บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf ·...

15
บทที3 วิธีการดําเนินงานวิจัย ในการศึกษาการอบแหงเสนอุดงญี่ปุโดยทําการทดลองอบแหงเสนอุดงญี่ปุแลวนํามาวิเคราะหหาคาสัมประสิทธิ์การแพรความชื้นโดยรวม และคาคงที่ของการอบแหง จากรูปแบบสมการจลนศาสตรของการอบแหงทางทฤษฎี กึ่งทฤษฎี และเอมไพริคัล และ ทําการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิและความเร็วไอน้ํารอนยวดยิ่งที่มีผลตอจลนศาสตรการ อบแหง และคุณภาพของเสนอุดงญี่ปุพรอมสรางแบบจําลองเพื่อทํานายพลังงานที่ใชใน การอบแตละสภาวะ โดยมีรายละเอียดดังนี3.1 อุปกรณและเครื่องมือที่ใชในการทดลอง 1. เครื่องอบแหงดวยไอน้ํารอนยวดยิ่งแบบชั้นบาง (รูป .1) 2. เครื่องชั่งน้ําหนักความละเอียด 0.001 กรัม ยี่หอ Satorius รุCP323S (รูป .2) 3. อุปกรณวัดความเร็วลมแบบลวดความรอนยี่หอ Veloci CALC Plus รุ471 (รูป .3) 4. ตูอบลมรอน (Hot Air Oven) ยี่หอ WBT Binder รุFD with R3-Controller (รูป .4) 5. เครื่องวัดสียี่หอ Hunter Lab รุColor Quest XE (รูป .5) 6. เครื่องวัดเนื้อสัมผัส (Texture Analyzer ) รุTA.XT2i (รูป .6) 7. เครื่องวัดคา Water Activity รุtesto 650 (รูป .7) 3.2 ขอกําหนดในการทดลอง 1. ใชเสนอุดงญี่ปุนที่ผลิตมาจากผูผลิตเดียวกันคือ บริษัท ยูไนเต็ดฟลาวมิลล จํากัด 2. เสนอุดงญี่ปุนจะมีขนาดเสนผานศูนยกลางอยูที2.5 – 3 มิลลิเมตร และในการ ทดลองจะถูกตัดใหมีความยาว 12 เซนติเมตรเทากัน สวนความชื้นเริ่มตนของเสน อุดงญี่ปุนจะอยูในชวง 43 – 46 % มาตรฐานแหง

Transcript of บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf ·...

Page 1: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

บทท 3 วธการดาเนนงานวจย

ในการศกษาการอบแหงเสนอดงญปน โดยทาการทดลองอบแหงเสนอดงญปน

แลวนามาวเคราะหหาคาสมประสทธการแพรความชนโดยรวม และคาคงทของการอบแหง จากรปแบบสมการจลนศาสตรของการอบแหงทางทฤษฎ กงทฤษฎ และเอมไพรคล และทาการศกษาอทธพลของอณหภมและความเรวไอนารอนยวดยงทมผลตอจลนศาสตรการอบแหง และคณภาพของเสนอดงญปน พรอมสรางแบบจาลองเพอทานายพลงงานทใชในการอบแตละสภาวะ โดยมรายละเอยดดงน 3.1 อปกรณและเครองมอทใชในการทดลอง

1. เครองอบแหงดวยไอนารอนยวดยงแบบชนบาง (รป ก.1) 2. เครองชงนาหนกความละเอยด 0.001 กรม ยหอ Satorius รน CP323S (รป ก.2) 3. อปกรณวดความเรวลมแบบลวดความรอนยหอ Veloci CALC Plus รน 471 (รป

ก.3) 4. ตอบลมรอน (Hot Air Oven) ยหอ WBT Binder รน FD with R3-Controller (รป

ก.4) 5. เครองวดสยหอ Hunter Lab รน Color Quest XE (รป ก.5) 6. เครองวดเนอสมผส (Texture Analyzer ) รน TA.XT2i (รป ก.6) 7. เครองวดคา Water Activity รน testo 650 (รป ก.7)

3.2 ขอกาหนดในการทดลอง 1. ใชเสนอดงญปนทผลตมาจากผผลตเดยวกนคอ บรษท ยไนเตดฟลาวมลล จากด 2. เสนอดงญปนจะมขนาดเสนผานศนยกลางอยท 2.5 – 3 มลลเมตร และในการ

ทดลองจะถกตดใหมความยาว 12 เซนตเมตรเทากน สวนความชนเรมตนของเสนอดงญปนจะอยในชวง 43 – 46 % มาตรฐานแหง

Page 2: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

25

3.3 วธการทดลอง 3.3.1 วธการทดลองเพอศกษาจลนศาสตรการอบแหง

1. เดนเครองอบแหงแบบไอนารอนยวดยงกอนใสตวอยาง เพอใหไดอณหภมคงท ท 110 + 2 0C และปรบความเรวของไอนารอนยวดยงไปท 4 m/s

2. นาเสนอดงญปนสดมาตดใหมความยาวเสนละ 12 เซนตเมตรจานวน 7 เสนนามาชงนาหนก แลวมาวางบนตะแกรงและใสในเครองอบแหงแบบไอนารอนยวดยง หลงจากนนนาตวอยางออกมาชงนาหนกเมอถงเวลา พรอมกบนาเสนอดงสดญปน 7 เสนทชงนาหนกแลวแลวใสเขาไปใหม โดย 10 นาทแรกเวลาทจะนาออกมาคอ 2, 4, 7 และ 10 นาท หลงจาก 10 นาท เวลาทถกนาออกมาจะเพมขนทก ๆ 5 นาท จนความชนของเสนอดงญปนมคาประมาณ 14% มาตรฐานแหง โดยทาการบนทกอณหภมไอนารอนยวดยงทกครงกอนนาเสนอดงออกมาจากเครอง

3. นาเสนอดงญปนอบแหงทนาออกมาแตละชวงเวลาไปหานาหนกแหง โดยอบในตอบลมรอน( Hot Air Oven ) ทอณหภม 103 0C เปนเวลา 72 ชวโมง

4. ทาการทดลองเชนเดยวกบขอ 1 – 3 แตเปลยนอณหภมไอนารอนยวดยงเปน 120, 130 และ 1400C ทความเรวไอนารอนยวดยง 4, 3 และ 2 m/s แตละการทดลองทา 5 ซา รวมแลวทาการทดลองทงหมด 60 การทดลอง

3.3.2 วธการทดลองเพอหาอณหภมอนเวอรชน

1. เดนเครองอบแหงแบบไอนารอนยวดยงกอนใสตวอยาง เพอใหไดอณหภมคงท ท 120 + 2 0C และปรบความเรวของไอนารอนยวดยงไปท 4 m/s

2. นาเสนอดงญปนสดมาตดใหมความยาวเสนละ 12 เซนตเมตรจานวน 7 เสนนามาชงนาหนก แลวมาวางบนตะแกรงและใสในเครองอบแหงแบบไอนารอนยวดยง หลงจากนนนาตวอยางออกมาชงนาหนกเมอถงเวลา พรอมกบนาเสนอดงสดญปน 7 เสนทชงนาหนกแลวใสเขาไปใหม โดย 10 นาทแรกเวลาทจะนาออกมาคอ 2, 4, 7 และ 10 นาท หลงจาก 10 นาท เวลาทถกนาออกมาจะเพมขนทก ๆ 5 นาท จนความชนของเสนอดงมคาเขาใกล 0% มาตรฐานแหงโดยทาการบนทกอณหภมไอนารอนยวดยงทกครงกอนนาเสนอดงออกมาจากเครอง

Page 3: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

26

3. นาเสนอดงอบแหงทนาออกมาแตละชวงเวลาไปหานาหนกแหง โดยอบในตอบลมรอน( Hot Air Oven ) ทอณหภม 103 0C เปนเวลา 72 ชวโมง

4. ทาการทดลองเชนเดยวกบขอ 1 – 3 แตเปลยนอณหภมไอนารอนยวดยงเปน 140, 160 และ 1700C แตละการทดลองทา 5 ซา รวมแลวทาการทดลองทงหมด 20 การทดลอง

5. ทาการทดลองเชนเดยวกบขอ 1-4 แตใชลมรอนเปนตวกลางในการอบแหงแทนไอนารอนยวดยง

3.3.3 การวดคณภาพส สของอดงญปนอบแหงจะวดดวยเครองวดสยหอ Hunter Lab รน Color Quest XE ระบบการวดสทใชจะมคา “L*” คอคาความสวาง, คา “a*” คอคาความเปนสแดง (-a* คอคาความเปนสเขยว) และ “b*” คอคาความเปนสเหลอง (-b* คอคาความเปนสเขยว) และนาคา a* และ b* มาหาคา Hue angle และ Chroma จากสตร

*)/*(tan)(.

*)(*)(*)(10

22

abHangleHue

baCChroma−=

+=

ถา C* มคาเขาใกลศนย หมายถง วตถมสซดจาง (เทา) ถา C* มคาเขาใกล 60 หมายถง วตถมสเขม ถา H0 มคาเขาใกลศนยองศา หมายถง วตถจะอยในกลมสแดง ถา H0 มคาเขาใกล 90 องศา หมายถง วตถจะอยในกลมสเหลอง ถา H0 มคาเขาใกล 180 องศา หมายถง วตถจะอยในกลมสเขยว ถา H0 มคาเขาใกล 270 องศา หมายถง วตถจะอยในกลมสนาเงน

Page 4: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

27

รป 3.1 a*, b* chromaticity diagram โดยคาบนแกนคอคา chroma และมมในวงกลมคอคา hue angle ทมา : คมอการใชเครองKonica Minolta

ในการวดสเสนอดงอบแหงจะนาเสนอดงญปนทถกอบแหงทสภาวะเดยวกนในแตละครงมาวดส โดยนาเอาเสนอดงญปนทอบแหงแลวมาตดใหมความยาวประมาณ 5 เซนตเมตร แลวนามาเรยงใสในควเบทจนเตม และแนนหลงจากนนจงนาไปใสในเครองวดส ซงในการทดลองจะนาเสนอดงญปนทถกอบแหงดวยไอนารอนยวดยง 4 อณหภม (110,120,130 และ 140 0C) มาทาการทดลองวดคณภาพโดยแตละการทดลองทา 3 ซา

Page 5: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

28

3.3.4 การวดคณภาพดานเนอสมผส นาเสนอดงญปนอบแหงมาตมในนากลนเปนเวลา 20 นาทและแชนากลนอณหภมหอง 2 นาท หลงจากนนตดเสนอดงญปนใหมความยาวประมาณ 10 เซนตเมตรและซบนาสวนเกนทผวดวยกระดาษกรอง (filter paper) และนาเสนอดงไปวางบนเครอง Texture Analyzer รน TA.XT2i จานวน 3 เสน โดยในการทดลองจะใชหวกดทรงกระบอก (Cylindrical Probe) ทมเสนผานศนยกลาง 3.5 เซนตเมตร, ความเรวของหวกด(Cross-head speed) 1 มลลเมตร/วนาท, ใช Load Cell 10 กโลกรม และใชระยะทางในการกด(Compression Distance) 80% ของความหนาเสนอดง คาพารามเตอรจะคานวณไดจาก TPA คอคา Hardness และ Springiness ซงในการทดลองจะนาเสนอดงญปนทถกอบแหงดวยไอนารอนยวดยง 4 อณหภม (110,120,130 และ 140 0C) มาทาการทดลองวดคณภาพ โดยแตละการทดลองทา 3 ซา 3.3.5 วธการทดลองเพอศกษาอตราการคนตว เสนอดงญปนอบแหงจะถกคนตวโดยการจมในนารอนทอณหภมคงท 100 0C โดยเสนอดงจะถกนาออกมาจากหมอตมทเวลาตาง ๆ เพอจะนามาวดนาหนกหลงจากใชกระดาษกรอง (filter paper) ซบนาสวนเกนทผวแลว ปรมาณความชนของเสนอดงญปนทถกนามาทดลองการคนตวจะหาจากการนาไปอบทตอบอณหภม 103.5 0C เปนเวลา 72 ชวโมง ซงในการทดลองจะนาเสนอดงญปนทถกอบแหงดวยไอนารอนยวดยง 4 อณหภม (110,120,130 และ 140 0C) และเสนอดงญปนอบแหงในทองตลาดมาทาการทดลองวดคณภาพโดยแตละการทดลองทา 3 ซา

3.3.6 วธการทดลองเพอหาคาปรมาณนาอสระ นาเสนอดงทอบแหงแลวในแตละสภาวะมาบดใหละเอยด แลวนาไปใสในเครองวดปรมาณนาอสระรน testo 650 โดยใสในเครองแตละครงใหมนาหนกในชวง 3 – 3.5 กรม ซงในการทดลองจะนาเสนอดงญปนทถกอบแหงดวยไอนารอนยวดยง 4 อณหภม (110,120,130 และ 140 0C) มาทาการทดลองวดคณภาพโดยแตละการทดลองทา 3 ซา

Page 6: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

29

3.4 การวเคราะหขอมลการทดลอง 3.4.1 แนวทางการวเคราะหหาคาสมประสทธการแพรความชนโดยรวม

นาขอมลการลดลงของความชนขณะอบแหงทไดจากการทดลองมาทาการวเคราะหดวยรปแบบสมการจลนศาสตรของการอบแหงทางทฤษฎ ดงน 1.คานวณหาอตราสวนความชน โดยสมมตวาคาความชนสมดลมคานอยมากเมอเทยบกบความชนของเสนอดง สามารถตดทงได (Ibrahim , 2003) ดงสมการ

inM

MMR = (3.1)

เมอ M = ความชนทเวลาใดๆ, เศษสวนมาตรฐานแหง

Min = ความชนเรมตน, เศษสวนมาตรฐานแหง 2. คานวณหาคาสมประสทธการแพรความชนโดยรวมทเงอนไขการอบแหงตางๆ โดยนาคาอตราสวนความชนจากผลการทดลอง มาวเคราะหสมการถดถอยโดยใชสมการจลนศาสตรการอบแหงทางทฤษฎสมการ (2.10) จานวน 13 เทอม (การพจารณาใชจานวนเทอมในการวเคราะห ทจานวน 10 เทอมใหคา MR = 0.956, จานวน 13 เทอมใหคา MR = 0.97 , จานวน 25 เทอมใหคา MR = 0.984 ) 3.นาคาสมประสทธการแพรความชนโดยรวมทไดจากการคานวณมาทาการวเคราะหความแปรปรวนเพอดวาความเรวและ อณหภมไอนารอนยวดยง เปนตวแปรทมผลตอสมประสทธการแพรความชนโดยรวมหรอไม 4.จากนนนาคาสมประสทธการแพรความชนโดยรวมทคานวณไดในแตละการทดลอง มาวเคราะหหาความสมพนธระหวางสมประสทธการแพรความชนโดยรวมกบตวแปรทมผลตอสมประสทธการแพรความชนโดยรวม ในรปแบบสมการเสนตรง และสมการโพลโนเมยล ดวยการวเคราะหสมการถดถอย

Page 7: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

30

3.4.4 แนวทางการวเคราะหหาคาคงทการอบแหงกงทฤษฎ นาขอมลการลดลงของความชนขณะอบแหงทไดจากการทดลองในชวงอตราการอบแหงลดลงมาทาการวเคราะหดวยรปแบบสมการจลนศาสตรของการอบแหงกงทฤษฎ ดงน 1.คานวณหาอตราสวนความชน 2.คานวณหาคงทการอบแหงกงทฤษฎทเงอนไขการอบแหงตางๆ โดยนาคาอตราสวนความชนกบเวลาจากผลการทดลองในชวงอตราการอบแหงลดลง มาวเคราะหสมการถดถอยโดยใชสมการจลนศาสตรการอบแหงกงทฤษฎสมการ (2.15) ซงจะไดคาคงทการอบแหง 1 คาทแตละการทดลอง 3.นาคาคงทการอบแหงกงทฤษฎทไดจากการคานวณมาทาการวเคราะหความแปรปรวนเพอดวความเรวและ อณหภมไอนารอนยวดยง เปนตวแปรทมผลตอคาคงทการอบแหงกงทฤษฎ 4.จากนนนาคาคงทการอบแหงกงทฤษฎทคานวณไดในแตละการทดลอง มาวเคราะหหาความสมพนธระหวาง คาคงทการอบแหงกงทฤษฎกบตวแปรทมผลตอคาคงทการอบแหงกงทฤษฎ ในรปแบบสมการเสนตรง และสมการโพลโนเมยล ดวยการวเคราะหสมการถดถอย 3.4.5 แนวทางการวเคราะหหาคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคล นาขอมลทไดจากการทดลองมาทาการวเคราะหดวยรปแบบสมการจลนศาสตรของการอบแหงกงทฤษฎ ดงน 1.คานวณหาอตราสวนความชน 2.คานวณหาคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคลทเงอนไขการอบแหงตางๆ โดยนาคาอตราสวนความชนกบเวลาจากผลการทดลองในชวงอตราการอบแหงลดลง มาวเคราะหสมการถดถอยโดยใชสมการจลนศาสตรการอบแหงเอมไพรคเคลสมการของ page (1949) สมการ (2.17) และสมการของ Henderson&Pabis (1969) สมการ (2.16) ซงจะไดคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคลและคาคงทออกมา 1 ชดทแตละการทดลอง

Page 8: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

31

3.นาคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคลทไดจากการคานวณมาทาการวเคราะหความแปรปรวนเพอดวาความเรวและ อณหภมไอนารอนยวดยง เปนตวแปรทมผลตอคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคล 4.จากนนนาคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคลทคานวณไดในแตละการทดลอง มาวเคราะหหาความสมพนธระหวาง คาคงทการอบแหงเอมไพรคเคลกบตวแปรทมผลตอคาคงทการอบแหงเอมไพรคเคล ในรปแบบสมการเสนตรง และสมการโพลโนเมยล ดวยการวเคราะหสมการถดถอย 3.5 การพฒนาแบบจาลองทางคณตศาสตรของการอบแหงของเสนอดงญปนดวยไอนา รอนยวดยง ในการพฒนาแบบจาลองทางคณตศาสตรของการอบแหงจะใชแบบจาลองการอบแหงแบบสมดล เกดสมดลทางความรอนระหวางไอนารอนยวดยงและผลตภณฑ โดยมสมมตฐานของแบบจาลองดงน

- เครองอบแหงมการหมฉนวนอยางดไมมการสญเสยความรอนแกสงแวดลอม - ไมมอากาศปนอยในไอนารอนยวดยงทใชในระบบอบแหง

- คาความหนาแนนของไอนารอนยวดยงทอณหภมตาง ๆ ในการจาลองสภาพมคาใกลเคยงกนมาก จนถอวาเปนคาเดยวกน - คาความรอนแฝงในการระเหยนาอสระในการอบแหงดวยไอนารอนยวดยง ใชคาทอณหภม 1000C ในการพฒนาแบบจาลองทางคณตศาสตรน ประกอบดวย 3 แบบจาลอง (ดรป 3.1) คอ แบบจาลองหองอบแหง (ปรมาตรควบคมท 1, CV1) ,แบบจาลองสวนปลอยไอนาทง(ปรมาตรควบคมท 2 ,CV2) และแบบจาลองการสนเปลองพลงงาน(ปรมาตรควบคมท 3 และ 4, CV3 และ CV4)

Page 9: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

32

CV4,Heater 11 ,Tm& 31 ,Tm& CV3,Blower

21 ,Tm& 2,Tmout& 11 ,Tm& 21 ,Tm& CV2,สวนปลอยไอนาทง CV1,หองอบแหง รป 3.2 ผงแสดงรายละเอยดของเครองอบแหงแบบไอนารอนยวดยงในหองปฎบตการ

1. พจารณาแบบจาลองหองอบแหง (ปรมาตรควบคมท 1, CV1) ซงสามารถหาอตราการไหลเชงมวลของไอนารอนยวดยงกอนเขาหองอบแหงหาไดจากสมการ 111 vAm ρ=& (3.1) เมอ A1 คอ พนทหนาตดของทอไอนารอนยวดยง, m2 ρ คอ ความหนาแนนของไอนารอนยวดยง , kg/m3 1v คอ ความเรวของไอนารอนยวดยงหนาหองอบแหง, m/s จากหลกการสมดลมวลทปรมาตรควบคมของหองอบแหงจะไดวา อตราการไหลเชงมวลของไอนารอนยวดยงทเพมขนเทากบอตราการระเหยของมวลนาในวสด สามารถเขยนไดดงสมการ(3.2)

Page 10: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

33

mmm 12 &&& Δ+= (3.2) เมอ 1m& คอ อตราการไหลเชงมวลของไอนารอนยวดยงทเขาหองอบและBlower , kg/s 2m& คอ อตราการไหลเชงมวลของไอนารอนยวดยงทออกหองอบ , kg/s m&Δ คอ อตราการระเหยของนาจากผลตภณฑในหองอบแหง , kg/s โดย

tMMm

m tttp

Δ

−=Δ Δ+ )(

& (3.3)

เมอ tM คอ ความชนวสดเรมตนของชวงเวลา tΔ มาตรฐานแหง ,เศษสวน ttM Δ+ คอ ความชนวสดสดทายของชวงเวลา tΔ มาตรฐานแหง ,เศษสวน tΔ คอ time stage ซงแบบจาลองนใช 30 วนาท mp คอ มวลแหงของวสด , kg เมอทาสมดลพลงงานเขาและออกทปรมาตรควบคมของหองอบแหงสามารถเขยนไดดงสมการ (3.4) )100( 12211 −Δ+Δ+= TCmmhTCmTCm psfgpsps &&&& (3.4) เมอ Cps คอ คาความจความรอนจาเพาะของไอนารอนยวดยง , J/kg.0C T1 คอ อณหภมของไอนารอนยวดยงทเขาหองอบแหง ,0C T2 คอ อณหภมของไอนารอนยวดยงทออกหองอบแหง ,0C hfg คอ คาความรอนแฝงการระเหยนาอสระ, J/kg

การคานวณคาความชนเฉลยของเสนอดงญปนทเวลาใด ๆ เมอนาสมการอบแหงกงทฤษฎทเลอกมาเทยบกบเวลา

)ktexp(kdt

dMR−−=

(เมอ MR=M/Min) และเมอทาการแกปญหาโดยใชวธ Finite difference จะได

Page 11: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

34

)ktexp(tkMMM int)tt( −Δ−=Δ+ (3.5)

เมอ Min คอ ความชนเรมตนของผลตภณฑกอนอบแหง ,เศษสวนมาตรฐานแหง ความสมพนธระหวางคาคงทของการอบแหงทหาจากสมการอบแหงกงทฤษฎ และอณหภมของไอนารอนยวดยงหนาหองอบแหงทหามาไดคอสมการ(3.6) 2

11 00000098.0000139.0003919.0 TTk +−= (3.6) เมอ k คอ คาคงทของการอบแหง, s-1 2. พจารณาแบบจาลองสวนปลอยไอนาทง(ปรมาตรควบคมท 2 ,CV2) ซงจะมการปลอยไอนาออกจากระบบ อตราการปลอยไอนาจะมคาเทากบอตราการระเหยของมวลนาในวสดสามารถเขยนไดดงสมการ(3.7) และสมดลมวลทปรมาตรควบคมท2, CV2 สามารถเขยนไดดงสมการ(3.8) mmout && Δ= (3.7) outmmm &&& += 12 (3.8) เมอ outm& คอ อตราการไหลเชงมวลของไอนารอนยวดยงทออกระบบอบแหง , kg/s

3. พจารณาแบบจาลองการสนเปลองพลงงาน จากการพจารณา ปรมาตรควบคมท 3, CV3 ซงเปนสวนของ Blower เมอทาสมดลพลงงานเขาและออกทปรมาตรควบคมของ Blower สามารถเขยนไดดงสมการ (3.9)

3121 TCmTCmW pspss &&& =+ (3.9)

Page 12: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

35

เมอ 3T คอ อณหภมไอนารอนยวดยงทออกจาก Blower, 0C sW คอ งานทางไฟฟาทใหทเพลาของพดลม, J/s โดยงานทางไฟฟาทใหทเพลาของพดลมสามารถหาไดจากสมการ (3.10)

)1000

( 1

fs

mPWρη&& Δ= (3.10)

เมอ ρ คอ ความหนาแนนของไอนารอนยวดยง , kg/m3 fη คอ ประสทธภาพของ Blower, เศษสวน PΔ คอ ความดนลดของระบบอบแหง , Pa ความดนลดของระบบอบแหงสามารถหาไดจากภาคผนวก ฉ-1 แสดงไดดงสมการ (3.11) และ (3.12) คอ

))(2

)(2

(5.12

121 ∑+=Δ KVV

DLfP ρ

ρ (3.11)

11 003.00001.0031.0 vTf −+= (3.12) เมอ f คอ ตวประกอบความเสยดทาน,ไมมหนวย D คอ เสนผานศนยกลางของทอ, m L คอ ความยาวทอตรง, m K คอ สมประสทธการสญเสย,ไมมหนวย

Page 13: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

36

อตราการสนเปลองพลงงานไฟฟาของพดลมสามารถคานวณไดจากสมการ

m

smotor

WE

η

&& = (3.13)

เมอ motorE& คอ อตราการสนเปลองพลงงานไฟฟาของพดลม , kJ/s mη คอ ประสทธภาพของมอเตอรไฟฟา , เศษสวน เมอพจารณาปรมาตรควบคมท 4, CV4 ทเปนสวนของแหลงใหความรอน(Heater) จากการทาสมดลพลงงานเขาและออกทปรมาตรควบคมของ Heater สามารถเขยนไดดงสมการ (3.14) และความสนเปลองพลงงานจาเพาะ (SEC) ซงเปนปรมาณของพลงงานทใชตอหนงหนวยมวลของนาทระเหยออกจากวสด โดยหาไดจากสมการ

1131 TCmTCmQ pspsh &&& =+ (3.14)

pttt

hblower

mMMtQE

SEC)(

)6.2(

Δ+−Δ+

= ∑&&

(3.15)

3.6 การจาลองสภาพการอบแหง

ขนตอนการคานวณในการจาลองสภาพอบแหงโดยใชโปรแกรม MATLAB ซงแสดงขนตอนดงรป 3.2 มดงน 1. ใสขอมลคาคงทตาง ๆ คอคาความจความรอนจาเพาะของไอนารอนยวดยง, พนทหนาตดของทอไอนารอนยวดยง( ckgkJC ps ./8832.1= ), ความชนเรมตนของเสนอดงญปน( basicdryM in .45.0= ), ความยาวทอตรง( mL 6= ), ขนาดเสนผานศนยกลางของทอ( mD 08.0= ), สมประสทธการสญเสยโดยรวม(∑ = 2713.2K ), ประสทธภาพของ Blower( 85.0=fη ), ประสทธภาพของมอเตอรไฟฟา( 85.0=mη ), ชวง time stage, คาความรอนแฝงการระเหยนาอสระ( 0./4.2263 ckgkJh fg = ), มวลแหง

Page 14: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

37

ของวสด( kgmp 0095.0= ) และคาความหนาแนนของไอนารอนยวดยง ( 3/4885.5 mkg=ρ )

2. ใสคาอณหภม และความเรวไอนารอนยวดยงทใชทาการทดลอง 3. คานวณคา Output ตาง ๆ ทใชในแบบจาลองไดแกคา fmkP ,,, 1&Δ 4. คานวณคา Output ตาง ๆ ตามลาดบสมการตอไปซงไดแกคา

motorhstttout EQWMMTTmmm &&&&&& ,,,,,,,,, 322 Δ+Δ ตามลาดบ 5. คา inM จะมคาเทากบคา fM ทคานวณไดจากเวลา time stage ทแลว สวนคา t จะเพมขนจากเดมอก tΔ 6. โปรแกรมจะคานวณไปเรอย ๆ จนกวาคาความชนของเสนอดงญปนมคานอยกวาหรอเทากบคาความชนทตองการ คอ 14%มาตรฐานแหง 7. คานวณคา Output สดทายคอคา SEC

Page 15: บทที่ 3 - Chiang Mai Universityarchive.lib.cmu.ac.th/full/T/2550/enen0950scy_ch3.pdf · บทที่ 3 วิธีการดําเนินงานว ิจัย

38

Start ρηη ,,,,,,,,,,,: 1 pfgfminps mhtKDLMACInput Δ∑ 11 ,: vTInput Cal: fmkP ,,, 1&Δ

Cal:

motorhs

tttout

EQW

MMTTmmm&&&

&&&

,,

,,,,,, 322 Δ+Δ

fin MM =

Cal SEC

14.0:

_

≤f

f

Mif

MCheck Print : SEC

No Yes

รป 3.3 แผนผงการจาลองสภาวะอบแหงเสนอดงญปนดวยไอนารอนยวดยง