API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๖) MO Memoir : Sunday 15 March 2569

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

ฉบับนี้เป็นการเริ่มต้นหัวข้อ D.4 (รูปที่ ๑) ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณการขยายตัวของแก๊สที่ระบายออกมา แต่ก่อนอื่นมาทบทวนความหมายของคำศัพท์บางคำกันก่อนดีกว่า

นิยามหนึ่งที่บอกความแตกต่างระหว่าง "ไอ" หรือ "vapor (US), vapour (UK)" กับ "แก๊ส" (gas) หรือ "ก๊าซ" (แล้วแต่สำเนียงการออกเสียง) คือถ้าสารนั้นอยู่ในสถานะแก๊สที่มีอุณหภูมิ "ต่ำ" กว่าอุณหภูมิวิกฤตของสารนั้นจะเรียกว่า "ไอ" แต่ถ้าเป็นสารที่อยู่ในสถานะแก๊สที่มีอุณหภูมิ "สูง" กว่าอุณหภูมิวิกฤตของสารนั้นจะเรียกว่า "แก๊ส" ส่วนอีกนิยามหนึ่งจะใช้จุดเดือดของสารเป็นหลัก กว่าคือถ้าสารนั้นอยู่ในสถานะแก๊สที่มีอุณหภูมิ "ต่ำ" กว่าอุณหภูมิจุดเดือดจะเรียกว่า "ไอ" แต่ถ้าเป็นสารที่อยู่ในสถานะแก๊สที่มีอุณหภูมิ "สูง" กว่าอุณหภูมิจุดเดือดจะเรียกว่า "แก๊ส"

การเปลี่ยนแปลงแบบ isentropic เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ไม่มีการรับหรือถ่ายเทพลังงานเข้า-ออกจากระบบ (หรือกระบวนการ adiabatic) และไม่มีการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (entropy) แก๊สที่ระบายออกมาจากอุปกรณ์ระบายความดันจะเป็นการเปลี่ยนแปลงจากแก๊สความดันสูงมาเป็นแก๊สความดันต่ำ ทำให้แก๊สนั้นเกิดการขยายตัว (หรือเปลี่ยนแปลงปริมาตร) ซึ่งถ้าเป็นการระบายเข้าสู่ระบบท่อระบายแก๊สทิ้ง การเพิ่มขึ้นของปริมาตรแก๊สก็จะส่งผลต่อความเร็วของการไหลในท่อ สมการ (D.6) ในหัวข้อ D.4.1 เป็นสมการใช้สำหรับการคำนวณการเปลี่ยนแปลงปริมาตรแก๊สสำหรับแก๊สที่มีค่า "isentropic expansion coefficient" คงที่

รูปที่ ๑ เริ่มต้นหัวข้อ D.4

สำหรับแก๊สอุดมคติ ค่า "isentropic expansion coefficient" คือค่าอัตราส่วนระหว่าง ค่าความจุความร้อนของแก๊สนั้นที่ความดันคงที่ (c_p) ต่อค่าความจุความร้อนของแก๊สนั้นที่ปริมาตรคงที่ (c_v) (คือเท่ากับ c_p/c_v) ค่าความจุความร้อนที่ความดันคงที่คือปริมาณความร้อนที่ทำให้แก๊สนั้นมีอุณหภูมิเปลี่ยนไป 1ºC ที่ความดันคงที่ (คือยอมให้แก๊สมีการเปลี่ยนปริมาตร) ส่วนค่าความจุความร้อนที่ปริมาตรคงที่คือความร้อนที่ทำให้แก๊สนั้นมีอุณหภูมิเปลี่ยนไป 1ºC ที่ปริมาตรคงที่ (คือยอมให้มีการเปลี่ยนแปลงความดัน)

ในสมการ (D.6) นั้น p คือความดัน, v คือปริมาตรจำเพาะ และ n คือ isentropic expansion coefficient ค่าทางด้านซ้ายของเครื่องหมายเท่ากับ (=) p_flvⁿ คือค่าผลคูณทางด้านขาเข้า และค่าทางด้านขวาของเครื่องหมายเท่ากับ p_iv_iⁿ คือผลคูณทางด้านขาออก

รูปที่ ๒ หัวข้อ D.4.2

หัวข้อ D.4.2 (รูปที่ ๒) กล่าวว่าการระบุค่า isentropic expansion coefficient สำหรับแก๊สจริงนั้นอาจจะซับซ้อนเนื่องจากเป็นฟังก์ชันของทั้งความดันและอุณหภูมิ และแม้ว่าในกรณีส่วนมากนั้นค่าจะค่อนข้างคงที่ และก็อาจเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างกระบวนการขยายตัว โดยทั่วไปจะหาค่าสัมประสิทธิ์ได้จากสมการสภาวะที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ความดัน-ปริมาตร ตามเส้นทางเทอร์โมไดนามิกส์ แต่ก็จำกัดเฉพาะเส้นทางการขยายตัวแบบ isentropic เท่านั้น ในกรณีที่ค่า isentropic expansion coefficient นั้นคงที่ จะสามารถคำนวณหาค่า isentropic expansion coefficient, n, ในรูปของตัวแปรที่เป็นสภาวะทางเทอร์โมไดนามิกส์ได้จากสมการ (D.7)

โดยในสมการ (D.7) นั้น v คือปริมาตรจำเพาะ, p_fl คือความดัน, ตัวห้อย T ตรงวงเล็บของอนุพันธ์ย่อยนั้นหมายถึงที่อุณหภูมิคงที่, c_p คือค่าความจุความร้อนที่ความดันคงที่, และ c_v คือค่าความจุความร้อนที่ปริมาตรคงที่

ห้วข้อ D.4.3 (รูปที่ ๓) กล่าวว่าสามารถทำการหาค่าตัวแปรต่าง ๆ ณ จุดใดก็ได้บนเส้นทาง isentropic อย่างไรก็ตามค่าที่ตำแหน่งทางเข้า (อุปกรณ์ระบายความดัน) จะเป็นค่าที่สะดวกที่สุดเนื่องจากทราบค่าอุณหภูมิ ณ จุดนี้ และสามารถหาค่าความจุความร้อนจำเพาะได้ง่าย

ห้วข้อ D.4.4 (ยังอยู่ในรูปที่ ๓) กล่าวว่า สำหรับไอและแก๊สที่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นแก๊สอุดมคติ (กล่าวคือมีคุณสมบัติเป็นไปตามคุณสมบัติของแก๊สอุดมคติ) จะสามารถลดรูปสมการสำหรับคำนวณค่า isentropic expansion coefficient โดยการคำนวณค่าอนุพันธ์ย่อยของความดันเทียบกับปริมาตรจำเพาะที่อุณหภูมิคงที่สำหรับแก๊สอุดมคติ ค่า isentropic expansion coefficient สำหรับแก๊สอุดมคติจะมีค่าคงที่และอัตราส่วนของค่า c_p/c_v ของแก๊สอุดมคตินั้นคงที่ ทำให้ได้ค่า isentropic expansion coefficient ของแก๊สอุดมคติ (k) เท่ากับ c_p/c_v ดังแสดงในสมการ (D.8)

รูปที่ ๓ หัวข้อ D.4.3 และ D.4.4

ในสมการ (D.8) นี้ k คือ isentropic expansion coefficient ของแก๊สอุดมคติ, p_fl คือความดัน, v คือปริมาตรจำเพาะ, c_p คือค่าความจุความร้อนที่ความดันคงที่, c_v คือค่าความจุความร้อนที่ปริมาตรคงที่ และตัวยก (*) หมายถึงค่าของแก๊สอุดมคติ

และเช่นกัน สมการ (D.8) นี้สามารถใช้หาค่า ณ ตำแหน่งใดก็ได้บนเส้นทาง isentropic อย่างไรก็ตามค่าที่ตำแหน่งทางเข้า (อุปกรณ์ระบายความดัน) จะเป็นค่าที่สะดวกที่สุดเนื่องจากทราบค่าอุณหภูมิ ณ จุดนี้ และสามารถหาค่าความจุความร้อนจำเพาะได้ง่าย พึงกล่าวไว้ ณ ที่นี้ว่าค่าอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะ (c_p/c_v) ของแก๊สอุดมคติ ไม่ได้ขึ้นกับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญ (และไม่ขึ้นอยู่กับความดันเลย) ดังนั้นอาจใช้ค่าอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติที่สภาวะมาตรฐานเป็นค่าประมาณที่ดีในกรณีที่ไม่มีข้อมูลอื่นให้

หัวข้อ D.4.5 (รูปที่ ๕) กล่าวว่าสำหรับไอและแก๊สที่การขยายตัวเป็นไปตามสมการ isentropic expansion ที่คงที่ จะสามารถแก้สมการคำนวณค่าฟลักซ์ (สมการ (D.4)) ด้วยวิธีเชิงวิเคราะห์ (คือ analytical โดยไม่ต้องใช้วิธีเชิงตัวเลขหรือ numerical) ซึ่งจะได้สมการออกมาในรูปสมการ (D.9) ซึ่งสามารถใช้ได้กับการไหลในช่วงต่ำกว่าวิกฤต (subcriitcal) หรือที่สภาวะวิกฤต (critical) ถ้าหากว่ามีค่าความดัน ณ ตำแหน่งที่แคบที่สุดของการไหล (throat) ที่ถูกต้อง (การไหลที่สภาวะวิกฤตหรือ critical flow คือเมื่อความเร็วการไหลเท่ากับความเร็วเสียง ซึ่ง ณ จุดนี้แม้ว่าจะลดความดันด้านขาออกให้ต่ำลงไปอีก ก็ไม่สามารถเพิ่มฟลักซ์การไหลได้)

รูปที่ ๕ หัวข้อ D.4.5

โดยในสมการ (D.9) นี้ n คือ isentropic expansion coefficient, v คือปริมาตรจำเพาะ, p_fl คือความดัน, ตัวห้อย i คือสภาวะที่ทางเข้าของ nozzle และตัวห้อย o คือสภาวะที่ตำแหน่ง throat ของ nozzle ซึ่งเท่ากับสภาวะ choking ถ้าหากเป็นการไหลแบบวิกฤต หรือค่าที่ทางออกถ้าหากเป็นการไหลแบบต่ำกว่าวิกฤต

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๕) MO Memoir : Tuesday 24 February 2569

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

ตอนที่ ๒๕ นี้เป็นการเริ่มภาคผนวก D ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับเกณฑ์ต่าง ๆ ของสมการที่ใช้ในการกำหนดขนาดของอุปกรณ์ระบายความดัน (รูปที่ ๑) โดยหัวข้อ D.1 ขอบเขตกล่าวว่า ภาคผนวกนี้ได้ให้เกณฑ์สำหรับสมการที่ใช้ในการกำหนดขนาดของอุปกรณ์ระบายความดันบางสมการ ที่ใช้ในมาตรฐานนี้

รูปที่ ๑ เริ่มต้นภาคผนวก D

หัวข้อ D.2 (รูปที่ ๒) เป็นนิยามของสภาวะ "Standard" และ "Normal" ของอุณหภูมิและความดัน ซึ่งตรงนี้มีความสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจให้ตรงกันก่อน เพราะมันต่างจากที่สอนกันอยู่ในโรงเรียนในบ้านเรา

รูปที่ ๒ นิยามของสภาวะมาตรฐาน

ย่อหน้าแรกของหัวข้อ D.2 กล่าวว่า ในการคำนวณหลายอย่างในมาตรฐานนี้ มีการใช้สภาวะอ้างอิง "หลายสภาวะ" ในการคำนวณอัตราการไหลโดยปริมาตรของแก๊สอุดมคติ สภาวะอ้างอิง "normal condition" และ "standard condition" นิยามที่ค่าอุณหภูมิและความดันดังต่อไปนี้

"normal condition" นิยามที่ความดันบรรยากาศ 101.325 kPa (คือ 1 atm หรือ 14.696 psia) และอุณหภูมิ 0ºC (32ºF) จะใช้กับค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับหน่วย SI ที่สภาวะนี้ปริมาตรโดยโมลของแก๊สอุดมคติคือ 22.414 m³/kmol

"standard condition" นิยามที่ความดันบรรยากาศ 101.325 kPa (คือ 1 atm หรือ 14.696 psia) และอุณหภูมิ 15.56ºC (60ºF) จะใช้กับค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับหน่วย USC ที่สภาวะนี้ปริมาตรโดยโมลของแก๊สอุดมคติคือ 379.46 ft³/lb.mol

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าเป็นสิ่งสำคัญที่ควรต้องกล่าวไว้ในที่นี้ว่าอุณหภูมิอ้างอิงของ "normal condition" (0ºC หรือ 32ºF) ไม่ตรงกับอุณหภูมิอ้างอิงของ "standard condition" (15.56ºC หรือ 60ºF) การเปลี่ยนหน่วยระหว่างสภาวะ normal และ standard ได้ถูกรวมไว้ในที่นี้เมื่อมีการรายงานผลลัพธ์ด้วยหน่วยที่แตกต่างกัน ผู้ใช้พึงควรระวังว่าอัตราการไหลโดยปริมาตรในหน่วยที่แตกต่างกันกันอาจไม่เท่ากันพอดีเนื่องจากการใช้อุณหภูมอ้างอิงที่แตกต่างกัน

ที่สอนกันในบ้างเราจะบอกว่า Stand Temperature and Pressure (STP) และ Normal Temperature and Pressure (NTP) คือสภาวะเดียวกัน และนิยามที่ 1 atm และ 0ºC แต่ในมาตรฐาน API นี้ "normal condition" และ "standard condition" เป็นคนละสภาวะกัน และนิยามของ "normal condition" จะตรงกับ STP ที่สอนกันในบ้านเรา

รูปที่ ๓ หัวข้อ D.2ต่อ

ย่อหน้าถัดมาของหัวข้อ D.2 (รูปที่ ๓) กล่าวว่า ควรใช้อัตราส่วนของอุณหภูมิสัมบูรณ์ในการเปลี่ยนค่าระหว่างอัตราการไหลโดยปริมาตรของแก๊สอิสระ (กล่าวคือ เมื่อต้องการเปลี่ยนอัตราการไหลโดยมวลหรือโดยโมลไปเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรที่เทียบเท่า) ที่สภาวะมาตรฐานสภาวะใดสภาวะหนึ่ง ดังเช่นสมการ (D.1)

ในสมการ (D.1) นี้ q_normal คืออัตราการไหลโดยปริมาตรที่ "normal condition" หน่วยเป็น normal m³/hr ส่วน q_standard คืออัตราการไหลโดยปริมาตรที่ "standard condition" หน่วยเป็น standard ft³/hr หรือ SCF (ºR คือหน่วยอุณหภูมิสัมบูรณ์ Rankine โดยช่วง 1ºR = 1ºF และ 0ºC = 491.67ºR)

โดยมีหมายเหตุกล่าวว่าสมการ (D.1) นี้เทียบเท่ากับการเปลี่ยนระหว่างอัตราการไหลโดยโมลของแก๊สอุดมคติที่ "normal condition" และ "standard condition" ดังแสดงในสมการที่ (D.2)

และเมื่อใดก็ตามที่ต้องการแสดงค่าความต้องการในการระบายในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรของอากาศที่เทียบเท่าที่สภาวะอ้างอิงสภาวะหนึ่ง ควรใช้ "อัตราส่วนของรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์" ในการเปลี่ยนค่าระหว่างสภาวะอ้างอิง (สมการที่ (D.3)) ตรงนี้ขอให้ดูหัวข้อ D.10 เพิ่มเติม (ในสมการที่ (D.3) นั้น R_g คือค่าคงที่ของแก๊สหรือ gas constant)

รูปที่ ๔ เริ่มหัวข้อ D.3

หัวข้อ D.3 (รูปที่ ๔) เป็นการคำนวณค่าอัตราการไหลทางทฤษฎีสำหรับวิธีการ Coefficient of Discharge โดยหัวข้อ D.3.1 เป็นพื้นฐานทางทฤษฎี

หัวข้อ D.3.1.1 กล่าวว่าอัตราการไหลทางทฤษฎีสำหรับวิธีการ Coefficient of Discharge ที่ใช้ในการทดสอบอุปกรณ์ระบายความดัน มีพื้นฐานบนข้อสมมุติต่าง ๆ ดังนี้

a) ชิ้นส่วนที่เป็นตัวจำกัดการไหลของช่องระบายความดันที่เปิดเต็มที่คือตัว nozzle ที่อยู่ในส่วนลำตัวของช่องระบายความดัน ที่อยู่ระหว่างช่องทางเข้าและพื้นผิว seating (คือพื้นผิวที่ตัว seat plate หรือ plug ปิดช่องระบาย) และ

b) เส้นทางการเปลี่ยนแปลงทางเทอร์โมไดนามิกส์สำหรับการระบุค่าอัตราการไหลสูงสุดทางทฤษฎีผ่านทาง nozzle คือเป็นกระบวนการ adiabatic (ไม่มีความร้อนเข้าออก) และ reversible (ผันกลับได้) หรือเป็นกระบวนการที่เรียกว่า isentropic ซึ่งเป็นข้อสมมุติทั่วไปที่ได้มาจากหลักฐานที่ได้จากการทดลองต่าง ๆ สำหรับ nozzle ที่ผ่านการขึ้นรูปมาอย่างดี

หัวข้อ D.3.1.2 (รูปที่ ๕) กล่าวว่าข้อสมมุติที่ว่าการไหลผ่าน nozzle เป็นแบบ isentropic ได้ให้กรอบทฤษฎีมาตรฐานสำหรับสมการคำนวณค่าทางทฤษฎี ดุลพลังงานทั่วไปสำหรับการไหลผ่าน nozzle แบบ isentropic สำหรับของไหลที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันเป็นตัวสร้างเกณฑ์สำหรับการคำนวณฟลักซ์ของมวลสาร (อัตราการไหลต่อหน่วยพื้นที่), G, ที่ไหลผ่าน nozzle ค่าสำหรับหน่วย SI (kg/m²) แสดงไว้ในสมการที่ (D.4) และค่าที่แสดงในหน่วย USC (lb/ft²) แสดงไว้ในสมการที่ (D.5) โดยที่

v คือปริมาตรจำเพาะของของไหลในหน่วย m³/kg หรือ ft³/lb

ρ คือความหนาแน่นของของไหลในหน่วย kg/m³ หรือ lb/ft³

p_st คือ "ความดันหยุดนิ่ง (stagnation pressure)" ของของไหลในหน่วย N/m² หรือ lb/in² (ความดันสัมบูรณ์) (ดูหมายเหตุ ๑ ตอนท้ายเพิ่มเติม)

ตัวห้อย i หมายถึงสภาวะของของไหลที่ทางเข้า nozzle

ตัวห้อย th หมายถึงสภาวะของของไหลที่ส่วนคอของ nozzle ที่เป็นบริเวณที่พื้นที่การไหลเล็กที่สุด

ตัวห้อย max หมายถึงค่าสูงสุดของการคำนวณนี้ ซึ่งรวมเอาโอกาสที่จะเกิด choking ของของไหลเอาไว้ด้วย (ดูหมายเหตุ ๒ ตอนท้ายเพิ่มเติม)

รูปที่ ๕ หัวข้อ D.3.1.2

หมายเหตุ

๑. ความดันหยุดนิ่งหรือ Stagnation pressure คือผลรวมพลังงานทางกลทั้งหมดของของไหลเมื่อของไหลนั้นหยุดนิ่งแบบ isentropic พลังงานจลน์ของของไหลจะเปลี่ยนไปเป็นความดัน ดังนั้นความดัน ณ ตำแหน่งที่ของไหลหยุดนิ่งนั้นจะเป็นผลรวมของความดันสถิต (Static pressure) และพลังงานจลน์

รูปที่ ๖ เมื่อของไหลไหลในท่อ ท่อซ้ายเป็นการความดันที่วัดที่ผิวท่อ (ความเร็วการไหลเป็นศูนย์) ค่าที่วัดได้คือ static pressure ท่อขวาคือ pitot tube ที่ปลายท่อวัดความดันจะยื่นไปตรงกลางท่อและหันเข้าหาด้านที่ของไหลไหลมา ความดันที่วัดได้จะเป็นผลรวมของ static pressure กับความดันที่เกิดจากพลังงานจลน์ของการไหลที่เปลี่ยนไปเป็นความดัน ความดันนี้คือ stagnation pressure (รูปจาก https://www.dubai-sensor.com/product_images/uploaded_images/fig-1.-different-pressure-scale.png)

๒. ปรกติเวลาที่ของไหลไหลผ่านช่องทางการไหลที่มีพื้นที่หน้าตัดเล็กลงนั้น ความดันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ทำให้ความเร็วในการไหลเพิ่มขึ้น อัตราการไหลจะขึ้นอยู่กับความดันด้านขาออกด้วย ถ้าความดันด้านขาออกลดต่ำลง (หรือแรงต้านด้านขาออกลดลง) อัตราการไหลก็จะเพิ่มขึ้น แต่จะเพิ่มได้ถึงระดับหนึ่งเท่านั้น (ที่ความเร็วในการไหลเข้าใกล้ความเร็วเสียง) ที่ระดับความเร็วนี้แม้ว่าจะลดความดันด้านขาออกลงไปอีก อัตราการไหลก็ไม่เพิ่มขึ้น เป็นการไหลที่เรียกว่าการไหลติดขัดหรือ choked flow

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๔) MO Memoir : Thursday 19 February 2569

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

สำหรับตอนนี้ก็จะเป็นส่วนที่เหลือของ Annex ฺC (informative) โดยเกี่ยวข้องกับ Pilot operated relief valve แต่ก่อนที่จะเข้าเรื่องนี้ ลองมาทำความรู้จักกับ Pilot operated relief valve (หรือ Pilot operated vent valve) กันสักหน่อยก่อนดีกว่า ว่ามันแตกต่างจากวาล์วระบายความดัน (Safety valve หรือ Relief valve) ก่อนหน้านี้อย่างไร

อุปกรณ์ระบายความดันก่อนหน้านี้จะใช้น้ำหนักหรือแรงกดจากสปริง กดชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ปิดกั้นช่องทางการระบาย (เช่นอาจเป็นแผ่น disc หรือ piston) ต้านกับความดันภายในถัง แต่ Pilot operated relief valve จะใช้ความดันภายในถังเองเป็นตัวกดชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ปิดกั้นช่องทางการระบายให้ปิด เพื่อให้เห็นภาพลองดูรูปที่ ๑ ข้างล่างประกอบ

ในขณะที่วาล์วปิด (รูปที่ ๑ ซ้าย) ความดันในถัง (สีเขียว) จะพยายามดัน (จากทางด้านล่าง) ให้ตัว piston ยกตัวขึ้นจาก valve seat แต่ fluid ในถังส่วนหนึ่งจะไหลไปตามท่อ (สีเขียว) ผ่านตัว pilot (ที่อยู่ทางด้านขวา) เข้าไปในตัว dome และกดตัว piston (จากทางด้านบน) ลงล่าง แม้ว่าความดันทางด้านบนและด้านล่างของตัว piston จะเท่ากัน แต่พื้นที่ด้านบนนั้นจะมากกว่าด้านล่าง ทำให้แรงกดจากทางด้านบนสูงกว่าทางด้านล่าง piston ก็เลยอยู่ในตำแหน่งปิด (แรงกดเท่ากับผลคูณระหว่างความดันกับพื้นที่ที่ความดันนั้นกระทำ)

รูปที่ ๑ การทำงานของ Pilot operated relief valve รูปซ้ายเป็นขณะเมื่อวาล์วปิด รูปขวาเป็นขณะเมื่อวาล์วเปิด

ตัว pilot (ที่อยู่ทางด้านขวาบน) จะใช้แรงสปริงกดให้ piston ของตัว pilot (สีฟ้า) ปิดช่อง blowdown เอาไว้ ถ้าความดันในถังเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่เอาชนะแรงกดจากสปริงของตัว pilot ได้ ตัว piston ของตัว pilot ก็จะยกตัวขึ้นเพื่อเปิดช่อง blowdown และในขณะเดียวกันก็จะปิดช่องทางไม่ให้ความดันในถังเข้าไปกดตัว piston ของวาล์วระบายความดันจากทางด้านบนได้ ทำให้ความดันที่กดอยู่ทางด้านบนของตัว piston ของวาล์วระบายความดันระบายออกสู่บรรยากาศผ่านทางช่อง pilot discharge แรงกดจากทางด้านบนก็จะลดลง ความดันในถังก็จะสามารถดันให้ตัว piston ของวาล์วระบายความดันยกตัวขึ้นจาก valve seat ซึ่งเป็นการเปิดช่องทางให้ความดันในถังนั้นระบายออกไป และเมื่อความดันในถังลดลงจนตัว piston ของตัว pilot ปิดช่อง blowdown ก็จะเปิดช่องทางให้ความดันในถังสามารถไหลเข้าไปกดตัว piston ของวาล์วระบายความดันได้ การระบายความดันก็จะยุติ

รูปที่ ๒ เริ่มหัวข้อ C.3 เรื่องของ Pilot operated relief valve

รูปที่ ๓ โครงสร้างของ Pilot operated relief valve ที่ป้องกันทั้งความดันสูงเกินและการเกิดสุญญากาศในถังเก็บ

หัวข้อ C.3 (รูปที่ ๒) เป็นเรื่องเกี่ยวกับวาล์วระบายความดันชนิด Pilot operated โดยหัวข้อ C.3.1 ที่เป็นคำบรรยายเริ่มต้นกล่าวกว่าวาล์วระบายความดันชนิด Pilot operated มีทั้งชนิดที่ใช้ระบายความดันสูงเกิน, ป้องกันการเกิดสุญญากาศในถัง และทำได้ทั้งสองหน้าที่ และด้านขาออกของวาล์วชนิดนี้บางรูปแบบจะมีหน้าแปลน เพื่อไว้สำหรับต่อท่อเพื่อระบายไอที่ระบายออกมานั้นให้ระบายออกไปไกล ๆ สิ่งที่ไม่เหมือน direct acting vent valve (คือพวกใช้สปริงกดหรือใช้น้ำหนักกด) คือวาล์วชนิด Pilot operated นี้ใช้ช่องทางระบายเดียวกันในการระบายความดันออก (เพื่อป้องกันความดันในถังสูงเกิน) และยอมให้อากาศไหลเข้า (เพื่อป้องกันความดันในถังต่ำเกิน) และอ้างอิงไปยังรูป C.6 (รูปที่ ๓ หมายเหตุ : ในเนื้อหานั้นมีการอ้างถีงรูป C.6 ก่อน C.5)

รูปที่ ๔ หัวข้อ C.3.2

หัวข้อ C.3.2 (รูปที่ ๔) กล่าวถึงหลักการทำงาน โดยย่อหน้าแรกกล่าวว่า Pilot operated vent valve สำหรับใช้ระบายความดันนั้นใช้ความดันภายในถัง ไม่ใช่น้ำหนักหรือสปริง ในการกดให้ช่องระบายความดันปิด ตัว seat plateจะถูกปิดด้วยความดันภายในถังที่กระทำต่อไดอะแฟรมที่มีพื้นที่มาก (เลข 6 ในรูปที่ ๓) ความดันภายในถังจะกดลงบนพื้นที่ที่ใหญ่กว่าพื้นที่ปิดกั้นของตัว seat plate ทำให้แรงรวมอยู่ในทิศทางที่ทำให้วาล์วปิด ปริมาตรเหนือแผ่นไดอะแฟรมเรียกว่าโดม (ที่ว่างเหนือแผ่นไดอะแฟรม 6 ในรูปที่ ๓) ถ้าตัวแผ่นไดอะแฟรมได้รับความเสียหาย ความดันภายในโดมจะลดลง วาล์วก็จะเปิด

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่า pilot คือวาล์วควบคุมขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ตรวจวัดความดันในถังตลอดเวลา เมื่อความดันในถังสูงถึงค่าที่ตั้งไว้ pilot ก็จะทำงานเพื่อลดความดันของปริมาตรที่ว่างในโดม แรงที่กดให้ seat plate ปิดนั้นก็จะลดลง ทำให้แผ่น seat plate ยกตัวขึ้นเพื่อยอมให้ความดันในถังระบายผ่านวาล์วระบาย เมื่อความดันในถังลดลง pilot ก็จะปิดตัว ความดันของปริมาตรที่ว่างในโดมก็จะเพิ่มขึ้น ตัว seat plate ก็จะปิดเข้ากับ seat อีกครั้ง pilot ที่ใช้งานกันอยู่นั้นมีรูปแบบการทำงานสองรูปแบบคือ "modulating" และ "snap" รูปแบบ moderating นั้นตัววาล์วระบายความดันจะค่อย ๆ เปิดมากขึ้นตามความดันในถังที่เพิ่มสูงขึ้นจนถึงอัตราการระบายสูงสุดที่ค่าความดันระบายที่กำหนดไว้ วาล์วชนิด modulating นั้นจะปิดตัวที่ความดันใกล้เคียงกับค่าความดันระบายที่กำหนดไว้ ในกรณีของวาล์วแบบ snap นั้น วาล์วจะเปิดอย่างรวดเร็วที่ค่าความดันที่ตั้งไว้และให้อัตราการระบายสูงถึงค่าที่กำหนดที่ค่าความดันระบายที่กำหนดไว้

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่า Pilot operated relief valve จะเปิดเต็มที่ที่ค่าความดันสูงเกินหรือต่ำกว่าค่านี้ 10% (ดู Figure C.5 หรือรูปที่ ๕) รูปแบบการยกตัวแบบนี้ทำให้การป้องกันความดันสูงเกินสามารถทำได้ด้วยการใช้อุปกรณ์ระบายความดันที่มีขนาดเล็กกว่าหรือด้วยจำนวนที่น้อยกว่า นอกจากนี้เมื่อเทียบกับวาล์วชนิด direct acting แล้ว Pilot operated relief valve สามารถทำให้ถังเก็บทำงานที่ความดันใกล้เคียงกับค่าความดันที่ตั้งไว้

หมายเหตุ : ในกรณีที่วาล์วระบายความดันเพียงตัวเดียวไม่สามารถระบายได้ทัน (คือถ้าจะใช้วาล์วเพียงตัวเดียวระบายความดันได้ทัน วาล์วต้องมีขนาดใหญ่มาก) ก็จะใช้การติดตั้งวาล์วระบายความดันหลายตัวโดยให้ค่อย ๆ เปิดทีละตัวเป็นลำดับเมื่อความดันในถังเพิ่มสูงขึ้น และด้วยการที่การระบายความดันเป็นการทำให้สารที่บรรจุอยู่ในถังรั่วไหลออกสู่บรรยากาศ การที่ถังสามารถทำงานที่ความดันใกล้เคียงกับค่าความดันที่ตั้งไว้ก็จะช่วยลดการสูญเสียตรงนี้

รูปที่ ๕ Pilot operated relief valve ที่มีไดอะแฟรมเพียงแผ่นเดียว

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่า Pilot operated relief valve สำหรับการป้องกันสุญญากาศในถังจะใช้ความดันบรรยากาศกดให้ seat plate ปิดเข้ากับตัว seat แรงที่กดให้ seat plate ปิดนั้นจะเท่ากับพื้นที่ของตัวแผ่น disc คูณกับผลต่างความดันที่กระทำต่อตัว seat plate ผลต่างความดันนี้เท่ากับความดันบรรยากาศบวกกับความดันสุญญากาศภายในถัง เมื่อความดันในถังเท่ากับค่าความดันที่ตั้งไว้ของ pilot ตัว pilot ก็จะเปิดเพื่อให้ปริมาตรที่ว่างขนาดใหญ่เหนือแผ่นไดอะแฟรมนั้นมีความดันเท่ากับความดันสุญญากาศในถัง ความดันบรรยากาศที่กระทำทางด้านล่างของแผ่นไดอะแฟรมก็จะทำให้แผ่นไดอะแฟรมยกตัวขึ้น ทำให้ seat plate ยกตัวขึ้นจาก seat และ seat plate และไม่จำเป็นต้องให้ความเป็นสุญญากาศในถังเพิ่มขึ้นอีกเพียงเล็กน้อยหรือไม่ก็อยู่ที่ค่าความดันสุญญากาศที่ตั้งไว้เพื่อให้ seat plate ยกตัวจาก seat เต็มที่ และเมื่อความเป็นสุญญากาศลดต่ำลง ตัว pilot ก็จะปิดและยอมให้ความดันบรรยากาศเข้าไปในโดมเพื่อกด seat plate ให้ปิด

ย่อหน้าที่ห้าของหัวข้อ C.3.32 กล่าวว่าในกรณีที่แผ่นไดอะแฟรมได้รับความเสียหาย ความดันบรรยากาศจะเข้าไปในตัวโดมและป้องกันไม่ให้ความดันสุญญากาศในถังสร้างผลต่างของแรกที่จะไปยกตัว seat plate ในท้องตลาดมีวาล์วระบายความดันที่มีไดอะแฟรมสองชิ้นที่สามารถป้องกันความเสียหายดังกล่าว (รูป C.6 หรือรูปที่ ๓) โดยไดอะแฟรมตัวหนึ่งทำหน้าที่ป้องกันความดันสูงเกินและไดอะแฟรมอีกตัวหนึ่งทำหน้าที่ป้องกันความดันสุญญากาศ ไดอะแฟรมแต่ละชิ้นจะอยู่แยกจากกันและได้รับการป้องกันจากการไหลของ fluid และได้รับการรองรับไว้เต็มที่เพื่อลดความเค้นให้เหลือน้อยสุด แผ่นไดอะแฟรมสำหรับการป้องกันสุญญากาศนั้นจะเคลื่อนตัวก็ต่อเมื่อต้องทำหน้าที่ป้องกันความดันสุญญากาศ ซึ่งเป็นการยืดอายุการทำงานของแผ่นไดอะแฟรม

รูปที่ ๖ หัวข้อ C.3.3 และ C.3.4

หัวข้อ C.3.3 (รูปที่ ๖) เป็นเรื่องของการปิดสนิทและการระบายความดัน ย่อหน้าแรกกล่าวว่า Pilot operated relief valve ที่ใช้งานที่ความดันต่ำนั้นตัว seat จะทำจากวัสดุที่มีความอ่อนเพื่อให้สามารถมั่นใจว่าปิดได้สนิท สิ่งที่ไม่เหมือนกับวาล์วระบายความดันชนิด direct acting คือ การปิดแน่นของ Pilot operated relief valve จะเพิ่มขึ้นตามความดันที่เพิ่มขึ้น แรงกดนี้จะเพิ่มสูงสุดจนถึงขณะก่อนที่วาล์วจะเปิด ทำให้ไม่เกิดการรั่วไหลแม้ว่าความดันภายในถังจะเพิ่มขึ้นหรือเมื่อความดันในถังถูกรักษาไว้ให้ใกล้เคียงกับค่าความดันที่จะให้วาล์วระบายความดันทำงาน แรงที่กระทำเพื่อให้วาล์วเปิดก็จะมีค่าสูงสุดเนื่องจากแรงที่กดให้วาล์วปิดนั้นถูกกำจัดให้หมดไปหรือลดน้อยลงไปเมื่อค่าความดันเพิ่มสูงถึงค่าที่ต้องการให้วาล์วเปิด แรงที่กระทำนั้นจะเท่ากับผลคูณของพื้นที่ของ seat plate (ที่ความดันกระทำ) คูณกับค่าความดันภายในถังที่กระทำต่อพื้นที่ดังกล่าว

หมายเหตุ : วาล์วระบายความดันชนิด direct acting จะใช้แรงสปริงกดให้วาล์วปิด ซึ่งแรงกดของสปริงนี้ไม่ขึ้นกับค่าความดันในถัง เมื่อความดันในถังเพิ่มสูงขึ้น ผลต่างระหว่างแรงกดของสปริงกับค่าความดันในถังก็จะลดลง และเมื่อวาล์วเริ่มเปิด สปริงจะมีการหดตัว แรงต้านจะสูงขึ้น ทำให้การดันให้วาล์วเปิดมากขึ้นต้องใช้แรงมากขึ้น

หมายเหตุ : วัสดุที่มีความอ่อนในที่นี้ไม่จำเป็นต้องเป็นวัสดุพวกอิลาสโตเมอร์ อาจเป็นโลหะที่มีความแข็งน้อยกว่าตัว seat plate ก็ได้

ย่อหน้าที่สองของหัวข้อ C.3.3 กล่าวว่าการระบายออกของ Pilot operated relief valve จะน้อยกว่าวาล์วชนิด direct acting (การระบายออกหรือ blowdown ในที่นี้คือช่วงเวลาตั้งแต่ความดันในถังลดต่ำลงถึงค่าความดันที่ตั้งให้วาล์วเปิด จนถึงค่าความดันในถังเมื่อวาล์วปิด ซึ่งค่าความดันในถังเมื่อวาล์วปิดนั้นจะต่ำกว่าค่าความดันที่ตั้งให้วาล์วเปิด) สำหรับวาล์วชนิด snap action โดยทั่วไปค่าความดันที่วาล์วปิดจะต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ประมาณ 7% และในกรณีของวาล์วชนิด modulating ก็จะมีค่าน้อยกว่านี้

หัวข้อ C.3.4 (รูปที่ ๖) เป็นเรื่องของการหาขนาดและการตั้งค่าความดัน หัวข้อนี้กล่าวว่าขนาดของ Pilot operated relief valve ที่ใช้งานที่ความดันต่ำโดยทั่วไปจะมีขนาดอยู่ระหว่าง 50 mm (2") ถึงประมาณ 600 mm (24") ช่วงค่าความดันที่สามารถตั้งให้เปิดมีตั้งแต่ 103.4 kPa (gauge) (15 psig) ถึง -101.3 kPa (gauge) (-14.7 psig) (ความดันติดลบในที่นี้คือความดันสุญญากาศ ค่าติดลบบ่งบอกว่าต่ำกว่าความดันบรรยากาศมากน้อยเท่าใด) โดยทั่วไปความดันต่ำสุดที่ทำให้วาล์วเปิดจะอยู่ในช่วง 0.5 kPa (gauge) (2 in. H₂O) ถึง -0.5 kPa (gauge) (-2 in. H₂O ) (ความดันสุญญากาศ)

รูปที่ ๗ หัวข้อ C.3.5

รูปที่ ๗ เป็นตัวข้อ C.3.5 ซึ่งเป็นหัวข้อสุดท้ายของ Annex C เป็นเรื่องของตัวเลือกเพิ่มเติม โดยย่อหน้าแรกกว่าว่าเพื่อทดสอบยืนยันค่าความดันที่ตั้งเอาไว้ อาจมีจุดเชื่อมต่อสำหรับการทดสอบหน้างานที่ยอมให้สามารถทำการตรวจสอบค่าความดันที่ตั้งไว้ โดยที่วาล์วระบายความดันยังคงติดตั้งอยู่ในตำแหน่งและทำการให้ความดัน

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าอาจมีการติดตั้งวาล์วสำหรับทำให้ Pilot operated relief valve ที่ใช้เป็นอุปกรณ์ระบายความดันทำงาน ถ้าต้องการระบายความดันภายในถัง วาล์วนี้อาจทำงานด้วยมือที่ตัววาล์วระบายความดัน หรือด้วยการสั่งการควบคุมระยะไกลจากห้องควบคุม

สำหรับการติดตั้งที่ทำให้การสูญเสียความดันในท่อด้านขาเข้าอาจส่งผลให้วาล์วนั้นมีการปิดเปิดอย่างรวดเร็วเป็นวงรอบ (เช่นในกรณีที่ต้องเดินท่อเพื่อยกตัววาล์วให้สูงขึ้นจากตัวถังที่ต้องการระบายความดัน) ในกรณีนี้ก็อาจให้ตัว pilot รับความดันจากตำแหน่งด้านขาเข้าของท่อที่ต่อมายังตัววาล์ว (คือด้านที่อยู่ใกล้ถัง ไม่ใช่ด้านที่อยู่ใกล้วาล์ว) วิธีการนี้ช่วยลดโอกาสที่วาล์วจะเกิดการปิดเปิดอย่างรวดเร็วเป็นวงรอบ แต่ก็จะทำให้ความสามารถในการระบายลดลงเพราะความสามารถในการระบายขึ้นกับค่าความดันที่ทางเข้าตัววาล์ว

หมายเหตุ : ในบางกรณีอาจต้องต่อท่อเพื่อยกตัววาล์วระบายความดันใหัสูงขึ้น เพื่อให้ไอระเหยที่ระบายออกมานั้นฟุ้งกระจายออกไปอย่างปลอดภัย เมื่อวาล์วระบายความดันเปิด ความดันด้านขาเข้าของท่อหรือด้านที่ติดกับถังเก็บจะมีค่าสูงกว่าความดันด้านปลายท่อหรือด้านขาเข้าของวาล์วระบายความดัน จึงทำให้วาล์วระบายความดันอาจปิดเร็วกว่าเมื่อเทียบกับการติดตั้งวาล์วระบายความดันเข้ากับถังเก็บโดยตรง

ย่อหน้าที่กล่าวว่าในกรณีทีฝุ่นผงในถังอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ ก็อาจติดตั้งไส้กรองละเอียดภายนอกให้กับท่อตรวจวัดความดัน และในกรณีที่ไอระเหยของสารในถังเก็บสามารถเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์เป็นของแข็งได้ ก็อาจใช้แก๊สเฉื่อย purge ไล่เข้าไปในท่อตรวจวัดความดัน เพื่อป้องกันไม่ให้ไอระเหยของสารในถังเก็บเข้ามาในท่อตรวจวัดความดันได้

ย่อหน้าสุดท้ายของหัวข้อ C.3.5 กล่าวว่าอาจมีการติดตั้งคานสำหรับยกตัว pilot ให้เปิด (ดูรูปที่ ๘ ประกอบ) และอุปกรณ์ระบุตำแหน่ง (ว่าวาล์วเปิดหรือปิด) ให้กับตัว Pilot operated relief valve ตัวคานสำหรับยกนั้นทำให้สามารถทำการตรวจด้วยมือว่าวาล์วระบายความดันยังสามารถทำงานได้อย่างอิสระหรือไม่ การทำงานของคานนี้จะไปเปิดตัววาล์วหลักถ้าหากในถังเก็บมีความดัน ส่วนตัวระบุตำแหน่งเป็นสวิตช์วัดผลต่างความดันที่สามารถส่งสัญญาณให้ห้องควบคุมทราบว่าวาล์วเปิดหรือปิดอยู่

สำหรับ Annex C ก็จบลงเพียงแค่นี้

รูปที่ ๘ วาล์วระบายความดันที่มีคาน (ลูกศรสีแดงชี้) ซึ่งเมื่อทำการดึงคานนี้วาล์วก็จะเปิด

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๓) MO Memoir : Sunday 23 November 2568

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

ตอนนี้จะเป็นการเริ่ม Annex ฺC (informative) หรือการให้ข้อมูล เนื้อหาในภาคผนวกนี้จะเกี่ยวข้องกับชนิดและลักษณะการทำงานของอุปกรณ์ระบายความดัน โดยเริ่มจากรูปที่ ๑

รูปที่ ๑ เริ่มต้นภาคผนวก C

หัวข้อ C.1 เป็นส่วนของบทนำ โดยในหน้าแรกกล่าวว่าอุปกรณ์ระบายความดันสูงเกินหรือป้องกันการเกิดสุญญากาศสำหรับถังเก็บความดันต่ำ (low pressure storage tank) มีรูปแบบการทำงานพื้นฐานอยู่ ๒ รูปแบบคือ direct-acting vent valves และ pilot-operated vent valve วาล์วชนิด direct-acting อาจใช้น้ำหนักหรือแรงสปริงกดโดยตรงที่ชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ปิดช่องทางระบาย อุปกรณ์ระบายความดันเหล่านี้ไม่เพียงแต่ป้องกันไม่ให้เกิดความดันสูงเกินในถังเก็บ แต่ยังช่วงรักษาผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอยู่ภายใน ทำให้บางทีจะเรียกวาล์วชนิด direct-acting ว่า "conservative valve"

หมายเหตุ : วาล์วชนิด pilot-operated จะใช้ความดันภายในถังบรรจุมาทำหน้าที่กดชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ปิดช่องทางระบาย วาล์วชนิดนี้จะกล่าวถึงในหัวข้อ C.3 ส่วนที่เรียกว่า conservative valve ก็เพราะเวลาที่ของเหลวระเหยกลายเป็นไอ ไอระเหยจะไม่รั่วไหลออกจากถังทางช่องระบายทันที เว้นแต่จะมีการระเหยมากจนทำให้ความดันในถังสูงเกิน

อุปกรณ์ระบายความดันอีกรูปแบบหนึ่งคือช่องเปิดหรือ open vent ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันการเกิดความดันสูงเกินหรือการเกิดสุญญากาศในถังเก็บความดันบรรยากาศ (atmospheric tank) ช่องเปิดนี้จะเปิดอยู่เสมอ ช่องเปิดนี้ทำให้ถังที่ออกแบบให้ทำงานที่ความดันบรรยากาศสามารถระบายความดันออกจากถังหรือให้อากาศภายนอกไหลเข้าถัง เมื่อมีผลต่างความดันระหว่างภายในถังกับภายนอกถัง โดยทั่วไปช่องเปิดนี้จะมีชิ้นส่วนป้องกันหรือมีรูปร่างที่ไม่ให้น้ำฝนหรือหิมะตกผ่านช่องเปิดนี้เข้าไปในถังเก็บได้

รูปที่ ๒ เริ่มหัวข้อ C.2

หัวข้อ C.2 (รูปที่ ๒) เป็นเรื่องของวาล์วชนิด direct-acting โดยหัวข้อ C.2.1 เป็นการบรรยายลักษณะทั่วไปของวาล์วชนิด direct-acting

ย่อหน้าแรกกล่าวว่าวาล์วชนิด direct-acting มีทั้งชนิดที่ ป้องกันความดันสูงเกินในถัง, ป้องกันการเกิดสุญญากาศในถัง, และชนิดที่ทำได้ทั้งป้องกันความดันสูงเกินและการเกิดสุญญากาศในถัง วาล์วชนิดที่ทำหน้าที่ได้ทั้งสองแบบ (คือป้องกันความดันสูงเกินและป้องกันการเกิดสุญญากาศ) อาจมีรูปแบบที่มีการจัดวางอยู่เคียงข้างกัน (ดู Figure C.2 ในรูปที่ ๓) วาล์วระบายความดันรูปแบบที่มีการจัดวางเคียงข้างกันจะมีชนิดที่ช่องทางระบายออกมีหน้าแปลน สำหรับกรณีที่มีความจำเป็นต้องต่อท่อเพื่อระบายไอระเหยที่ระบายออกมาออกไปยังที่อื่น

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่า ยังมีวาล์วระบายชนิด direct-acting ขนาดใหญ่เพื่อไว้สำหรับการระบายความดันในกรณีฉุกเฉิน (เช่นเวลาถังโดนไฟครอก) และยังสามารถเป็นช่องทางเข้าไปยังภายในถังเก็บเพื่อการตรวจสอบและซ่อมบำรุง วาล์วชนิดนี้จะมีขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลาง) ตั้งแต่ 400 มิลลิเมตร (16 นิ้ว) ถึง 600 มิลลิเมตร (24 นิ้ว) (ดู Figure C.3 ในรูปที่ ๔) Figure C.4 (รูปที่ ๕) แสดงชนิดและการจัดรูปแบบต่าง ๆ ของวาล์วระบายความดันชนิด direct-acting

รูปที่ ๓ วาล์วระบายความดันชนิดที่ทำหน้าที่ได้ทั้งสองแบบ (คือป้องกันความดันสูงเกินและป้องกันการเกิดสุญญากาศ) ที่มีรูปแบบที่มีการจัดวางอยู่เคียงข้างกัน ความดันที่สูงในถังจะทำให้ pressure pallet ยกตัวขึ้นเพื่อระบายความดันออก ถ้าความดันในถังต่ำกว่าบรรยากาศ ความดันภายนอกจะดันให้ vacuum pallet ยกตัวเปิดให้อากาศไหลเข้าถัง

รูปที่ ๔ วาล์วระบายความดันฉุกเฉินรูปแบบนี้ จะใช้น้ำหนักของฝาปิด (pressure pallet) เป็นตัวกำหนดว่าจะให้ฝาเปิด (หรือปลิวออก) ที่ความดันเท่าใด

รูปที่ ๕ รูปแบบต่าง ๆ ของวาล์วระบายความดันชนิด direct-acting โดย a) กับ b) ใช้น้ำหนักของ pallet เป็นตัวกำหนดความดันที่จะทำให้ pallet ยกตัว c) กับ d) ใช้แรงกดสปริงเป็นตัวกำหนดความดันที่จะทำให้ pallet ยกตัว e) ใช้น้ำหนักเป็นตัวกำหนดความดันที่จะทำให้ paller ยกตัว ส่วน f) ใช้แรงกดสปริงเป็นตัวกำหนดความดันที่จะทำให้ pallet ระบายความดันออกยกตัว และน้ำหนักเป็นตัวกำหนดความดันที่จะทำให้ pallet สุญญากาศออกยกตัว

หัวข้อ C.2.2 (รูปที่ ๖) เป็นหัวข้อสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการทำงานของอุปกรณ์ระบายความดัน ย่อหน้าแรกกล่าวว่าหลักการทำงานของวาล์วระบายความดันชนิด direct-acting ใช้น้ำหนักของ pallet หรือแรงสปริงกดบนตัว pallet เพื่อทำให้อุปกรณ์ปิดช่องระบาย เมื่อความดันในถังหรือสุญญากาศทำให้แรงที่กระทำต่อ pallet นั้นเท่ากับแรงที่กระทำต้านอยู่บนตัว pallet (คือน้ำหนักกดหรือแรงสปริง) จะเป็นจุดที่ตัว pallet พร้อมที่จะยกตัวเปิด และเมื่อแรงที่เกิดจากความดันหรือสุญญากาศนั้นเพิ่มขึ้นอีก ตัว pallet ก็จะยกตัวลอยจากแท่นรอง

วาล์วระบายความดันชนิดใช้น้ำหนักกดบางชนิดต้องการความดัน (หรือการเกิดสุญญากาศ) ที่มากเกินพออย่างมีนัยสำคัญเพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ ทำให้อาจจำเป็นต้องตั้งค่าความดันที่จะทำให้ pallet ยกตัวนั้นต่ำกว่าค่าความดัน/สุญญากาศที่ใช้ในการออกแบบอย่างมีนัยสำคัญ ในส่วนนี้ผู้ใช้งานควรปรึกษาผู้ผลิตวาล์วว่าวาล์วระบายความดันดังกล่าวมีความสามารถเพียงพอที่จะรักษาระดับความดัน/สุญญากาศในถังให้อยู่ในขอบเขตที่ระบุไว้ในมาตรฐานการสร้างถังหรือไม่ เมื่อความต้องการระบายความดัน/ปกป้องสุญญากาศที่วาล์วระบายความดันต้องมีเพื่อให้ได้อัตราการไหลตามต้องการนั้นมีค่าสูงเกินกว่าข้อจำกัดของถังเก็บนั้น (คือความดันสูงเกินหรือสุญญากาศภายในถังที่ทำให้ได้อัตราการไหลผ่านวาล์วที่ต้องการนั้น มีค่ามากเกินกว่าค่าความดันที่ถังสามารถรับได้) ก็สามารถใช้วาล์วระบายความดันขนาดใหญ่หรือวาล์วระบายความดันจำนวนหลายตัวที่ทำงานโดยมีระดับการยกตัว (ของ pallet) ที่ลดลงเพื่อให้ได้ความสามารถในการระบายที่เพียงพอ โดยทั่วไปการใช้วาล์วระบายความดันขนาดใหญ่จำนวนน้อยแทนการใช้วาล์วระบายความดันขนาดเล็กจำนวนมากกว่าจะเหมาะสมกว่าเพื่อลดจำนวนจุดเชื่อมต่อเข้าไปภายในถัง

รูปที่ ๖ หัวข้อ C.2.2

หัวข้อ C.2.3 (รูปที่ ๗) กล่าวถึงการปิดแนบสนิท (ระหว่าง pallet และแท่นวางหรือ seat) และช่วงความดันของการระบายออก (blowdown) โดยในย่อหน้าแรกกล่าวว่าโดยทั่วไปจะใช้วัสดุที่นุ่มและไม่เหนียวติดมาทำเป็นพื้นผิวปิดกันการรั่วซึมของตัว pallet วัสดุชนิดนี้สามารถป้องกันไม่ให้ pallet เกาะติดกับช่องทางระบาย

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าโดยทั่วไปการรั่วไหลตรงแท่นวาง pallet จะเริ่มเกิดขึ้นเมื่อระดับความดันอยู่ที่ 75% ถึง 90% ของค่าความดันที่ตั้งไว้ และค่านี้แตกต่างกันได้มากสำหรับเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน เมื่อความดันของถังเข้าใกล้ค่าความดันที่ตั้งไว้มากเท่าใด การรั่วไหลก็จะเกิดมากขึ้น

ย่อหน้าที่สามกล่าวว่าการรั่วไหลตรงแท่นวางนี้สามารถทำให้วาล์วปิดโดยไม่เปิดได้ (คือ pallet ไม่ยกตัวขึ้น) ถ้าไอระเหยของสารในถังเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรซ์เมื่อสัมผัสกับอากาศ หรือไอระเหยที่รั่วออกมานั้นทำให้เกิดการทำความเย็นโดยอัตโนมัติ เกิดการควบแน่น และทำให้ความชื้นในอากาศแข็งตัว การใช้แก๊สเป่าไล่ (purging) บริเวณแท่นวาง (เช่นใช้แก๊สไนโตรเจน) หรือการใช้อุปกรณ์ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือไอน้ำกับบริเวณดังกล่าว จะช่วยลดการยึดเกาะติดได้

หมายเหตุ : การทำความเย็นนั้นอาศัยการให้แก๊สความดันสูง (ที่มีอุณหภูมิต่ำพอ) ไหลผ่านรูเล็กไปยังฝั่งที่ความดันต่ำกว่า แก๊สที่รั่วออกมาจะมีอุณหภูมิลดลงและบางส่วนอาจเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวได้ หรือทำให้ความชื้นในอากาศควบแน่นและกลายเป็นน้ำแข็งได้ รายละเอียดเพิ่มเติมเรื่องนี้อ่านได้ในเรื่อง "Compressibility factor กับ Joule-Thomson effect MO Memoir : Tuesday 23 August 2559" ส่วนการใข้แก๊สเป่าไล่นั้นจะเป่าไล่ไปบริเวณทางเข้าช่องระบาย เพื่อป้องกันไม่ให้ไอระเหยของสารในถังนั้นมาสะสมบริเวณดังกล่าวในสภาวะปรกติ ยกเว้นเมื่อความดันในถังเพิ่มสูงมากพอจนทำให้วาล์วเปิด

ย่อหน้าที่สามยังกล่าวต่อมาว่าผู้ผลิตบางรายจัดให้มีเทคโนโลยีพิเศษสำหรับการใช้งานกับสารที่เกิดการพอลิเมอร์ไรซ์ได้ โดยเฉพาะกรณีที่ทราบว่าการให้ความร้อนแก่อุปกรณ์ระบายความดันนั้นสามารถเพิ่มความเสี่ยงการเกิดการพอลิเมอร์ไรซ์ได้ (เช่นกรณีของสไตรีน) นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีพิเศษ (เช่นกรณีของถังหมัก) ที่ทำงานได้ด้วยไม่ต้องพึ่งแหล่งพลังงานจากภายนอก เพื่อการใช้งานในกรณีที่การแข็งตัวของความชื้นในอากาศสามารถก่อปัญหาได้

รูปที่ ๗ หัวข้อ C.2.3

ย่อหน้าที่สี่กล่าวว่าการรั่วไหลบริเวณแท่นวางอาจเกิดจากแรงตึงในการขันนอต (เรียกแบบไทย) ของตัวหน้าแปลนที่ไม่สม่ำเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของอุปกรณ์ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ เช่นในกรณีของอุปกรณ์ระบายความดันฉุกเฉินที่ใข้น้ำหนักเป็นตัวกด เพื่อป้องกันการเกิดปัญหานี้จึงแนะนำว่าควรระบุความหนาที่น้อยที่สุดของหน้าแปลนสำหรับหน้าแปลนตามมาตรฐาน API

หมายเหตุ : หน้าแปลนแบ่งความสามารถในการรับความดันด้วยการใช้ค่า "rating" (ค่าความดันในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว) หน้าแปลนที่มีค่า rating สูงจะมีความหนาที่มากกว่าหน้าแปลนที่มีค่า rating ที่ต่ำกว่า และต้องการแรงบิดในการขันนอตให้แน่นที่สูงกว่าหน้าแปลนที่มีค่า rating ต่ำกว่า

ย่อหน้าที่ห้ากล่าวถึงการ "Blowdown" หรือการระบายออกซึ่งก็คือช่วงผลต่างระหว่างความดันที่ทำให้อุปกรณ์เปิด (ตัว pallet ยกตัวขึ้นจากแท่นวาง) และความดันที่ทำให้อุปกรณ์ปิด (ตัว pallet กลับมาวางตัวบนแท่นวางเหมือนเดิม) ผลต่างความดันนี้แสดงในรูปของค่าความดันหรือร้อยละของค่าความดันที่ตั้งค่าไว้ ปริมาณของการระบายออกเปลี่ยนแปลงไปตามการออกแบบอุปกรณ์ระบายความดัน ค่าการระบายของของอุปกรณ์ระบายความดันควรได้รับการประเมินถ้าหากมีการติดตั้งระบบแก๊สเฉื่อยป้องกันอากาศไหลเข้า (blanketing) ร่วมกับการใช้วาล์วระบายความดัน/สุญญากาศ

ย่อหน้าที่หกของหัวข้อ C.2.3 กล่าวว่าเมื่อต้องทำการเลือกอุปกรณ์ระบายความดันสำหรับบริเวณที่มีข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับการปลดปล่อยไอระเหย ควรต้องนำค่าความต้องการค่าการรั่วไหลที่มากที่สุดในระหว่างการทำงานปรกติของถังเก็บมาพิจารณาด้วย

รูปที่ ๘ หัวข้อ C.2.4

หัวช้อ C.2.4 (รูปที่ ๘) เกี่ยวข้องกับขนาดของอุปกรณ์ระบายความดันและการตั้งค่าความดัน ย่อหน้าแรกกล่าวว่าโดยทั่วไปวาล์วระบายชนิด direct-acting มักจะมีขนาดในช่วงจาก 50 มิลลิเมตร (2 นิ้ว) ไปจนถึง 350 มิลลิเมตร (14 นิ้ว) อย่างไรก็ตามในกรณีของวาล์วระบายความดันที่วางเรียงซ้อนกัน (รูป C.4 e-f ในรูปที่ ๕) จะมีขนาดใหญ่ได้ถึง 700 มิลลิมเตร (24 นิ้ว)

ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าช่วงค่าความดันที่ตั้งไว้สำหรับวาล์วชนิดใช้น้ำหนักกดจะสูงได้ถึง 6.9 kPa (16 ออนซ์ต่อตารางนิ้ว) และค่าความดันสุญญากาศได้ถึง -4.3 kPa (-10 ออนซ์ต่อตารางนิ้ว) ในกรณีของค่าความดันสูงหรือสุญญากาศที่อยู่นอกช่วงนี้ควรใช้วาล์วชนิดใช้สปริงกด ด้วยเหตุผลทางด้านโครงสร้างรับน้ำหนักและที่ว่างที่จะติดตั้งเพราะจะไม่มีที่ว่างสำหรับวางน้ำหนักเพิ่ม

การทดสอบยืนยันค่าความดันที่ตั้งไว้สำหรับอุปกรณ์ระบายความดันหลังการติดตั้งบนถังเก็บสามารถทำได้ด้วยการเพิ่มความดันในถังหรือสุญญากาศในถัง เพื่อที่จะเปลี่ยนค่าความดันที่ตั้งไว้ อาจทำได้ด้วยการ เพิ่มหรือลดน้ำหนักที่กดลงบน pallet, เปลี่ยน pallet ตัวใหม่, หรือทำการปรับแต่งสปริง (ถ้าใช้วาล์วระบายความดันชนิดใช้สปริงกด)

สำหรับตอนนี้คงพอแค่นี้ก่อนโดย Appendix C ยังมีต่ออีก

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๒) MO Memoir : Saturday 30 August 2568

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

วันนี้ยังคงเป็น Annex ฺB โดยเป็นข้อความต่อเนื่องจากฉบับที่แล้ว

ข้อความในรูปที่ ๑ เริ่มต้นด้วยการกล่าวถึง Table 7 และ Table 8 (อยู่ในหัวข้อ 3.3.3.3.3 หรือดูได้ในตอนที่ ๙ ของบทความชุดนี้) โดยกล่าวว่าตัวเลขที่แสดงใน Table 7 และ Table 8 อิงจากเส้นกราฟที่แสดงในรูป B.1 (รูปที่ ๗ เป็น หน่วย SI ในขณะที่รูปที่ ๘ เป็นหน่วยอังกฤษ) ที่ประกอบด้วยเส้นตรงหลายเส้นต่อกัน (เมื่อนำมาเขียนบนกราฟสเกล log-log) โดยเส้นกราฟดังกล่าวในแต่ละช่วงมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้

ช่วงเส้นตรง 1 เป็นเส้นที่ลากผ่านค่า 117,240 W (400,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 1.86 m² (20 ft²) และค่า 1,172,400 W (4,000,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 18.6 m² (200 ft²) ในช่วงนี้ของเส้นกราฟ ปริมาณความร้อนที่ไหลเข้าทั้งหมด Q₁ ในหน่วย SI คือ watts แสดงไว้ในสมการ (B.1) และในหน่วย BSC คือ British thermal units ต่อชั่วโมง (Btu/h) แสดงไว้ในสมการ (B.2) โดยที่ A_TWS คือพื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว

รูปที่ ๑ ย่อหน้าต่อจากตอนที่แล้ว

รูปที่ ๒ เป็นข้อความต่อเนื่องจากรูปที่ ๑ โดยกล่าวว่า ช่วงที่เป็นเส้นตรง 2 เป็นเส้นที่ลากระหว่างค่า 1,172,400 W (4,000,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 18.6 m² (200 ft²) และ 2,916,000 W (9,950,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 92.9 m² (1000 ft²) ในช่วงนี้ของเส้นกราฟ ปริมาณความร้อนที่ไหลเข้าทั้งหมด Q₂ ในหน่วย SI คือ watts แสดงไว้ในสมการ (B.3) และในหน่วย BSC คือ British thermal units ต่อชั่วโมง (Btu/h) แสดงไว้ในสมการ (B.4)

รูปที่ ๒ ข้อความต่อเนื่องจากรูปที่ ๑

ช่วงที่เป็นเส้นตรง 3 เป็นเส้นที่ลากระหว่างค่า 2,916,000 W (9,950,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 92.9 m² (1000 ft²) และ 4,129,700 W (14,090,000 Btu/h) ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลว 260 m² (2800 ft²) ในช่วงนี้ของเส้นกราฟ ปริมาณความร้อนที่ไหลเข้าทั้งหมด Q₃ ในหน่วย SI คือ watts แสดงไว้ในสมการ (B.5) และในหน่วย BSC คือ British thermal units ต่อชั่วโมง (Btu/h) แสดงไว้ในสมการ (B.6)

รูปที่ ๓ ข้อความต่อจากรูปที่ ๒

ต่อไปเป็นข้อความในรูปที่ ๓ สำหรับถังที่ไม่ได้มีระบบทำความเย็น (nonrefrigerated tank) ที่ออกแบบมาสำหรับความดันเกจ 6.89 kPa (1 psi) หรือต่ำกว่า ที่พื้นที่ผิวที่เปียกของเหลวมากกว่า 260 m² (2800 ft²) ได้มีการสรุปว่าการที่จะมีเปลวไฟครอกรอบถังนั้นไม่น่าจะเกิดขึ้น และการที่เนื้อโลหะสูญเสียความแข็งแรงจากการได้รับความร้อนสูงเกินจนเกิดความเสียหายในส่วนของที่ว่างเป็นไอ (คือส่วนที่อยู่เหนือระดับของเหลว) จะเกิดขึ้นก่อนที่อัตราการเกิดไอสูงสุดที่เป็นไปได้จะเกิดขึ้น ดังนั้นความสามารถในการระบายความดันในสภาวะฉุกเฉินที่สูงเกินกว่ากรณีการได้รับความร้อนในอัตรา 4,129,700 W (14,090,000 Btu/h) จึงไม่เกิดประโยชน์ (ให้ดู Key Item 5 ในรูป B.1 (รูปที่ ๗))

สำหรับถังที่มีระบบทำความเย็น (refrigerated tank) ไม่ว่าจะมีความดันการออกแบบเท่าใดก็ตาม และถังที่ไม่มีระบบทำความเย็นและถังเก็บที่ออกแบบมาสำหรับความดันเกจ 6.89 kPa (1 psi) ขึ้นไป เป็นที่เชื่อว่าจำเป็นต้องมีความสามารถในการระบายความดันในสภาวะฉุกเฉินเพราะว่าถังเหล่านี้มักเก็บของเหลวที่อุณหภูมิใกล้จุดเดือด ดังนั้นเวลาที่ทำให้ของเหลวเหล่านี้มีอุณหภูมิสูงถึงจุดเดิอดจึงอาจจะไม่มาก จากสถานการณ์เหล่านี้ (ที่แสดงด้วยช่วงที่เป็นเส้นตรง 4) ปริมาณความร้อนที่ไหลเข้าทั้งหมด Q₄ ในหน่วย SI คือ watts แสดงไว้ในสมการ (B.7) และในหน่วย BSC คือ British thermal units ต่อชั่วโมง (Btu/h) แสดงไว้ในสมการ (B.8)

refrigerated tank ในที่นี้น่าจะเป็นชนิดผนังชั้นเดียวหรือ single wall (รูปที่ ๔ บน) ถังพวกนี้ใช้ในการเก็บสารที่ไม่สามารถใช้ความดันอัดให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้ (ตัวอย่างแก๊สที่ทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องได้ด้วยการใช้ความดันได้แก่แก๊สหุงต้ม แอมโมเนีย และไวนิลคลอไรด์ ตัวอย่างของแก๊สที่เก็บใน refrigerated tank ได้แก่ อีเทน และเอทิลีน) ถังชนิด single wall นั้นจะมีฉนวนกันความร้อนจากอากาศภายนอกหุ้มอยู่ด้านนอก ถ้ามีไฟครอกถัง ความร้อนจากเปลวไฟจะส่งตรงผ่านฉนวนที่หุ้มอยู่ไปยังลำตัวโลหะของถังที่สัมผัสกับของเหลวที่บรรจุอยู่ภายในได้ ดังนั้นผิวโลหะจะได้รับการปกป้องจากอุณภูมิสูงด้วยการเดือดของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายใน

รูปที่ ๔ โครงสร้าง refrigerated tank ชนิด (บน) ผนังชั้นเดียวหรือ single wall และ (ล่าง) ผนังสองชั้นหรือ double wall (จาก https://www.cbi.com/wp-content/uploads/2024/05/low-temp-cryogenic-storage-2021-digital.pdf)

แต่ถ้าเป็นถังแบบ double wall (รูปที่ ๔ ล่าง) ลำตัวถังที่สัมผัสกับของเหลวที่บรรจุอยู่จะอยู่ภายใน และมีลำตัวชั้นที่สองปิดคลุมอยู่ทางด้านนอก โดยที่ว่างระหว่างผนังลำตัวด้านนอกและผนังลำตัวด้านในจะมีพวกวัสดุฉนวนความร้อนบรรจุอยู่ ถังแบบนี้ถ้าโดนไฟครอก ผนังลำตัวโลหะด้านนอกจะร้อนจัดได้อย่างรวดเร็ว (จนสามารถสูญเสียความแข็งแรง) เพราะไม่มีการเดือดของของเหลวช่วยระบายความร้อนออกไป

ข้อความในรูปที่ ๕ กล่าวว่าความสามารถในการระบายความดันในสภาวะฉุกเฉินจะอิงจากค่าความร้อนที่ไหลเข้าถังที่กล่าวไว้ในสมการ (B.1) ถึง (B.8) ความสามารถในการระบาย q (ที่อยู่บนข้อสมมุติที่ว่าของเหลวที่เก็บนั้นมีคุณสมบัติเป็นเฮกเซนและการระบายเกิดที่อุณหภูมิ 15.6ºC (60ºF)) จะคำนวนได้จากค่าความร้อนที่ไหลเข้า Q ที่ให้ไว้ในสมการ (B.9) ซึ่งเป็นกรณีของหน่วย SI โดยที่ q มีหน่วยเป็น Nm³ ของอากาศต่อชั่วโมง และ Q มีหน่วยเป็นวัตต์ โดยค่าคงที่ 208.2 ในสมการที่ (16) ได้มาจากสมการ (B.9) ที่ค่า Q เท่ากับ 43,200 A_TWS^0.82 watt [จากสมการ (B.7)], L เท่ากับ 334,900 J/kg และ M (สำหรับเฮกเซน) เท่ากับ 86.17 (สมการที่ (16) อยู่ใน Table 5 ซึ่งอยู่ในตอนที่ ๙ ของบทความชุดนี้)

รูปที่ ๕ ข้อความต่อจากรูปที่ ๓

ส่วนสมการ (B.10) (รูปที่ ๖) เป็นกรณีของหน่วย USC ที่ q มีหน่วยเป็น normal ft³ ของอากาศต่อชั่วโมง และ Q มีหน่วยเป็น Btu/h โดยค่าคงที่ 1107 ในสมการที่ (17) ได้มาจากสมการ (B.10) ที่ค่า Q เท่ากับ 21,000 A_TWS^0.82 Btu/h [จากสมการ (B.7)], L เท่ากับ 144 Btu/lf และ M (สำหรับเฮกเซน) เท่ากับ 86.17 (สมการที่ (17) อยู่ใน Table 6 ซึ่งอยู่ในตอนที่ ๙ ของบทความชุดนี้)

ย่อหน้าที่สองในรูปที่ ๖ กล่าวว่า ไม่ได้มีการพิจารณาการขยายตัวที่มีความเป็นไปได้ของไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวที่กำลังเดือด ทั้งนี้เพราะค่าความจุความร้อนของไอ หรือความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างอุณหภูมิที่ทำการระบายความดันและ 15.6ºC (60ºF) (ซึ่งเป็นตัวที่ใช้คำนวณและมีค่าต่ำกว่า) ทำให้ค่าเหล่านี้ชดเชยกัน (คือที่อุณหภูมิต่ำกว่าแก๊สมีความหนาแน่นมากกว่าแต่มีปริมาตรจำเพาะต่ำกว่าที่อุณหภูมิสูง

รูปที่ ๖ ข้อความต่อจากรูปที่ ๕

ย่อหน้าที่สามในรูปที่ ๖ กล่าวว่า เนื่องจากมีข้อกังวลเกี่ยวกับความแตกต่างที่เกิดจากการใช้วิธีการต่าง ๆ ในการกำหนดความสามารถในการระบายในกรณีที่มีไฟครอก และความต้องการที่จะให้มีวิธีการมาตรฐานเพียงวิธีการเดียว คณะอนุกรรมของ API จึงได้ทำการสำรวจบริษัทประมาณ ๑๐๐ บริษัทในช่วงปีค.ศ. ๑๙๙๓ ถึง ๑๙๙๖ การสำรวจนี้แสดงให้เห็นความแตกต่างของระดับความปลอดภัยที่ไม่สามารถสังเกตได้เมื่อใช้วิธีการกำหนดขนาดที่กล่าวไว้ในมาตรฐาน API 520, ISO 23251, เอกสาร NFPA หรือวิธีการคำนวณความสามารถในการระบายกรณีของไฟครอกที่ใช้กันทั่วไป ในปีค.ศ. ๑๙๙๖ คณะอนุกรรม API จึงได้ยกเลิกความพยายามที่จะทำให้มีมาตรฐานวิธีการคำนวณเพียงวิธีการเดียวในการระบุความสามารถในการระบายในกรณีที่มีไฟครอก (คือวิธีการคำนวณไม่จำเป็นต้องทำตามที่กล่าวไว้ในมาตรฐานนี้ วิธีการคำนวณ

บรรทัดสุดท้ายของรูปที่ ๖ กล่าวไว้ว่าเพื่อวัตถุประสงค์ของบทบัญญัติ มาตรฐาน API 521 เทียบเท่ากับ ISO 23251

สำหรับ Annex B ก็จบเพียงแค่นี้ 

รูปที่ ๗ เส้นกราฟสำหรับระบุความสามารถในการระบายความดันในสภาวะฉุกเฉินในระหว่างโดนไฟครอก (หน่วย SI)

 

รูปที่ ๘ เส้นกราฟสำหรับระบุความสามารถในการระบายความดันในสภาวะฉุกเฉินในระหว่างโดนไฟครอก (หน่วย USC)