในวิชาที่ผมสอนล่ะ คำตอบก็คือ

"เป็นเพราะผมกำหนดให้ต้องใส่ชุดนิสิตที่ถูกระเบียบเข้าเรียนใช่ไหม" ซึ่งมันเป็นสิ่งที่ขัดใจพวกคุณเป็นอย่างมาก

********************

คงเป็นเพราะได้สอนแลป เลยได้มีโอกาสพบปะกับพวกคุณทุกคน เพราะต้องมาลงมือทำการทดลองด้วยตนเอง แถมยังโดนบังคับให้ใส่ชุดนิสิต (โดยมีเสื้อแลปสวมทับ) มาเรียนอีก ซึ่งน่าจะเป็นช่วงเวลาที่พวกคุณทุกคนดูดีที่สุดแล้ว

 

๒ ปีที่แล้วในวิชา Chem Prod อาจารย์หัวหน้าวิชาเขาขอให้ผมเอาเนื้อหาบางส่วนของผมมาสอนในสัปดาห์แรกก่อน เพื่อที่จะเป็นการปูพื้นให้นิสิตสามารถทำความเข้าใจในสิ่งที่วิทยากรจะมาบรรยายในสัปดาห์ถัดไปได้ง่ายขึ้น ก่อนสิ้นสุดการเรียนในวันนั้น ผมก็บอกนิสิตไปว่า "สัปดาห์หน้าวิทยากรที่เป็นคนจากข้างนอกจะมาบรรยายให้ฟัง ดังนั้นควรแต่งตัวเพื่อให้เกียรติเขาหน่อย"

แล้วก็มีนิสิตคนหนึ่งถามขึ้นมาว่า "แต่งตัวอย่างนี้ไม่ให้เกียรติอย่างไร"

ผมก็ได้แต่คิดในใจว่า "อืม ... ก็แล้วแต่อยากจะทำก็แล้วกัน"

********************

อย่าว่าแต่นิสิตเลย อาจารย์บางรายก็เป็น ปีที่แล้วไปร่วมถ่ายรูปหมู่บัณฑิตใหม่ เห็นอาจารย์คณะอื่นใส่ครุย ไม่ว่าจะเป็นครุยของมหาวิทยาลัย (ที่เป็นผ้ามุ้งมองเห็นชุดที่ใส่อยู่ข้างใต้) หรือเป็นชุดครุยของสถาบันที่จบมา (ที่เป็นเสื้อคลุมเต็มตัวยาวลงไปจนถึงเกือบข้อเท้า เครื่องแต่งกายใต้ชุดครุยเขาก็แต่งกันอย่างเรียบร้อย จะมีแปลกก็ของวิศวะนี่แหละ

เขาคงไม่คิดว่าเวลาถ่ายรูปหมู่เขาจะให้อาจารย์นั่งแถวหน้าสุด ดังนั้นแม้ว่าจะใส่ครุยแบบคลุมมิดทั้งตัว มันก็จะยังเห็นส่วนที่อยู่เหนือข้อเท้าเล็กน้อยลงมาจนถึงรองเท้าที่สวมใส่ พอเล่นใส่กางเกงขาสั้นลากรองเท้าแตะ เดือดร้อนช่างภาพก็ต้องมาแก้ไขกันหน้างาน ว่าจะจัดการอย่างไรจึงจะไม่เห็นเท้าที่ใส่รองเท้าแตะโผล่มาในรูป

********************

ในสังคม มีหลายเรื่องที่มันไม่มีการเขียนเป็นลายลักษณ์อักษรไว้อย่างชัดเจน แต่ก็ถือว่าเป็นสิ่งที่ต้องรู้กัน อย่างเช่นต้นปีที่แล้วที่ได้ติดรถไปเยี่ยมชมโรงงานแห่งหนึ่งกับกลุ่มนิสิต ผมก็ได้มีการย้ำเตือนผู้ควบคุมการเดินทางไปว่าที่เขาบอกว่าให้ใส่เสื้อแขนยาว กางเกงขายาว รองเท้าหุ้มส้น นั้น ไม่ได้หมายความว่าจะเป็นเสื้อแบบไหนก็ได้ กางเกงแบบไหนก็ได้ รองเท้าแบบไหนก็ได้ แต่มันมีข้อควรปฏิบัติเมื่อต้องเข้าโรงงานอยู่ ที่ได้บอกเขาไปว่าให้ไปย้ำเตือนกับกลุ่มนิสิตที่จะไปเยี่ยมชมโรงงานดังกล่าว

เช้าวันเดินทาง พอมาถึงรถ เห็นชุดที่นิสิตแต่ละคนแต่งมา คิดไหนใจแล้วว่าวันนี้คงสนุกแน่ แต่ก็ดีเหมือนกัน แล้วมันก็โดนจริง ๆ พอเข้าห้องรับรองของโรงงาน วิศวกรที่มาต้อนรับก็ถามเป็นประโยคแรกเลยว่า "ที่มานี่เป็นกลุ่มไหน"

ระหว่างรับประทานอาหารร่วมกับเขา ก็มีการพูดคุยกันถึงเรื่องนี้ ผมก็บอกเขาไปว่าถ้าได้มาเยี่ยมชมที่คณะก็จะเข้าใจได้เอง เพราะตอนนี้ขาดแค่ใส่กางเกงขาสั้นมาสอนหนังสือ

********************

ว่าแต่ได้ยินว่างานเลี้ยงเย็นนี้ มีการกำหนดธีมด้วยหรือว่าให้แต่งกายอย่างไร ถ้าไม่แต่งตามธีมที่กำหนดเนี่ย จะกินข้าวเย็นไม่ได้เหรอ ใส่เสื้อชอปได้ไหม น่าจะได้นะ เพราะมันเป็นเสื้อวิเศษนี่ แค่สวมทับ มันก็ควรเข้าได้ทุกงานอยู่แล้ว ไม่ว่าจะเป็นเรียนบรรยาย เรียนปฏิบัติการ ปฐมนิเทศ แข่งพิชชิ่ง หรือแม้แต่พิธีไหว้ครู

ขาดแต่ว่ายังไม่เห็นมีใครมาเรียกร้องให้ใส่เข้ารับปริญญา :) :) :)

********************

ปี ๒๕๒๙ (ก็เมื่อ ๔๐ ปีที่แล้ว) ได้มีโอกาสเข้าร่วมงานสร้างสะพานของค่ายยุววิศวกรบพิธ ๑๔ หลังจากที่ได้ไปร่วมงานเปิดสะพาน ก็ไม่ได้กลับไปที่นั่นอีกเลย ยุคสมัยนั้นมีรถสองแถวเพียงคันเดียววิ่งเข้า-ออกหมู่บ้านแค่วันละเที่ยว คือออกจากหมู่บ้านตอนเช้า และกลับตอนบ่าย ถนนเป็นทางลูกรัง บางช่วงต้องใช้การพันโซ่ล้อเพื่อให้รถผ่านไปได้ ยังเป็นพื้นที่สีชมพู (คือเป็นเขตแทรกซึมของผู้ก่อการร้ายคอมมิวนิสต์)

แต่ตอนนี้สามารถดูภาพ street view ของสะพานนั้นได้จาก google map และดูเหมือนว่าป้ายสะพานจะมีการย้ายตำแหน่งจากตำแหน่งเดิมตอนสร้างเสร็จ

ปีนี้กำลังจะเกษียณอายุราชการ เวลาเที่ยวก็น่าจะเยอะขึ้น ก็เลยตั้งใจว่าจะกลับไปเยือนสะพานแห่งนั้นอีกสักครั้ง กะว่าจะขับรถกินลมไปเรี่อย ๆ ค่ำที่ไหนก็นอนที่นั่น ไปถ่ายรูปเป็นที่ระลึกหน่อย หลังจากผ่านไป ๔๐ ปี ที่เคยไปถ่ายรูปร่วมกับเพื่อนร่วมรุ่นไว้ที่หน้าป้ายนั้น

********************

พฤษภาคม ๒๕๒๙ บ้านห้วยเนียม อ.น้ำปาด จ.อุตรดิตถ์

 

ลูกคนเล็กของผมก็จบปีนี้นะ รับปริญญาพร้อมพวกคุณนั่นแหละ แถมผมก็เกษียณปีนี้ด้วย ดังนั้นบันทึกที่ระลึกให้กับนิสิตปริญญาตรีของภาควิชาที่สำเร็จการศึกษาฉบับนี้ ก็อาจเป็นฉบับสุดท้ายแล้วนะ

แต่มันเป็นปีของการสิ้นสุดการทำงานที่แปลกอยู่เหมือนกัน เมื่อต้องไปร่วมงานศพของนิสิตที่เมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อนหน้ายังสอนหนังสือกันอยู่เลย

********************

เมื่อบ่ายวันนี้พวกคุณก็น่าจะได้คำอวยพรไปเยอะแล้วนะจากอาจารย์ท่านอื่น สำหรับผมเอาเป็นว่าจากนี้ต่อไปขอให้พวกคุณสามารถดำเนินชีวิตได้อย่างสุขสงบก็แล้วกัน ส่วนรูปภาพต่าง ๆ ที่อยู่ในบันทึกนี้ ก็เป็นการทำตามสัญญาที่ให้ไว้ตอนที่พวกคุณเข้าภาควิชา ว่าจะส่งคืนให้ในวันสุดท้ายของการเรียน

ว่าแต่ยังจำตัวเองในรูปแบบที่ดีที่สุด (อย่างน้อยก็ในสายตาของผม) ได้ไหมครับ

โชคดีทุกคนนะ สวัสดี

รศ.ดร.ธราธร มงคลศรี

ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

วันศุกร์ที่ ๘ พฤษภาคม ๒๕๖๙

ตรงกับวันแรม ๗ ค่ำ เดือน ๖ ปีมะเมีย (ตรงกับวันโกน)

Link สำหรับดาวน์โหลดบทความและไฟล์รูปภาพ (.pdf)

https://drive.google.com/file/d/1jPVwTLAQ84NIKbq4Eelz-nmwzEljXpG3/view?usp=sharing

Link สำหรับดาวน์โหลดวิดิทัศน์ (.mp4)

https://drive.google.com/file/d/1k0wPs4G-PQjG-O5JoFszhh6uGX7nNHM_/view?usp=sharing

เพลิงไหม้โรงงานผลิตเอทิลีนจากการรั่วของ quench oil MO Memoir : Sunday 26 April 2569

ในวันที่ ๒๑ ธันวาคม ค.ศ. ๒๐๐๗ (พ.ศ. ๒๕๕๐) เกิดเพลิงไหม้ที่โรงงานผลิตเอทิลีนหมายเลข ๒ ที่เมือง Kashima ประเทศญี่ปุ่น ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต ๔ ราย รายงานการสอบสวนมีเผยแพร่ไว้สั้น ๆ ในหน้าเว็บของบริษัท Mitsubishi Chemical Group (https://www.mcgc.com/english/sustainability/mcc/reports/kashima.html) แต่เป็นภาษาญี่ปุ่นที่ผมอ่านไม่ออก ก็เลยต้องไปหาข้อมูลจากแหล่งอื่นที่เป็นภาษาอังกฤษแล้วก็ไปพบที่บทความเรื่อง "Human Design Parameters for Safety of Products and Systems" ที่เผยแพร่ไว้ในการประชุม MATEC Web of Conferences ปีค.ศ. ๒๐๑๘ (https://doi.org/10.1051/matecconf/201822301002)

แต่ก่อนอื่นเราลองมาทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีนกันสักหน่อยดีกว่า จะได้เห็นภาพว่า quench oil มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการผลิต (ดูรูปที่ ๑ ประกอบ)

รูปที่ ๑ ตัวอย่างสิทธิบัตรการใช้ quench oil injection เพื่อหยุดปฏิกิริยาการ cracking หมายเลข 62 คือท่อแก๊สร้อนที่ออกมาจาก cracking furnace (12), หมายเลข 16 คือ Transfer line exchanger (TLE) ที่ลดความร้อนของแก๊สด้วยการใช้น้ำความดันสูงรับความร้อน เพื่อผลิตไอน้ำความดันสูง, ส่วนหมายเลข 34 คือตำแหน่งสำหรับการฉีด quench oil เข้าไปในแก๊สร้อนที่ออกมาจาก cracking furnace (12) ในรูปนี้ทำการฉีด quench oil ก่อนเข้า Transfer line exchanger

ในการผลิตเอทิลีนนั้นจะให้ความร้อนแก่ไฮโดรคาร์บอนที่มีความอิ่มตัวสูง (คือไม่มีพันธะคู่) ที่อยู่ในสถานะแก๊ส ให้มีอุณหภูมิสูงมากพอจนโมเลกุลแตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลงจนกลายเป็นเอทิลีน (ethylene H₂C=CH₂) หน่วยให้ความร้อนนี้เรียกว่า cracker อุณหภูมิที่ต้องใช้ขึ้นกับขนาดโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนที่เป็นสารตั้งต้น ถ้าเป็นโมเลกุลเล็กก็จะใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าพวกโมเลกุลใหญ่ และอีกปัจจัยคือเวลาที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิสูงปฏิกิริยาจะเกิดได้รวดเร็วขึ้น ทำให้ใช้เวลาทำปฏิกิริยาสั้น แต่ต้องระวังไม่ให้แก๊สร้อนนั้นมีอุณหภูมิสูงนานเกินไป เพราะจะเกิดการรวมตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นโมเลกุลเล็กที่เกิดขึ้น กลับมาเป็นโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นและมีความไม่อิ่มตัวสูง (คือมีโมเลกุลมีพันธะคู่มากขึ้น) เมื่อโมเลกุลมีขนาดโตขึ้นเรื่อย ๆ ก็จะกลายเป็นของเหลวที่มีจุดเดือดสูงที่เรียกว่า tar และถ้าขนาดยังโตขึ้นไปอีกก็จะกลายเป็นของแข็งที่เรียกว่า coke การเกิด tar และ coke ไม่เพียงแต่เป็นการสูญเสียผลิตภัณฑ์ แต่ยังทำให้เกิดคราบสกปรกเกาะติดผนังท่อและอุปกรณ์ต่าง ๆ ในระบบ ส่งผลทำให้การถ่ายเทความร้อนนั้นลดต่ำลง

การออกแบบ cracker นั้นจะหาจุดที่ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ในปริมาณที่เหมาะสม (จุดสมดุลระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ได้กับสารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยาไป โดยสารตั้งต้นที่ยังเหลืออยู่สามารถแยกออกและกลับไปทำปฏิกิริยาใหม่ได้) เมื่อแก๊สร้อนนั้นไหลออกจาก cracker จากนั้นก็ต้องลดอุณหภูมิของแก๊สร้อนนั้นลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งวิธีการปรกติที่ทำกันก็คือให้มันถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำที่อยู่ภายใต้ความดันสูง น้ำจะเดือดเป็นไอน้ำความดันสูงที่สามารถนำไปใช้ในงานอื่นในโรงงานได้ หน่วยที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนตรงนี้มีชื่อว่า Transfer line exchanger (TLE)

อีกวิธีการหนึ่งที่มีประสิทธิภาพสูงในการลดอุณหภูมิของแก๊สร้อนคือการให้แก๊สร้อนนั้นสัมผัสกับของเหลวโดยตรง ด้วยการที่ของเหลวนั้นมีค่าความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอที่สูง โดยของเหลวที่นำมาใช้นั้นต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูง และควรแยกออกจากแก๊สร้อนและผลิตภัณฑ์อื่นที่อยู่ในแก๊สร้อนนั้นได้ง่าย ในกรณีของไฮโดรคาร์บอนนั้นของเหลวที่นิยมใช้กันคือน้ำ และหน่วยที่ทำหน้าที่นี้คือ quench tower

รูปที่ ๒ กระบวนการผลิตที่เกิดเหตุและอุณหภูมิ ณ ตำแหน่งต่าง ๆ รูปนี้นำมาจากรายงานฉบับภาษาญี่ปุ่น ตรงเส้นสีแดงคือเส้นท่อที่เกิดเหตุ สิ่งที่แตกต่างไปจากรูปที่ ๑ คือในโรงงานนี้ทำการฉีด quench oil หลังจากแก๊สไหลออกจาก Transfer line exchanger แล้ว

ในกรณีที่ใช้ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นแก๊สเป็นสารตั้งต้นนั้น ปัญหาเรื่องการเกิด tar จะต่ำกว่าการใช้ไฮโดรคาร์บอนเหลว (พวกตั้งแต่แนฟทาขึ้นไป) เป็นสารตั้งต้น จึงจำเป็นต้องหาวิธีการอื่นในการลดอุณหภูมิแก๊สร้อนเพิ่มเติมเข้ามา และหนึ่งในวิธีการนั้นคือการฉีด quench oil เข้าไปผสมกับแก๊สร้อนนั้น โดยตัว quench oil ก็คือไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดสูง ส่วนตำแหน่งที่จะทำการฉีดนั้นก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบ เช่นในรูปที่ ๑ นั้นจะทำการฉีดเข้าก่อนแก๊สร้อนไหลเข้า Transfer line exchanger ส่วนกระบวนการผลิตของโรงงานที่เกิดเหตุในรูปที่ ๒ นั้นทำการฉีดหลังจากที่แก๊สร้อนไหลออกจาก Transfer line exchanger แล้ว

รูปที่ ๓ (ซ้าย) คือแผนผังของโรงงานที่เกิดเหตุ (ขวา) คือแผนผังของบริเวณที่เกิดเหตุ spacer คือแผ่นโลหะวงแหวนที่สอดไว้ระหว่างหน้าแปลน หน้าที่ของมันคือทำให้มีที่ว่างสำหรับสอด block plate หรือ blind plate เมื่อต้องทำการตัดแยกระบบ (isolation)

รูปที่ ๔ (ซ้าย) ขั้นตอนการติดตั้ง block plate และการป้องกันที่ออกแบบไว้ (ขวา) การทำงานติดตั้ง block plate ที่ต้องมีการใช้รอกและโซ่ในการยกแผ่น block plate

รูปที่ ๓ และ ๔ นำมาจากบทความฉบับภาษาอังกฤษที่เอ่ยไว้ในช่วงแรก อุบัติเหตุเกิดขึ้นหลังการ decoking (การกำจัด coke ที่เกาะอยู่ในระบบ) และอยู่ระหว่างการเตรียมการเพื่อเริ่มการผลิตใหม่ รูปที่ ๓ (ขวา) คือบริเวณวาล์วที่เกิดเหตุ ท่อ quench oil ตรงนี้มีวาล์วปิด-เปิดสองตัว โดยระหว่างวาล์วสองตัวนี้จะมี space ติดตั้งอยู่ เพื่อใช้สำหรับติดตั้ง block plate เมื่อต้องทำการตัดแยกระบบ

ในรูปที่ ๓ นี้มีบางอย่างที่ทำให้ติดใจคือ ทำไมต้องมีวาล์วควบคุมอัตโนมัติสองตัว โดยตัวหนึ่งนั้นบทความบอกว่าเป็น motor operated valve (MOV) และอีกตัวคือ air operated valve (AOV) โดยส่วนตัวคิดว่า MOV น่าจะเป็น manual operated valve หรือวาล์วใช้มือหมุนมากกว่า เพื่อที่ว่าถ้าหากเกิดปัญหาไฟฟ้าดับหรือไม่มีอากาศความดัน ก็จะยังสามารถปิดท่อนี้ได้

ระบบความปลอดภัยที่มีการออกแบบไว้ก็คือ ในการทำงานเพื่อจะถอด/ติดตั้ง spacer/block plate นั้น จะทำการปิด MOV และ AOV และปิดวาล์วท่ออากาศที่ใช้ในการควบคุมการเปิด-ปิด AOV (air shut off valve ในรูปที่ ๔ (ซ้าย)) และระบายความดันที่ค้างอยู่ในท่ออากาศออก  และยังมีการใช้การล็อคทางกายภาพ (physical locking) ตัววาล์ว AOV ไว้อีกชั้นเพื่อป้องกันไม่ให้วาล์วขยับตัวได้แม้ว่าจะมีแรงดันอากาศส่งเข้ามาเพื่อเปิดวาล์ว

เหตุเกิดระหว่างการถอด block plate ออกจากท่อ เนื่องด้วยตัว block plate นั้นมีขนาดใหญ่และหนัก จึงจำเป็นต้องใช้ระบบรอกและโซ่ช่วยในการยก อุบัติเหตุเกิดจากการที่ไม่ได้มีการป้องกันการเปิดของ AOV ด้วยการปิดท่ออากาศที่ทำหน้าที่เปิดวาล์วและล็อคตัว AOV เอาไว้ และในระหว่างการยก โซ่ที่ใช้ยก block plate แกว่งไปโดนสวิตช์ควบคุมการเปิด-ปิด AOV ทำให้สวิตช์เปลี่ยนจากตำแหน่งปิดไปเป็นตำแหน่งเปิดวาล์ว quench oil ก็เลยรั่วไหลออกมา ส่วนสาเหตุที่ทำให้น้ำมันที่รั่วออกมานั้นลุกติดไฟไม่สามารถระบุได้แน่ชัด แต่การรั่วนี้ก็ทำให้คนงาน ๒ รายที่ทำหน้าที่ถอด block plate และอีก ๒ รายที่ทำงานอื่นอยู่ข้างล่างนั้นถูกไฟครอกจาก quench oil ที่รั่วไหลออกมา โดยคนงานที่เสียชีวิตนั้นเป็นคนงานของผู้รับเหมาที่เข้ามาทำงานดังกล่าว

จากการสอบสวนของบริษัทพบว่า โอเปอร์เรเตอร์นั้นทราบดีว่าต้องปิดวาล์วท่ออากาศที่ใช้ในการควบคุม AOV, ระบายความดันในท่ออากาศทิ้ง, และต้องมีการล็อค AOV ทางกายภาพ แต่ข้อมูลเหล่านี้ไม่ได้มีการบันทึกเอาไว้เป็นระบบ อาศัยเพียงความจำที่บอกต่อ ๆ กันมา และไม่ได้ถูกส่งต่อไปยังคนงานของผู้รับเหมาที่เข้ามาทำงานดังกล่าว

รูปที่ ๕ สถานที่เกิดเหตุ (รูปจาก https://www.alamy.com/kamisu-japan-a-fire-broke-out-dec-21-at-an-ethylene-plant-of-mitsubishi-image151071863.html)

เมื่อผสมกรดไนตริก (HNO3) กับคีโตน MO Memoir : Sunday 19 April 2569

ในตำราเคมีอินทรีย์มักจะบอกว่าสารประกอบคีโตน (ketone) ไม่ถูกออกซิไดซ์เหมือนพวกอัลดีไฮด์ (aldehyde) แตในความเป็นจริงนั้นถ้าตัวออกซิไดซ์แรงพอก็จะสามารถตัดโมเลกุลคีโตนตรงตำแหน่งหมู่คาร์บอนิล (carbonyl) ได้ และตรงตำแหน่งปลายที่ถูกตัดแยกจากกันนั้นจะกลายเป็นหมู่คาร์บอกซิล (carboxyl)

กรดไนตริก (Nitric acid HNO₃) เป็นทั้งกรดและสารออกซิไดซ์ตัวหนึ่ง โดยเฉพาะเมื่อมีความเข้มข้นสูงและมีกรดแก่บางตัวเช่นกรดกำมะถัน (Sulphuric acid H₂SO₄) ร่วมอยู่ด้วย ปฏิกิริยาที่เกิดนั้นเป็นได้ทั้งปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ (oxidation reaction) และปฏิกิริยาเติมหมู่ไนโตร (หมู่ -NO₂) ที่เรียกว่าปฏิกิริยา Nitration) โดยปฏิกิริยาทั้งสองต่างก็เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนสูง ดังนั้นในการทำงานที่มีของเสียที่มีทั้งสารอินทรีย์และกรดไนตริก จึงต้องระมัดระวังในการทิ้งสารพวกนี้โดยต้องไม่นำมาทิ้งรวมกันในภาชนะบรรจุเดียวกัน แต่ถึงกระนั้นก็ตามก็ยังมีการระเบิดของภาชนะบรรจุสาร (ที่รอการกำจัด) อันเกิดจากการผสมกรดไนตริกเข้ากับสารอินทรีย์โดยไม่ตั้งใจ ดังเช่น ๒ เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้

เรื่องแรกเป็นเหตุการณ์ที่เกิดในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๗ มกราคม ค.ศ. ๑๙๙๕ (พ.ศ. ๒๕๓๘) ที่โรงงานอิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่ง เหตุเกิดจากการที่คนงานนำของเสียที่เป็นสารเคมีที่มีเมทิลเอทิลคีโตน (Methyl ethyl ketone (MEK) H₃CC(O)C₂H₅) เทลงไปในถังเก็บสารเคมีรอการกำจัด แต่เนื่องจากถังบรรจุสารอินทรีย์รอการกำจัดและถังบรรจุกรดรอการกำจัดมีรูปร่างคล้ายคลึงกันทำให้คนงานเทผิด โดยเทเมทิลเอทิลคีโตนลงไปในถังบรรจุกรดที่มีกรดไนตริกอยู่ข้างใน ทำให้เกิดการระเบิดของถังบรรจุดังกล่าวตามมา

รูปที่ ๑ เหตุการณ์ที่เกิดในประเทศญี่ปุ่น นำมาจากเว็บ Failure Knowledge Database ของประเทศญี่ปุ่น ข้อความมีพิมพ์ผิดตรงที่บอกว่า MEK เป็น inorganic solvent ที่ถูกต้องคือมันเป็น organic colvent

เรื่องที่สองเกิดที่ห้องปฏิบัติการเคมีในมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่ง (รูปที่ ๒) เป็นเหตุเกิดเมื่อเดือนกันยายน ค.ศ. ๒๐๒๔ (พ.ศ. ๒๕๖๗) ก็เรียกว่าเมื่อไม่นานมานี้ เหตุเกิดจากการระเบิดของขวดทิ้งสารที่มีกรดไนตริกและอะซีโตน (Acetone H₃CC(O)CH₃) อยู่รวมกัน สภาพความเสียหายเป็นอย่างไรก็ดูได้ในภาพข้างล่าง

รูปที่ ๒ ความเสียหายของห้องปฏิบัติการที่เกิดจากการระเบิดของขวดทิ้งสารที่มีการผสมกรดไนตริกเข้ากับอะซีโตน

อันที่จริงถ้าลองค้นข้อมูลอุบัติเหตุที่เกิดจากการผสมกรดไนตริกเข้ากับสารอินทรีย์จะพบว่ามีไม่น้อยเลย และเป็นเหตุที่เกิดขึ้นเรื่อย ๆ ในมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ที่มีการเผยแพร่อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นเพื่อเป็นการย้ำเตือนไม่ให้ผู้อื่นทำผิดพลาดตามอีก บ่อยครั้งที่การระเบิดเกิดจากความร้อนและผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดแก๊สที่ไปเพิ่มความดันในภาชนะบรรจุที่ไม่มีช่องทางให้แก๊สระบายออกไปได้ และเมื่อภาชนะบรรจุนั้นไม่สามารถรับความดันภายในได้ การระเบิดจึงเกิดขึ้นตามมา

เมื่อผู้ส่งออกและภาครัฐมีความเห็นต่างกันเรื่องคุณสมบัติสินค้า DUI MO Memoir : Thursday 9 April 2569

เมื่อต้นสัปดาห์แห่งคนแชร์ข่าวหนึ่งเกี่ยวกับการทำงานของระบบ ตำรวจ, อัยการ และผู้พิพากษา ของประเทศญี่ปุ่น ที่ทำการจับกุมผู้ต้องหาและไม่ให้ประกันตัว โดยอ้างว่าจะไปยุ่งกับหลักฐาน แม้ว่าหนึ่งในผู้ต้องหานั้นจะป่วยหนักจากโรคมะเร็ง จนในที่สุดหนึ่งในผู้ต้องหานั้นก็เสียชีวิตขณะอยู่ภายใต้การควบคุม และอีก ๕ เดือนถัดมา ทางเจ้าหน้าที่ก็ปล่อยตัวผู้ถูกควบคุมตัวทั้งหมด เนื่องจากไม่มีหลักฐานที่ชี้ชัดว่ามีการกระทำความผิดจริง

คดีดังกล่าวเป็นกรณีที่เจ้าหน้าที่ตำรวจญี่ปุ่นเข้าจับกุมผู้บริหารระดับสูงจำนวน ๓ คนของบริษัทแห่งหนึ่ง โดยอ้างว่าบริษัทนั้นกระทำความผิดด้วยการส่งเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอย หรือ spray dryer ที่เป็นสินค้าสองทาง (Dual Use Item - DUI) ไปยังประเทศจีนโดยไม่ขออนุญาต สาเหตุที่ทางบริษัทนั้นไม่ได้ขออนุญาตเพราะทางบริษัทเองพิจารณาแล้วว่าเครื่องที่ส่งออกไปนั้นมันไม่ใช่สินค้าควบคุม

ซึ่งประเด็นเรื่อง "เมื่อผู้ส่งออกและภาครัฐมีความเห็นต่างกัน และนำมาซึ่งความเสียหาย ใครเป็นผู้รับผิดชอบ" นี้ทางผมเคยให้ความเห็นเกี่ยวกับประเด็นนี้ไว้ในบันทึกข้อความที่ส่งให้กับทางกรมฯ หลังเสร็จสิ้น workshop ที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อสิงหาคม ๒๕๖๒ โดยได้เขียนไว้ในเรื่อง "สินค้าที่ใช้ได้สองทาง (Dual-Use Items :DUI) ตอนที่ ๘ MOMemoir : Saturday 21 September 2562" และเมื่อเหตุการณ์ทำนองนี้ได้เกิดขึ้นจริง แม้ว่าจะไม่ใช่ในประเทศไทย แต่ก็เห็นควรว่าควรบันทึกไวัสักหน่อย

สำหรับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ประเทศญี่ปุ่น ขอสรุปเป็นลำดับเวลาสั้น ๆ ดังนี้

๒๕๖๓ มีนาคม ตำรวจเข้าจับกุมประธานบริษัทและผู้บริหารระดับสูงของบริษัทอีก ๒ คน ข้อหาส่งออกเครื่อง spray dryer ที่ทางการมองว่าเป็นสินค้า DUI ไปยังประเทศจีน โดยไม่ได้ขออนุญาต (คือทางบริษัทเห็นว่ามันไม่ใช่สินค้า DUI) ทั้งสามคนถูกควบคุมตัวโดยไม่ให้ประกันตัว

๒๕๖๓ พฤศจิกายน ตรวจพบว่าประธานบริษัทป่วยเป็นมะเร็ง มีการร้องขอประกันตัวเพื่อออกมารักษาข้างนอก แต่ถูกปฏิเสธ

๒๕๖๔ กุมภาพันธ์ ประธานบริษัทเสียชีวิต (ในขณะที่ยังถูกควบคุมตัว) ข้อหาถูกถอน เนื่องจากผู้ต้องหาเสียชีวิต

๒๕๖๔ กรกฎาคม อัยการถอนฟ้อง ผู้บริหารอีก ๒ คนที่ถูกจับกุมพร้อมกัน (ที่ถูกควบคุมตัวอยู่) เนื่องจากยอมรับว่า

การส่งออกนั้นมีความเป็นไปได้ว่าไม่ผิดกฎหมาย

มีการฟ้องร้องเรียกค่าเสียหายทางแพ่ง

๒๕๖๘ มิถุนายน ทางตำรวจตัดสินใจไม่อุทธรณ์คำสั่งศาล ที่ให้ชดเชยความเสียหายแก่ผู้ถูกจับกุมและครอบครัวเป็นเงิน 166 ล้านเยน

๒๕๖๙ เมษายน ๖ ครอบครัวของผู้ที่เสียชีวิตระหว่างการควบคุม ฟ้องเอาผิดเจ้าหน้าที่รัฐ (รวมผู้พิพากษาด้วย) ที่เกี่ยวข้องกับการจับกุมและไม่ให้ประกันตัวเพื่ออกมารักษาข้างนอก

๔ รูปถัดไปเป็นข่าวที่ปรากฏบนอินเทอร์เน็ตที่ได้จากลิงก์ที่อยู่ใต้รูป

https://www.asahi.com/ajw/articles/15835687

 

https://www.japantimes.co.jp/news/2025/08/07/japan/crime-legal/japan-police-illegal-investigation/

https://www.japantimes.co.jp/news/2026/04/06/japan/crime-legal/bereaved-family-sues-hostage-justice/

 

https://japantoday.com/category/crime/update1-family-of-falsely-accused-sues-state-over-judges%27-role-in-hostage-justice

การระเบิดจากการใช้ไนโตรเจนเหลว MO Memoir : Wednesday 1 April 2569

เวลาพูดถึงอันตรายจากการใช้ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) ที่มีอุณหภูมิ -196ºC ส่วนใหญ่ก็มักจะนึกถึงอันตรายจากความเย็นจัดที่สามารถทำให้เนื้อเยื่อที่สัมผันนั้นตายได้ หรือไม่ก็การที่มันเดือดกลายเป็นไอในปริมาณมาก จนทำให้บริเวณนั้นมีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการหายใจ หรือไม่ก็การระเบิดจากการที่เก็บไว้ในภาชนะปิดแล้วปล่อยให้มันเดือด

แต่ยังมีอันตรายอีกรูปแบบหนึ่งที่เป็นที่รู้จักกันแพร่หลายน้อยกว่านั่นคือ ในสถานการณ์ที่เหมาะสม มันสามารถทำให้วัตถุที่ปรกติไม่ติดไฟหรือติดไฟได้ยากหรือไม่น่าจะเกิดการเผาไหม้หรือระเบิดได้นั้น กลับระเบิดได้ง่าย อันเป็นผลจากการควบแน่นของออกซิเจนในอากาศ ตัวอย่างหนึ่งของเหตุการณ์นี้เคยเล่าไว้ในเรื่อง "เมื่อหมูระเบิด (Pork scratchings explosion) MO Memoir : Monday 13 July 2563" และในวันนี้ก็จะเป็นตัวอย่างเพิ่มเติมอีก ๒ ตัวอย่าง

ตัวอย่างแรกแสดงในรูปที่ ๑ ในบางการทดลองในห้องปฏิบัติการนั้นอาจจำเป็นต้องมีการกำจัดสารที่ควบแน่นได้ออกจากแก๊สด้วยการใช้ cold trap ส่วนจะเลือกใช้อะไรเป็นสารทำความเย็นนั้นขึ้นอยู่กับว่าสารที่ต้องการแยกนั้นมีจุดเดือดเท่าใด และต้องการลดให้เหลือความเข้มข้นไม่สูงเกินเท่าใด ซึ่งก็มีทั้งการใช้น้ำหล่อเย็น, น้ำแข็ง, น้ำแข็งแห้ง, ไนโตรเจนเหลว + สารอินทรีย์บางชนิด (เช่นแอลกอฮอล์) หรือไนโตรเจนเหลวเพียงอย่างเดียว

รูปที่ ๑ อันตรายจากการระเบิดเมื่อใช้ไนโตรเจนเหลวดักจับไฮโดรคาร์บอนในแก๊ส

รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างหนึ่งของอันตรายที่อาจเกิดจากการใช้ไนโตรเจนเหลวในการดักจับไฮโดรคาร์บอนในแก๊สด้วย cold trap ที่ใช้ไนโตรเจนเหลวลดอุณหภูมิ สารอินทรีย์ที่ดักจับไว้ได้จะค้างอยู่ใน cold trap โดยจะมีอุณหภูมิเท่ากับไนโตรเจนเหลว อันตรายจะเกิดเมื่อทำการเปิด cold trap ในขณะที่มันยังเย็นจัดอยู่ เพราะออกซิเจนในอากาศนั้นมีจุดเดือดที่ประมาณ -183ºC ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิจุดเดือดของไนโตรเจนเหลว ดังนั้นถ้าหากเปิดให้อากาศเข้าไปใน cold trap (เช่นเวลาที่ต้องการนำเอาสารที่ดักเอาไว้ได้ออกมา) ในขณะที่ตัว cold trap นั้นยังมีอุณหภูมิต่ำกว่า -183ºC ออกซิเจนในอากาศก็จะเกิดการควบแน่น ทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจนบนผิวของสารที่ดักเอาไว้ได้นั้นสูงมาก การระเบิดจะเกิดได้ง่ายมากแม้ว่าสารนั้นจะยังเย็นจัดอยู่ก็ตาม วิธีการที่ปลอดภัยคือต้องรอให้ตัว cold trap อุ่นขึ้นจนออกซิเจนในอากาศนั้นไม่เกิดการควบแน่น แล้วจึงค่อยเปิด cold trap

เรื่องที่สองนำมาจากบทความเรื่อง "Explosion of benzene caused due to liquefied oxygen in surrounding air at a low temperature with liquid nitrogen" ที่เผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Database ของประเทศญี่ปุ่น (รูปที่ ๒) และยังมีการนำไปเผยแพร่ต่อในบทความเรื่อง "Fire and explosion hazards caused by oxygen cylinders" ในวารสาร "Safety and Security Engineering VII" (รูปที่ ๓)

รูปที่ ๒ เหตุการณ์การระเบิดจากเบนซีนที่ใช้เป็นตัวทำละลายอันเกิดจากการควบแน่นของออกซิเจน

เหตุการณ์เกิดขึ้นเมื่อวันที่ ๑๗ มกราคม ค.ศ. ๑๙๙๑ (พ.ศ. ๒๕๔๔) ณ โรงงานผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่น เหตุเกิดระหว่างการเตรียมเซรามิกชนิดใหม่ด้วยการบดส่วนผสมต่าง ๆ โดยมีเบนซีน (Benzene C₆H₆) เป็นตัวทำละลาย ขั้นตอนต่อไปคือการทำส่วนผสมให้แห้งด้วยกระบวนการ "freeze-dried" โดยในกระบวนการนี้จะทำการฉีดไนโตรเจนเหลว (อุณหภูมิ -196ºC) เข้าไปในส่วนผสมซึ่งจะทำให้ส่วนผสมแข็งตัว จากนั้นก็เป็นกระบวนการทำด้วยมือคือคนงานจะทำการใช้พลั่ว (ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม) ตักเอาส่วมผสมที่แข็งตัวนั้นใส่ถัง (butt) เพื่อนำไปใส่ในเครื่องอบแห้ง (dryer) การระเบิดเกิดขึ้นขณะที่คนงานเริ่มทำการใช้พลั่วตักส่วนผสมที่แข็งตัว ส่งผลให้คนงานเสียชีวิต ๒ รายและบาดเจ็บ ๑ ราย

สาเหตุของการระเบิดเกิดจากอากาศที่สัมผัสกับสารผสมที่ยังเย็นจัดอยู่ ทำให้ออกซิเจนในอากาศควบแน่นบนผิวสารผสม (ที่มีเบนซีนเป็นเชื้อเพลิง) ด้วยความเข้มข้นออกซิเจนที่สูงทำให้เบนซีนสามารถระเบิดได้แม้ว่าจะมีอุณหภูมิต่ำมากก็ตาม ต้นตอของการจุดระเบิดเชื่อว่าเกิดจากประกายไฟเมื่อพลั่วกระทบกับถังผสม

หมายเหตุ : ที่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิจุดหลอมเหลวของเบนซีนอยู่ที่ประมาณ 5.5ºC (คือต่ำกว่านี้จะกลายเป็นของแข็ง) แต่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟ (flash point) อยู่ที่ประมาณ -11.6ºC ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิจุดเยือกแข็ง สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเบนซีนที่เป็นของแข็งนั้นสามารถระเหิดกลายเป็นไอได้

รูปที่ ๓ เหตุการณ์เดียวกับในรูปที่ ๒ แต่ให้รายละเอียดบางส่วนมากกว่า