การออกแบบและประเมินสมรรถนะระบบอบแห้งสุญญากาศแบบหัวฉีดน้ำ
พยุงศักดิ์ บุญสิทธิ์
วิทยานิพนธ์ (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต (สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน)) มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. 245 หน้า.
2545
บทคัดย่อ
ส่วนที่ 1 ทดสอบปั๊มหัวฉีดน้ำเพื่อเลือชุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับใช้ในการทดสอบการอบแห้ง ซึ่งผลจากการทดสอบพบว่าชุดที่เหมาะสมที่สุดคือปั๊มหัวฉีดที่มีค่าระยะห่างจากปลายหัวฉีดถึงคอคอดเท่ากับ 72 มิลลิเมตร ความยาวคอคอดเท่ากับ 381 มิลลิเมตร ซึ่งสามารถสร้างสุญญากาศได้สูงสุดที่ตำแหน่งใกล้ทางท่อดูดประมาณ 3 kPa.abs (-94.5 kPa)และสูงสุดในถังอบแห้งประมาณ 17 kPa.abs (-80kPa)มีค่าประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 14.25% ที่แรงดันน้ำ 276 kPa ค่าสัดส่วนเชิงปริมาตรของอากาศต่อน้ำเท่ากับ 1.33 และค่าสัดส่วนการอัดเท่ากับ 1.66 และความดันทางออกเท่ากับความดันของบรรยากาศทั้งนี้ค่าประสิทธภาพสูงสุดที่ได้จริงจะมีค่าน้อยกว่าที่คำนวณได้ตามทฤษฎีประมาณ 47%
ส่วนที่ 2 จำลองเหตุการณ์ของระบบเพื่อการศึกษาอิทธิพลของตัวแปรบางตัวที่มีต่อสมรรถนะของเครื่องอบแห้งในอัตราของการระเหยน้ำคงที่ โดยการทดสอบการระเหยน้ำจากถาด น้ำที่วางอยู่ภายในถังอบแห้งเป็นเวลา 1 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิอากาศภายในถัง 40 50 60 และ 70 °C และความดัน 4 ตำแหน่งในช่วงระหว่างความดันของบรรยากาศและ-80kPa ซึ่งจะแสดงสมรรถนะของเครื่องอบแห้งในรูปของ MER (Moisture Extraction Rate) และ SMER (Specific Moisture Extraction Rate) พบว่า MER และ SMER มีค่าขึ้นอยู่กับสภาวะที่ทดสอบ และจากผลการทดสอบพบว่าตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อค่า MER และ SMERมากที่สุด คือ อุณหภูมิอากาศภายในถัง รองลงมาคือปริมาณอากาศที่ไหลผ่านถัง ส่วนค่าความดันและความเร็วอากาศภายในถังจะมีผลต่อค่า MER และ SMER น้อยมากเมื่อเทียบกับผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
ส่วนที่ 3 ทดสอบการอบแห้งผลผลิตตัวอย่างเพื่ศึกษาแนวโน้มเปรียบเทียบกับการทดสอบการระเหยของถาดน้ำ โดยการอบแห้งตะไคร้ที่อุณหภูมิ 60 และ 70°Cความดันทั้ง 4 ค่า ที่แรงดันน้ำเท่ากับ 276 kPa พบว่าแนวโน้มการอบแห้งจะเป็นทิศทางเดียวกับการทดสอบการระเหยน้ำในถาด โดยที่ความแตกต่างของค่า MER และ SMER ระหว่างการอบแห้งตะไคร้กับการทดสอบการระเหยจากถาดน้ำที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน คือที่ 60°C การอบแห้งตะไคร้มีค่า MER และ SMER เฉลี่ยสูงประมาณ 24 และ 15% และที่ 70°Cมีค่าเฉลี่ยสูงกว่าประมาณ 25 และ 27% ตามลำดับ
และการศึกษาความเป็นไปได้ในการนำไปใช้งานโดยการทดสอบการอบแห้งลำใยที่อุณหภูมิ 70°C เปรียบเทียบกับเครื่องอบแห้งของ วิวัฒน์ คล่องพาณิช (2533) ซึ่งสามารถอบแห้งลำใยสดได้ครั้งละไม่เกิน 100 kg เพื่อหาราคาขายต่อกิโลกรัมสำหรับลำไยที่ผ่านการอบแห้งด้วยระบบอบแห้งสุญญากาศ โดยการกำหนดระยะเวลาการคืนทุน 1.5ปี พบว่าการกำหนดราคาขายต่อกิโลกรัมจะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งาน ซึ่งราคาขายต่อกิโลกรัมเมื่ออบแห้งลำไยที่ความดัน –80 –53 –27 และ 0 kPa เท่ากับ 100 93 74 และ 79 บาท ตามลำดับ ซึ่งยังมีค่าสูงอยู่เมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งด้วยเครื่องอบแห้งของวิวัฒน์ซึ่งเท่ากับ 66.5 บาท และหากนำเครื่องอบแห้งระบบสุญญากาศแบบหัวฉีกน้ำไปประยุกต์ใช้กับโรงงานที่มีแหล่งน้ำเหลือทิ้งแรงดันสูงแล้ว จะสามารถลดราคาขายลงมาได้อยู่ที่ประมาณ 45 บาทต่อกิโลกรัม