โดย วีรยุทธ เลิศบำรุงสุข HIGHLIGHTS ระบบที่มีการผสมกันอย่างสมบูรณ์เรียกได้เป็นระบบพารามิเตอร์แบบก้อน ระบบพารามิเตอร์แบบกระจายจะมีค่าของตัวแปรที่ขึ้นกับตำแหน่ง บทความที่แล้วได้พูดถึงความหมายของสถานะคงตัวและสถานะไม่คงตัว ซึ่งกำหนดจากสมมติฐานว่าระบบอยู่ที่สถานะคงตัวหรือไม่ หรือสิ่งที่สนใจเปลี่ยนแปลงตามเวลาหรือไม่ ในบทความนี้เราจะมาทบทวนความหมายของอีกหนึ่งสมมติฐานที่นิยมใช้กัน นั่นคือสมมติฐานที่กำหนดให้ระบบมีการผสมกันอย่างสมบูรณ์ (well-mixed system) ซึ่งส่งผลว่าสิ่งที่สนใจจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งหรือไม่ หรืออีกนัยหนึ่งคือเป็นระบบพารามิเตอร์แบบก้อน (lumped parameter system) หรือระบบพารามิเตอร์แบบกระจาย (distributed parameter system) ระบบพารามิเตอร์แบบก้อน (Lumped parameter system) ในทางวิศวกรรมเคมี การผสมสารนับเป็นปฏิบัติการสำคัญเพื่อให้สารในระบบมีความเป็นเนื้อเดียวกัน หรือในอีกนัยหนึ่งก็คือมีคุณสมบัติเดียวกันทั้งระบบ เพื่อให้เห็นภาพ ลองพิจารณาระบบถังผสมดังรูปที่ 1 ที่ประกอบด้วยสายป้อนสายที่ 1 ที่มีค่าอุณหภูมิ T1 และสายป้อนสายที่ 2 ที่มีค่าอุณหภูมิ T2 เนื่องจากถังผสมมีการติดตั้งใบกวน และถ้ามีการออกแบบได้ดีพอ จะสามารถสมมติได้ว่าเมื่อสายป้อนที่ 1 และ 2 เข้าสู่ถังกวน จะถูกผสมรวมกับสารในถังผสมทันทีเป็นเนื้อเดียวกัน ส่งผลให้สารภายในถังตลอดจนที่ตำแหน่งขาออกมีค่าอุณหภูมิ T เหมือนกันทั้งถัง หรือถ้ากล่าวให้ชัดขึ้นก็คือ ค่าอุณหภูมิของสารจะไม่ขึ้นกับตำแหน่งในระบบ และค่าอุณหภูมิ T […]

โดย วิรุฬห์ ตัณฑะพานิชกุล HIGHLIGHTS Steam Turbine ใช้ขับปั๊มและคอมเพรสเซอร์แทนมอเตอร์ไฟฟ้าได้เพื่อช่วยเรื่อง Plant Reliability รันโรงงานต่อเนื่องได้ช่วงเกิดไฟดับ Condensing Turbine ให้งานต่อตันไอน้ำมากสุด แต่ประสิทธิภาพไม่ดี เพราะสูญเสียพลังงานความร้อนไปกับน้ำหล่อเย็นที่ Surface Condenser ถึงมากกว่า 70% Condensing Turbine ขาออก จะเป็น Two-Phase ไม่ใช่ไอน้ำอย่างเดียว ทำให้ได้พลังงานต่อตันสูงขึ้น แต่ส่งผลเสียในแง่ Erosion รู้ไหมว่า Steam Turbine หรือกังหันไอน้ำ ไม่ได้มีแค่ในโรงไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าและไอน้ำ แต่แทบทุกโรงงานใหญ่ๆในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมีก็มี Steam Turbine ใช้ในการขับปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ จึงอยากให้วิศวกรในไทยได้เข้าใจเรื่องนี้อย่างถ่องแท้มากขึ้น!! 1) วิศวกรหลายคนไม่ทราบว่าทำไมถึงเลือกใช้ Steam Turbine ขับปั๊มและคอมเพรสเซอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าสะดวกกว่า สตาร์ทอัพง่ายกว่า เงินลงทุนและค่าดำเนินการของมอเตอร์ไฟฟ้าอาจจะราคาถูกกว่าด้วยซ้ำ สาเหตุที่ต้องมี Steam Turbine ก็เพราะว่าต้องการ Plant Reliability หรือยังสามารถรันโรงงานได้ต่อเนื่องอีกระยะนึง เวลาเกิดไฟดับ (Power […]

โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS เลขซีเทนที่ต่างกันมีผลต่อการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล กระบวนการเพิ่มเลขซีเทนสามารถปรับปรุงคุณภาพน้ำมันดีเซลให้ดีพอที่จะใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลได้ และยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เลขซีเทนและหลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์ดีเซล (Diesel Engine) ที่เราใช้กันอยู่ทั่วไปนั้นเป็นเครื่องยนต์ 4 จังหวะ โดยเชื้อเพลิงที่ใช้ก็คือน้ำมันดีเซล ที่เราคุ้นเคยกันนั่นเอง โดยขั้นตอนการทำงานของเครื่องยนดีเซลประกอบด้วย 4 ขั้นตอนดังนี้ หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ (ที่มา Britannica.com) 1) ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลง อากาศที่จะถูกดึงเข้ามาในห้องเผาไหม้ เนื่องจากความดันของห้องเผาไหม้จะลดลง จากการขยายตัวของลูกสูบ2) อากาศจะถูกบีบอัดเพื่อให้มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้น เพื่อให้ง่ายต่อการจุดระเบิด โดยอากาศจะถูกบีบอัดด้วยอัตราส่วนการบีบอัด (Compression Ratio) 14:1 ถึง 22:1 โดยมีอุณหภูมิอากาศสูงกว่า 526 องศาเซลเซียส3) เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นถึงจุดสูงสุด น้ำมันดีเซลจะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยที่ไม่มีหัวเทียน (Spark Plug) ในการช่วยจุดระเบิด ซึ่งจุดนี้นับเป็นข้อแตกต่างหลักระหว่างเครื่องยนดีเซลและเครื่องยนแก๊ซโซลีน ดังนั้นน้ำมันดีเซลต้องมีคุณสมบัติในการจุดระเบิดที่เร็ว เพื่อให้เกิดการเผาไหม้ได้ง่ายและปลดปล่อยพลังงานออกมาได้เต็มที่ โดยก๊าซร้อนและความดันสูงที่ได้จากการเผาไหม้จะขยายตัวและดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง พร้อมกับขับเคลื่อนรถยนต์ไปข้างหน้า4) ก๊าซร้อนที่หมดพลังงานแล้วจะถูกขับออกไปในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นอีกครั้ง ก่อนที่อากาศจะถูกดึงเข้ามาอีกครั้งและเริ่มขั้นตอนที่ 1 ใหม่ ฮั่นแน่เริ่มเดากันได้แล้วใช่มั๊ยครับว่า […]

โดย บำรุง สูงเนิน HIGHLIGHTS เป้าหมายที่จับต้องได้เป็นสิ่งที่สำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยี ต้องถูกทำขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนแรกของโปรเจ๊ก การวิเคราะห์ความอ่อนไหวสมควรถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มโอกาสสำเร็จ ผลลัพธ์ที่ได้จะบ่งบอกแนวโน้มของหนทางที่ถูกต้องและสามารถลดขนาดของหุบเขาเแห่งความตายได้ ก้าวที่หนึ่ง: กำหนดโจทย์และเป้าหมายที่จับต้องได้ เพื่อที่จะทำให้แน่ใจว่าโปรเจ๊กที่กำลังถูกพัฒนามีโอกาสสำเร็จสูงขึ้น การกำหนดโจทย์และเป้าหมายที่จับต้องได้ตั้งแต่ขั้นตอนแรกของโปรเจ๊กนั้น เป็นสิ่งที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ โดยปกติแล้วเป้าหมายจะถูกกำหนดในเชิงรูปแบบของกำไรหรือรายได้กลับเข้าสู่องค์กร จุดที่สำคัญคือ เราจำเป็นต้องแปรความผลกำไรให้นำไปสู่เป้าหมายในเชิงปริมาณที่ระบุและวัดได้ เช่น เงินลงทุนมากสุดที่เป็นไปได้ เป็นต้น เพื่อสร้างกรอบที่ชัดเจนในขั้นตอนต่อไป ก้าวที่สอง: วิเคราะห์ความอ่อนไหว หลักจากกำหนดกรอบอย่างชัดเจนในข้อแรก การนำการวิเคราะห์ความอ่อนไหว (Sensitivity analysis) มาประยุกต์ใช้จะทำให้สามารถระบุถึงพื้นที่ความเป็นไปได้เพื่อที่ทำให้โปรเจ๊กมีความสำเร็จ โดยขั้นตอนนี้จำเป็นต้องมีการใช้ข้อมูลเบื้องต้นจากการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการเป็นจุดเริ่มต้น และใช้ข้อมูลเชิงวิศวกรรมที่มีความเชื่อมั่นเพียงพอร่วมในการวิเคราะห์ เช่น การออกแบบที่สามารถใช้งานได้ในระดับโรงงานพาณิชย์ ก้าวที่สุดท้าย: ผลลัพท์ทั้งหมดที่เป็นไปได้เพื่อที่ทำให้โปรเจ๊กสำเร็จ ผลลัพท์สุดท้ายเป็นสิ่งสำคัญที่สามารถช่วยกำหนดกรอบอย่างชัดเจนว่าในช่วงเริ่มแรกของโปรเจ๊กลักษณะความเป็นไปได้ควรจะแสดงผลออกมาในแนวทางใด ลงทุนในลักษณะไหน ต้องใช้งบประมาณเท่าไหร่ในแต่ละขั้นตอน ตัวอย่างกรณีศึกษา: การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา เราสามารถจะกำหนดลักษณะสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์โดยอาศัยการผ่านกระบวนการข้างต้นได้ดังนี้ ก้าวแรกทางนักวิจัยทำการสกรีนหาความเป็นไปได้เบื้องต้นของลักษณะสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาในระดับห้องปฏิบัติการ ควบคู่กับทีมงานที่กำหนดทิศทางธุรกิจตลอดจนผู้เชี่ยวชาญทางด้านวิศวกรรมขยายขนาดถึงโรงงานพาณิชย์ จากนั้นนำการวิเคราะห์ความอ่อนไหวมาใช้เพื่อหาเงื่อนไขความเป็นไปได้ต่างๆโดยที่โครงการยังอยู่ในกรอบของเงินลงทุนเพื่อให้การพัฒนาได้กำไรที่น่าพอใจคืนสู่บริษัท สุดท้ายผลที่ออกมาได้คือลักษณะสมบัติที่เป็นไปได้ของตัวเร่งปฏิกิริยาในเชิงเคมี เชิงกายภาพ ในระดับโรงงานพาณิชย์จะถูกกำหนดและส่งกลับไปกำหนดกรอบความเป็นไปได้ในขณะที่ทำการพัฒนาระดับห้องปฏิบัติการ ABOUT THE AUTHOR บำรุง สูงเนิน Content Leader ของสมาคม TIChE อ้างอิง (Reference) […]

โดย บำรุง สูงเนิน HIGHLIGHTS การลงทุนการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการจนถึงโรงงานสาถิตอาจจะยังมีความจำเป็นในการทำเทคโนโลยีใหม่ จุดสำคัญที่หลีกเลี่ยงยากของการพัฒนาเทคโนโลยีคือ “หุบเขาแห่งความตาย” เราไม่สามารถหลีกเลี่ยง “หุบเขาแห่งความตายได้” แต่เราสามารถทำให้มัน “น้อยลง” ได้ กระบวนการพัฒนาเทคโนโลยีโดยทั่วไปในระดับอุตสาหกรรม ในหลายๆปีที่ผ่านมา บริษัทที่พยายามผันตัวเองจากผู้นำเข้าเทคโนโลยีมาเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยี เพื่อตอบโจทย์ความต้องการของลูกค้าที่เปลี่ยนไปนั้น เกิดขึ้นมากมายแม้ในประเทศไทย ในหลายๆอุตสาหกรรมที่พยายามประยุกต์ใช้วิธีการต่างๆ เช่น การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เพื่อลดต้นทุนหรือสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ปกติแล้วกระบวนการสร้างเทคโนโลยีใหม่ๆ ในอุตสาหกรรมถูกเริ่มในงานวิจัยโดยถูกทดลองในระดับห้องปฏิบัติการ (Laboratory-scale experiment) ซึ่งมีความคล่องตัวและอิสระสูง (High freedom of design) ในการปรับแต่งอุปกรณ์เพื่อหาวิธีการเบื้องต้น (Screening) ในการดำเนินงานใหม่ๆ เช่น สูตรของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ที่เป็นไปได้ (Possible catalyst recipes) หรือ สภาพหรือเงื่อนไขใหม่ที่เป็นไปได้ (Possible operating conditions) อีกทั้งยังมีการลงทุนที่ต่ำ (Low accumulative investment) หลังจากผ่านการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการ งานวิจัยจะถูกส่งต่อไปยังโรงงานนำร่อง (Pilot plant) หรือโรงงานสาธิต (Demonstration plant) เพื่อจำลองลักษณะและวิธีการที่สำคัญต่างๆให้มีความใกล้เคียงการผลิตในระดับโรงงานพาณิชย์ […]

โดย วีรยุทธ เลิศบำรุงสุข HIGHLIGHTS สิ่งที่สนใจขึ้นกับเวลาหรือไม่เป็นตัวกำหนดว่าระบบอยู่ที่สถานะคงตัวหรือไม่คงตัว ปัญหาที่สถานะไม่คงตัว ในเชิงคณิตศาตร์จะเกี่ยวข้องปัญหาสมการเชิงอนุพันธ์ ในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมเคมี บ่อยครั้งก่อนจะทำการแก้ปัญหา มักจะต้องมีการกำหนดสมมติฐานเบื้องต้น และสมมติฐานหนึ่งที่มักกำหนดก็คือ กำหนดให้ระบบอยู่ที่สถานะคงตัว (steady state) หรือก็คือระบบไม่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา เช่นไม่มีการสะสมของมวล สมมติฐานนี้น่าจะเป็นสมมติฐานที่คุ้นชิน จนอาจมองข้ามถึงความหมายไป เอ๊ะ…แล้วถ้าระบบไม่อยู่ที่สถานะคงตัว (unsteady หรือ dynamic state) ล่ะ!!! หมายถึงอะไร ในบทความนี้เราจะมาทบทวนความเข้าใจถึงความหมายของ ระบบที่สถานะคงตัว (steady state) และสถานะไม่คงตัว (unsteady state) กัน ความหมายของสถานะคงตัวและสถานะไม่คงตัว    (ในเชิงกายภาพ) ในการอธิบายความหมายดังกล่าว เราจะมาดูผ่านตัวอย่างง่ายๆ ของระบบถังน้ำดังรูปที่ 1 สมมติว่าเราสนใจที่จะดูผลของอัตราการไหลของสายน้ำขาเข้า (Fi) ที่มีต่อระดับน้ำ (h) หากเราเริ่มเปิดน้ำให้ไหลเข้าสู่ถังน้ำเปล่าด้วยอัตราการไหลคงที่ค่าหนึ่ง จะเกิดการสะสมของมวลน้ำขึ้นภายในถัง ส่งผลให้ระดับน้ำค่อยๆ เพิ่มขึ้น แต่เนื่องจากในที่นี้สายน้ำขาออกมีการไหลอย่างอิสระ (เช่น ไม่มีการติดตั้งปั๊มที่ตำแหน่งสายขาออก เป็นต้น) ดังนั้น อัตราการไหลของสายขาออกจากช่องเปิดที่ระดับก้นถังจะขึ้นอยู่กับระดับน้ำภายในถัง ตามกฏการเปลี่ยนรูปของพลังงานศักย์หรือระดับน้ำเป็นพลังงานจลน์หรืออัตราการไหล […]

โดย Nattapong Pongboot HIGHLIGHTS เลขออคเทนที่ต่างกันมีผลต่อการทำงานของเครื่องยนต์แก๊ซโซลีน กระบวนการเพิ่มเลขออคเทนสามารถเพิ่มออคเทนของน้ำมันเบนซินให้สูงพอที่จะใช้กับเครื่องยนต์แก๊ซโซลีนได้ เลขออคเทนและหลักการทำงานของเครื่องยนต์แก๊ซโซลีน เครื่องยนต์แก๊ซโซลีน (Gasoline Engine) ที่เราใช้กันอยู่ทั่วไปนั้นเป็นเครื่องยนต์ 4 จังหวะ โดยเชื้อเพลิงที่ใช้ก็คือน้ำมันเบนซิน หรือแก๊ซโซลีน (Gasoline) ที่เราคุ้นเคยกันนั่นเอง โดยขั้นตอนการทำงานของเครื่องยนแก๊ซโซลีนประกอบด้วย 4 ขั้นตอนดังนี้ หลักการทำงานของเครื่องยนต์แก๊ซโซลีน 4 จังหวะ (ที่มา Britannica.com) 1. ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลง อากาศที่ถูกผสมกับน้ำมันเบนซิน จะถูกดึงเข้ามาในห้องเผาไหม้เนื่องจากความดันของห้องเผาไหม้จะลดลง จากการขยายตัวของลูกสูบ2. อากาศและน้ำมันเบนซินจะถูกบีบอัดเพื่อให้มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้น เพื่อให้ง่ายต่อการจุดระเบิด ขั้นตอนนี้มีความสำคัญมากๆ น้ำมันเบนซินต้องห้ามเกิดการจุดระเบิดในจังหวะที่บีบอัด มิเช่นนั้นจะเกิดอาการที่เรียกว่าเครื่องยนต์น็อค (Engine Knock) เพราะน้ำมันเบนซินที่ถูกเผาไหม้จะเกิดการขยายตัว แล้วต้านกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบที่กำลังเคลื่อนที่ขึ้น3. เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นถึงจุดสูงสุด น้ำมันเบนซินและอากาศจะถูกจุดระเบิดด้วยหัวเทียน (Spark Plug) เพื่อให้เกิดการเผาไหม้และปลดปล่อยพลังงานออกมากลายเป็นก๊าซร้อนและความดันสูง ที่พร้อมจะใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์ออกมา โดยก๊าซร้อนจะขยายตัวและดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง พร้อมกับขับเคลื่อนรถยนต์ไปข้างหน้า4. ก๊าซร้อนที่หมดพลังงานแล้วจะถูกขับออกไปในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นอีกครั้ง ก่อนที่น้ำมันเบนซินและอากาศจะถูกดึงเข้ามาอีกครั้งและเริ่มขั้นตอนที่ 1 ใหม่ ฮั่นแน่เริ่มเดากันได้แล้วใช่มั๊ยครับว่า ว่าเลขออคเทนมีไว้ทำไมกันแน่ !! เลขออคเทนมีไว้บ่งบอกคุณสมบัติในการต้านการจุดระเบิดก่อนเวลาอันควรของน้ำมันเบนซินนั่นเองครับ!! […]

โดย วิรุฬห์ ตัณฑะพานิชกุล HIGHLIGHTS การวาดแบบทางวิศวกรรม (P&ID) มีความสำคัญ ควรทำให้สื่อถึงการทำงานที่ถูกต้อง การออกแบบอุปกรณ์ในโรงงาน ต้องคำนึงถึงการออกแบบอุปกรณ์ภายใน (internals) เสมอ การออกแบบอุปกรณ์ในโรงงาน ต้องคำนึงถึงความสะดวกในการทำงานของผู้ปฏิบัติงานด้วย ตอนช่วงนึงที่ผมไปทำงานที่อเมริกา รุ่นพี่ในบริษัทขายเทคโนโลยีโรงกลั่นน้ำมันของอเมริกา เล่าว่ามีลูกค้าเจ้าหนึ่งต้องการทำระบบถังแยกน้ำ(ความหนาแน่นสูง)ออกจากน้ำมัน(ความหนาแน่นต่ำ) โดยใช้ Bootleg ในการรวบรวมน้ำที่ติดมากับน้ำมัน แต่ดันวาดแบบทางวิศวกรรม (P&ID) โดยไม่ใส่ใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจริงในถัง ทำให้ออกแบบวางตำแหน่ง bootleg พลาด พอลงมือสร้างถังเลยไม่สามารถแยกน้ำออกจากน้ำมันได้จริง และทำให้น้ำติดปะปนไปกับผลิตภัณฑ์น้ำมันจน off-spec ขายของไม่ได้ #แล้วการออกแบบ horizontal oil-water separator ที่มี bootleg ควรคำนึงถึงอะไรบ้าง? 1. ขาเข้าควรอยู่ชิดฝั่งใดฝั่งนึงของ drum และต้องวางขาออกอีกฝั่งให้ห่างจากขาเข้าที่สุด เพื่อให้มีระยะเวลา (residence time) เพียงพอที่หยดเล็กๆของน้ำจะแยกตัวออกมาจากน้ำมันได้ทัน ก่อนที่น้ำมันจะถูกดึงออกที่ขาออก2. จากการเข้าใจปรากฏการณ์ข้างต้น ทำให้ทราบว่าต้องออกแบบให้เจอขาออก bootleg อยู่ก่อนที่จะเจอขาออกของน้ำมัน นั่นหมายความว่า ถ้าขาเข้าอยู่ฝั่งซ้ายสุด ฝั่งขวาต้องเจอ bootleg ก่อนเพื่อแยกน้ำ […]