หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
ตอนนี้เป็นส่วนของภาคผนวก G และเป็นตอนจบของบทความชุด API 2000 นี้
ภาคผนวก G เป็นการอธิบายความแตกต่างในการระบายอากาศเข้าถังเก็บระหว่างการใช้วิธีการทั่วไปและวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A
หัวข้อ G.1 เรื่องทั่วไป กล่าวว่ามาตรฐานนี้ให้วิธีการคำนวณอัตราการไหลเข้าถังเก็บในกรณีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไว้ ๒ วิธีการด้วยกัน คือวิธีแรกคือวิธีการทั่วไปที่ให้ไว้ในหัวข้อ (3.3.2.1) และวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A ภาคผนวกนี้อธิบายว่าทำไมวิธีการทั้งสองจึงให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
หัวข้อ G.2 เป็นเรื่องของสมการ
การระบายอากาศเข้าถังโดยมีฉากทัศน์ที่ว่าถังนั้นเย็นลงทันทีอันเป็นผลจากฝนตก สามารถใช้สมการ (G.1) ในการคำนวณหาค่าการระบายอากาศเข้าถังอันเป็นผลจากอุณหภูมิที่ลดลงได้ โดยที่
VT คือปริมาตรของถัง ในหน่วยลูกบาศก์เมตร
T0 คืออุณหภูมิเริ่มต้นของแก๊ส ในหน่วยเคลวิน
dT/dt คืออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของไอที่อยู่ในที่ว่างของถัง ในหน่วยเคลวินต่อชั่วโมง
คืออัตราการไหลเข้าของอากาศภายนอก ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง
และเพื่อจะคำนวณอัตราการไหลเข้าของอากาศ จำเป็นต้องระบุอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (dT/dt) ของไอที่อยู่ในที่ว่างของถัง ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้คำนวณได้โดยใช้สมการ (G.2) โดยที่
V(dot) คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนด้วยการพา ในหน่วย วัตต์ต่อ (ตารางเมตร.เคลวิน) (โดยทั่วไปจะมีค่าเป็น 4 หรือ 5 วัตต์ต่อ (ตารางเมตร.เคลวิน)
T คืออุณหภูมิของตัวกลาง ในหน่วยเคลวิน
Twall คืออุณหภูมิของผนังถัง ในหน่วยเคลวิน
cp คือค่าความจุความร้อนที่ความดันคงที่ (ของส่วนที่ว่างส่วนที่เป็นไอ)
r คือความหนาแน่นของตัวกลาง (คือที่ว่างส่วนที่เป็นไอ)
surface คือพื้นที่การถ่ายเทความร้อน ซึ่งนำเอาพื้นที่ผิวทั้งหมดของถัง (ลำตัวและหลังคา) ยกเว้นส่วนก้นถัง ในหน่วยตารางเมตร
volume คือปริมาตรส่วนที่เป็นไอภายในถัง (คิดในกรณีถังเปล่า) ในหน่วยลูกบาศก์เมตร
สมการ (G.2) แสดงให้เห็นว่านอกเหนือไปจากค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน (V(dot)) และคุณสมบัติของที่ว่างส่วนที่เป็นไอแล้ว (cp และ r) อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (dT/dt) ยังได้รับผลกระทบจากอัตราส่วนพื้นที่ต่อปริมาตรของถังเก็บ จากค่าที่สมการ (G.2) ได้ให้ไว้ ถังที่มีขนาดเล็กจะมีอัตราการเย็นตัวสูงกว่าถังที่มีขนาดใหญ่กว่า ตาราง G.1 (รูปที่ ๓) ที่ใช้กับถังหลังคาเรียบนั้นแสดงให้เห็นว่าถังขนาดเล็กมีอัตราส่วนพื้นที่ต่อปริมาตรสูงกว่าถังที่มีขนาดใหญ่ ในตัวอย่างที่แสดงไว้ในตาราง G.1 ถังขนาดเล็ก (ความจุ 811 ลูกบาศก์เมตร) มีค่าอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรประมาณ 3.7 เท่าของถังที่มีขนาดใหญ่ที่สุด (41,900 ลูกบาศก์เมตร) นอกจากนี้อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตร (S/V) ยังขึ้นอยู่กับค่าอัตราส่วนความสูง (H) ต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (D) เพียงเล็กน้อย สำหรับถังหลังคารูปกรวย ความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันนี้ก็สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ ดังแสดงไว้ในรูป G.1
หัวข้อ G.3 (รูปที่ ๔) เป็นส่วนของข้อสมมุติ
ข้อสมมุติที่เฉพาะเจาะจงที่ใช้ในวิธีการทั้งสองได้แสดงไว้ในตาราง G.2 (พึงสังเกตว่าวิธีการในภาคผนวก A แยกออกเป็นสองส่วนคือ ส่วนของถังขนาดเล็กและส่วนของถังขนาดใหญ่
หัวข้อ G.4 (รูปที่ ๕ และ ๖) เป็นส่วนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของส่วนที่เป็นไอที่อยู่เหนือผิวของเหลว
วิธีการในภาคผนวก A ใช้การสมมุติที่ว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีค่าคงที่ (dT/dt = 56 เคลวินต่อชั่วโมง) สำหรับถังขนาดเล็ก (ปริมาตรไม่เกิน 3,180 ลูกบาศก์เมตร) และมีค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงเปลี่ยนไปสำหรับถังที่มีขนาดใหญ่กว่า 3,180 ลูกบาศก์เมตรแต่ไม่เกิน 30,000 ลูกบาศก์เมตร (วิธีการในภาคผนวก A ใช้ไม่ได้กับถังที่มีขนาดใหญ่กว่า 30,000 ลูกบาศก์เมตร กล่าวอีกนัยหนึ่งคืออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวิธีการทั่วไปนั้นอิงอยู่บนการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์อย่างละเอียด
อัตราการระบายอากาศเข้าถังนั้นจะเปลี่ยนไปตามเวลา อัตราการระบายอากาศเข้าสูงสุดจะเกิดเมื่ออัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของที่ว่างส่วนที่เป็นไอนั้นมีค่าสูงสุด สิ่งนี้มักเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่นาทีแรกหลังฝนเริ่มตก รูป G.2 (รูปที่ ๕) แสดงอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดสำหรับช่วงของปริมาตรถังเก็บที่อิงอยู่บนวิธีการทั้งสอง เส้นสีดำทึบเป็นผลการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์ (วิธีการทั่วไป) ที่กระทำต่อถังที่มีค่าอัตราส่วนความสูงต่อเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 2 และ 0.2 ข้อสมมุติอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดที่ใช้ในภาคผนวก A แสดงไว้ด้วยเส้นทึบสีแดงในรูป G.2 ความแตกต่างในค่าอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูงสุดที่ทำนายได้เป็นเหตุผลหลักที่ว่าทำไมวิธีการทั่วไปจึงให้ค่าภาระการไหลเข้าของอากาศนั้นสูงกว่าวิธีการที่ให้ไว้ในภาคผนวก A
ผลการคำนวณทางเทอร์โมไดนามิกส์ด้วยวิธีการทั่วไปสามารถประมาณได้ด้วยสมการ G.3 โดยที่ C มีค่าเท่ากับ 5 (ดูรูป G.3) สมการนี้คือสมการที่ถูกระบุไว้ในวิธีการทั่วไป
หัวข้อ G.5 (รูปที่ ๗) เป็นเรื่องของการศึกษาความไว
ความรุนแรงของฝนเป็นหนึ่งในปัจจัยที่มีนัยสำคัญต่อการคำนวณค่าการระบายอากาศเข้า การคำนวณโดยใช้แบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกส์แสดงให้เห็นว่าความรุนแรงของฝน (โดยให้ปัจจัยอื่นคงที่) จำเป็นต้องมีค่าอย่างน้อยหนึ่งแมกนิจูดที่ต่ำกว่าค่า 225 กิโลกรัมต่อตารางเมตรต่อชั่วโมงที่ระบุไว้ เพื่อให้ได้ค่าอัตราการระบายอากาศเข้าเป็นค่าที่ประมาณไว้ด้วยวิธีการในภาคผนวก A (ดูรูป G.4)
สำหรับ API 2000 ก็จบลงเพียงแค่นี้ ส่วนที่แนบท้ายมาอีก ๒ รูปคือหน้าเอกสารอ้างอิง
และฉบับนี้ก็เป็นการเริ่มต้นปีที่ ๑๙ ของการเขียน MO Memoir
รูปที่ ๘ ส่วนของเอกสารอ้างอิง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น