การศึกษาพฤติกรรมการรั่วไหลและการลดความเข้มข้นจากการรั่วไหลของแอมโมเนียโดยใช้การระบายอากาศเชิงกลในห้องเครื่องระบบทำความเย็นที่ใช้สารแอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นในโรงงานผลิตน้ำแข็งหลอด
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ระบบทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้สารทำความเย็นแบบแอมโมเนียมีการรั่วไหลบ่อยครั้ง อุบัติเหตุจากรั่วสร้างปัญหาความเป็นพิษต่อระบบการหายใจและก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยของประชาชนจำนวนมาก กฎหมายของกระทรวงอุตสาหกรรมมีข้อกำหนดเรื่องการระบายอากาศสำหรับสภาวะฉุกเฉินไว้ แต่ข้อกำหนดเมื่อเปรียบเทียบกับ มอก. หรือ มาตรฐาน IIAR แล้ว พบว่ามีความแตกต่างกันงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อหาวิธีการในการประเมินความเหมาะสมของการระบายอากาศในสภาวะฉุกเฉินของห้องเครื่องระบบทำความเย็นที่ใช้แอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แบบจำลองนี้ สามารถวิเคราะห์อัตราการรั่วไหลในสภาวะพลศาสตร์ (Transient state) ตามหลักการระบายอากาศแบบ ACGIH ผลการวิเคราะห์พบว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอแอมโมเนีย มีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงแบบ Exponential เนื่องจากพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงที่วิเคราะห์มาจาก Natural logarithm function ในการ buildup ค่าความเข้มข้นของไอแอมโมเนีย เมื่อพิจารณาปัจจัยร่วมระหว่างความดันของระบบและขนาดรูรั่ว พบว่าเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของขนาดรูรั่ว ก็จะส่งผลต่ออัตราการรั่วไหลที่แตกต่างกันมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ Buildup stage ส่งผลอย่างมากต่อความเร็วในการตอบสนองของ ammonia detector และ Purging stage มีความสำคัญในช่วงการระบายแอมโมเนียแบบฉุกเฉิน เพื่อทำให้คนมีเวลาหนีออกจากพื้นที่ได้นานมากขึ้น มีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้น การวิเคราะห์ สภาวะพลศาสตร์ (Transient state) และการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ ช่วยทำให้ประเมินเวลาที่ใช้สำหรับการ purging และตรวจสอบสภาพการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของไอแอมโมเนียได้ ความเข้มข้นเริ่มต้นและสภาพการผสมของอากาศในห้องเครื่อง ส่งผลต่อระยะเวลาในการ purging ถ้าความเข้มข้นเริ่มต้นสูง หรือสภาพการผสมของอากาศในห้องเครื่องไม่ดี ส่งผลทำให้ต้องใช้เวลามากขึ้น ปริมาณการหมุนเวียนอากาศ (air change) สำหรับสภาวะฉุกเฉิน ส่งผลต่อระยะเวลาในการ purging ถ้าปริมาณการหมุนเวียนอากาศสูง ทำให้ลดเวลาในการ purging ได้อย่างมีนัยสำคัญ และเทคนิคในการทำ dynamic simulation ของงานวิจัยนี้จะเป็นเครื่องมือช่วยที่สำคัญในการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอแอมโมเนียต่อเวลา และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับขนาดห้องเครื่องที่มีขนาดแตกต่างกันต่อไปได้ กรณีศึกษาในงานวิจัยนี้เป็นห้องเครื่องขนาดปริมาตร 2,475 ลูกบาศก์เมตร และพิจารณาที่ช่วงความเข้มข้นในช่วง 0 เป็น 50 ส่วนในล้านส่วนเป็นหลัก โดยพบว่า 1) ในสภาวะการระบายอากาศแบบ Buildup กรณีเมื่อขนาดรูรั่วไหลเพิ่มขึ้นจาก 1 มิลลิเมตรเป็น 4 มิลลิเมตร อัตราการรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นเป็น 16 เท่า, กรณีความดันในระบบทำความเย็นสูงขึ้นจาก 1,400 กิโลปาสคาล เป็น 1,600 กิโลปาสคาล ที่ขนาดรูรั่วไหลคงที่จะทำให้อัตราการรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นเป็น 35%, กรณีค่าความเข้มข้นเพิ่มขึ้นจาก 0 – 50 ส่วนในล้านส่วน ที่รูรั่วขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2, 3, 4 มิลลิเมตร ต้องใช้เวลา 15.25, 6.77, 3.81 วินาที ตามลำดับ และพบว่า 2) ในสภาวะการระบายอากาศแบบ Purging กรณีความเข้มข้นเริ่มต้น 35, 40, 45, 50 ส่วนในล้านส่วน และต้องการลดความเข้มข้นลงมาเท่ากับ 25 ส่วนในล้านส่วน ต้องใช้เวลา 1.68, 2.35, 2.94, 3.47 นาที ตามลำดับ, กรณีใช้การระบายอากาศแบบฉุกเฉิน 30 ACH เพื่อลดความเข้มข้นจากระดับ 35 ส่วนในล้านส่วนสู่ 25 ส่วนในล้านส่วน โดยใช้ค่า K = 1, 1.5, 2.5 ต้องใช้เวลา 0.67, 1.01, 1.68 นาที ตามลำดับ, กรณีลดความเข้มข้นเริ่มต้นจาก 35 ส่วนในล้านส่วนสู่ 25 ส่วนในล้านส่วน โดยใช้ค่าการระบายอากาศแบบฉุกเฉิน 3 (กฎกระทรวงฯ), 10.8 (มอก.), 20, 25, 30, 35, 40 ACH ต้องใช้เวลา 16.82, 4.67, 2.52, 2.02, 1.68, 1.44, 1.26 นาที ตามลำดับ
Article Details
เอกสารอ้างอิง
Welch J. Future trends in ammonia refrigeration design. In: ASME 2009 Citrus Engineering Conference (CEC2009); 19 Mar 2009; Lake Alfred (FL). USA. Paper No.: CEC2009-5504.
Sinyagovsky A, Kornilov I, Kotlyar L. Ammonia refrigeration systems: company innovation practice. In: 6th IIR International Conference on Ammonia and CO2 Refrigeration Technologies; Apr 2015. Ohrid, Macedonia.
Cholik A, Ruhyat N, Novianto S. Performance evaluation of ammonia refrigeration systems in a texturizing plant. International Journal of Innovation in Mechanical Engineering and Advanced Materials. 2024;6(3):161–172.
Liu Y, Harikrishnan B, Kolluru R, Mastorakos E. Computational fluid dynamics simulation of ammonia leakage scenarios during ship-to-ship bunkering. Ocean Engineering. 2024; 312: 119136.
Kocsis Z, Dobor J, Kóródi G, Kuk E. Industrial safety analysis of accidents involving ammonia, with special regard to cold-storage facilities. Academic and Applied Research in Military and Public Management Science. 2015;14(3):273–284.
Kocsis Z, Dobor J, Kóródi G, Kuk E. Industrial safety analysis of accidents involving ammonia, with special regard to cold-storage facilities II. Academic and Applied Research in Military and Public Management Science. 2016;15(1): 37–49.
Pachai AC. Ammonia Safety by Design and Maintenance. IIR Bull. 2010; 2010-1.
Biscotti PS, Reinheimer MA, Scenna NJ. A risk-based design of ammonia refrigeration systems in food manufacturing plants. Latin American Applied Research - An International Journal. 2019;49(1): 55 –60
Rosa AC, de Souza IT, Terra A, Hammad AWA, Di Gregório LT, Vázquez E, et al. Quantitative risk analysis applied to refrigeration’s industry using computational modeling. Results in Engineering. 2021;9: 100202.
Nakyai T, Phatrabuddha S, Homsri P, Phatrabuddha N. Risk assessment of ammonia leakage by fault tree analysis: case study in the ice manufacture, Chonburi province. F1000Research. 2025;14:192. เข้าถึงได้จาก: https://doi.org/10.12688/ f1000research. 159905.1 [เข้าถึงเมื่อ 10 มีนาคม 2025].
Luo C, Zhao Y, Xu K, Liu L, Wang C, Zhang Y, et al. Study on the regularity of ammonia-related refrigeration accidents in China from 2010 to 2020.International journal of environmental research and public health. 2022;19(14):8230.
Nashira A, Nugrahani AP, Rahmah AU, Cahyono T. Quantitative risk assessment of ammonia release from storage tanks using RISKCURVES software. Engineering Proceedings. 2025;84:80.
Mansor Ali MX, Juhari ML, Arifin K, Abas A, Don Ramli DR, Zulkifli SS, et al. Ammonia leakage and safety research: a century of progress, present risks, and future directions through a bibliometric lens. Paper Asia. 2025;41(3b):355–373. เข้าถึงได้จาก: https://doi.org/10.59953/paperasia.v41i3b. 500.
กระทรวงอุตสาหกรรม. กฎกระทรวงกำหนดมาตรการความปลอดภัยเกี่ยวกับระบบทำความเย็นที่ใช้แอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นในโรงงาน พ.ศ. 2554. ราชกิจจานุเบกษา. 2554; เล่ม 128 (ตอนที่ 25 ก); 11 เม.ย. 2554.
สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม. มอก. 3023–2563 ระบบการทำความเย็นแอมโมเนียแบบอัดไอ. กรุงเทพฯ: สมอ.; 2563.
International Institute of Ammonia Refrigeration (IIAR). ANSI/IIAR 2-2008 (with Addendum B, 2012): Equipment, design, and installation of closed-circuit ammonia mechanical refrigerating systems. Arlington (VA): IIAR; 2012.
