Gravity Flow Simulation

การไหลโดยแรงโน้มถ่วง หรือ gravity flow เป็นโจทย์ที่ยากกว่า pump flow ซึ่งอัตราการไหลค่อนข้างคงที่ แต่ gravity flow จะขึ้นอยู่กับ static head ซึ่งผันแปรตลอดเวลา นั่นคือระดับในถังลดลงเมื่อมีการไหลออก..เมื่อระดับลดก็คือ static head ลดทำให้อัตราการไหลลดลง..ตอนเรียนเราก็ไม่ค่อยสนใจวิชา fluid mechanic..integrate..differentiate..ก็คืนอาจารย์หมดแล้ว  แต่เรามีเครื่องมือช่วยคำนวณนั่นคือ excel เราสามารถแบ่งการคำนวณเป็นช่วงๆที่ซ้ำๆกันได้ (iteration)

จากโจทย์หน่วยปฏิบัติการถามมา การใช้ hose 2" หรือ 3" ในการ transfer product ด้วย gravity flow จะใช้เวลาเท่าไร?
1 ถัง iso tank diameter 180 cm, แบ่งพิจารณา step ละ 30 cm ได้  6 step (6 iteration)
2 trial error หา flow rate ซึ่งทำให้ friction loss เท่ากับ static head
3 หาเวลาของแต่ละ step = (step n volume - step n+1 volume) / step n flow rate
   (volume ของแต่ละ step ได้จาก tank dipping table หรือการคำนวณ)
4 ทำซ้ำ 2-3 จนครบ  6 step
5 รวมเวลาแต่ละ step เป็นเวลา transfer time

Hose 2" จะใชัเวลาประมาณ 59 นาที และ  hose 3" ะใชัเวลาประมาณ 24 นาที
ถ้าต้องการละเอียดมากก็แบ่ง step ให้มากขึ้น

Siphon Breaker

มีโอกาศออกแบบใช้งานระบบ Siphon อยู่ 2 case
Case แรกเป็นระบบทำน้ำสะอาดใช้ในรีสอร์ท โดยมีถังพักน้ำดิบ ปั๊มและถังกรองตั้งอยู่บนดินและถังน้ำสะอาดอยู่ใต้ดิน เมื่อถังใต้ดินเต็ม ปั๊มจะหยุดทำงาน แต่การไหลไม่หยุดเนื่องจากเกิด gravity flow จึงต้องแก้ไขโดยใส่ Siphon ระหว่างถังกรองใบสุดท้ายกับถังใต้ดิน เมื่อป๊มหยุดทำงานแรงดันที่ส่วนบนของ Siphon จะต่ำกว่าบรรยากาศ check valve จะเปิดให้อากาศไหลเข้าทำให้ การไหลขาดตอนไป check valve ตัวนี้ทำหน้าที่เป็น Siphon breaker

 Case ที่สองเป็นถังพักน้ำของระบบ scrubber เป็นถัง fiberglass ขนาด 10 m3 ไม่มีoverflow connection เตรียมไว้ให้ จึงออกแบบเป็น Siphon drain ตอนแรกไม่ได้ติดตั้ง Siphon breaker เพราะคิดว่า overflowไม่น่าจะไหลเต็มท่อ 3" ต่อมาลูกน้องแจ้งว่าน้ำไหลออกหมดถังไม่สามารถหยุดได้ จึงต้องใส่ siphon breaker valve