โครงสร้างหัวข้อ
-
[THURSDAY: 08.00 - 12.00 AM/ ROOM 05-309]
(1/2566) 4116346 DRYING FOR RENEWABLE ENERGY TECHNOLOGY 3(2-2-5) - การอบแห้งสำหรับเทคโนโลยีพลังงานทดแทน
คำอธิบายรายวิชา
"หลักการและพื้นฐานการอบแห้ง - คุณสมบัติของอากาศชื้นและอากาศแห้ง - ปริมาณความชื้นวัสดุอบแห้ง - คุณสมบัติเชิงความร้อนในวัสดุอบแห้งโครงสร้างภายในของวัสดุอบแห้ง - การเคลื่อนที่ของอากาศ - การถ่ายเทมวลระหว่างวัสดุอบแห้งกับอากาศ - ระบบการอบแห้งแบบต่างๆ - การอบแห้งเมล็ดพืชอาหารและผลิตภัณฑ์ - การเก็บรักษาวัสดุที่อบแห้งแล้ว - การวิเคราะห์พลังงานที่ใช้ในการอบแห้ง - การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ของการอบแห้งแบบต่างๆ - แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการอบแห้ง - โปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับการอบแห้งแต่ละชนิดและการอบแห้งแบบพิเศษสำหรับผลิตภัณฑ์บางชนิด"
Fundamental and basic of drying, wet air and dry air properties, humidity in material drying, heat properties for material drying, inside structure of material drying, mass transfer between material drying and air, various drying system, drying for seed / food and product, material drying preservation, energy drying analysis, economic analysis for various drying, mathematic model for drying, computer program for various drying and special drying for some product.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ติดต่อ : ผศ.ดร.อีลีหย๊ะ สนิโซ สาขาเทคโนโลยีพลังงานทดแทน // ห้อง 09-205 ศูนย์วิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกค์
คณะวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการเกษตร // มหาวิทยาลัยราชภัฏยะลา-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
การอบแห้งและเครื่องอบแห้งมีความสำคัญในการลดความชื้นของวัตถุ ไม่ว่าจะเป็นในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดื่มชนิดผง ยา อุตสาหกรรมสีย้อม อุตสาหกรรมไม้ เป็นต้น การรู้จักชนิดของเครื่องอบแห้ง และการเลือกใช้ชนิดของเครื่องอบแห้งให้ตรงกับคุณสมบัติจำเพาะของวัตถุดิบ และผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นเรื่องจำเป็น ขนาดของเครื่องอบและเวลาที่ใช้ในการอบ จะส่งผลต่อปริมาณไฟฟ้า หรือปริมาณไอน้ำที่จำเป็นต้องใช้ในกระบวนการ เมื่อโรงงานนำมาตรการอนุรักษ์พลังงานมาใช้ ผู้ปฏิบัติงานจึงจำเป็นต้องรู้พื้นฐานของการอบแห้งและตู้อบแห้งเสียก่อน จึงจะสามารถนำมาตรการอนุรักษ์พลังงานมาใช้ให้ได้ประโยชน์สูงสุด
ความหมายของการอบแห้ง
การอบแห้ง (Drying) คือ การเอาน้ำออกจากวัสดุที่ต้องการทำให้ปริมาณน้ำในวัสดุนั้นลดลง (ความชื้นลดลง) โดยส่วนใหญ่วัสดุนั้นจะอยู่ในสถานะของแข็ง น้ำที่ระเหยออกจากวัสดุนั้นอาจจะไม่ต้องระเหยที่จุดเดือดแต่ใช้อากาศพัดผ่านวัสดุนั้นเพื่อดึงน้ำออกมา วัสดุจะแห้งได้มาก-น้อยจะขึ้นอยู่กับธรรมชาติของมันด้วย ในการอบ เมื่อทำให้ของเหลวในวัตถุดิบระเหยเป็นไอ จะได้ผลิตภัณฑ์ของแข็งที่มีสัดส่วนของของเหลวต่ำลง ซึ่งนอกจากจะมีกรณีที่วัตถุดิบมีสภาพเป็นของแข็งที่เปียกชื้นแล้ว ยังมีกรณีที่อบของเหลวข้น (slurry) หรือของเหลวใสเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ผงอีกด้วยเครื่องอบโดยมากมักจะเป็นส่วนสุดท้ายของกระบวนการผลิต โดยผลิตภัณฑ์ที่อบแล้วจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จทันที ดังนั้น การอบไม่สม่ำเสมอ เช่น ไม่แห้งหรือแห้งเกินไป และรูปร่างของผลิตภัณฑ์ เช่น วัตถุดิบเป็นก้อน รวมทั้งปริมาณผลได้ (yield) จึงเป็นสิ่งที่ต้องให้ความสนใจ นอกจากนี้ความร้อนแฝงของการระเหยของของเหลวจะมีค่าสูง การอบจึงสิ้นเปลืองพลังงานมาก การจัดการพลังงานความร้อนจึงเป็นปัญหาที่สำคัญ
[ที่มา : https://ienergyguru.com/2015/09/drying/]
-
ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการอบแห้ง
การอบแห้ง คือ กระบวนการที่ให้ความร้อนกับวัสดุที่มีความชื้นเพื่อระเหยน้ำออกไปจนกลายเป็นผลิตภัณฑ์ของแข็ง วัสดุที่พึ่งกระบวนการอบแห้งนั้น มีตั้งแต่จำพวกที่มีรูปร่างและสัดส่วนชัดเจน อย่างเช่น เครื่องสุขภัณฑ์ วัสดุไม้ ไปจนถึงวัสดุอื่นๆ เช่น วัสดุที่มีสภาพเป็นเม็ดผง โคลน แป้งเปียก หรือมีสภาพเป็นของเหลว เป็นต้น กระบวนการอบแห้งนี้เป็นตัวอย่างที่เด่นชัดของปรากฏการณ์การถ่ายเทมวลและความร้อนในเวลาเดียวกัน โดยมีการเปลี่ยนแปลงเฟสเพราะระเหยน้ำออกไปโดยการให้ความร้อน
สมบัติของอากาศชื้น
อากาศแห้งที่ปราศจากไอน้ำมีองค์ประกอบของไนโตรเจน 79% โดยโมล กับออกซิเจน 21% โดยโมลและถือว่าเป็นก๊าซที่มีมวลโมเลกุลปรากฏเท่ากับ 29 g . mol-1 บรรยากาศประกอบด้วยไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และองค์ประกอบที่มีปริมาณน้อยอีกหลายชนิด แต่ว่าการคำนวณในกระบวนการอบแห้งนั้น “อากาศชื้น” สามารถถือว่าเป็น “อากาศ + ไอน้ำ” อนึ่ง ถ้าใช้ก๊าซเผาไหม้ในการอบแห้ง จะถือว่าเป็นก๊าซผสมของ “อากาศ + ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ + ไอน้ำ”
กลไกการอบแห้งและลักษณะสมบัติการอบแห้งของวัสดุแต่ละประเภท
อัตราส่วนความชื้นสมดุล และอัตราส่วนความชื้นอิสระ
วัสดุทุกชนิดมีสมบัติการดูดความชื้นไม่มากก็น้อย ถ้าเราวางวัสดุที่ผ่านการอบแห้งไว้ในอากาศที่มีความชื้นและอุณหภูมิคงที่ วัสดุแห้งก้จะเริ่มดูดความชื้น ทำให้มีอัตราส่วนความชื้นเพิ่มขึ้น และในที่สุดก็จะเข้าสู่อัตราส่วนความชื้นสมดุล ค่าของอัตราส่วนความชื้นสมดุลจะขึ้นกับอุณหภูมิและความชื้นของอากาศโดยรอบ แต่สามารถประมาณได้ว่ามีสหสัมพันธ์ของอากาศ ความชื้นสมดุลของวัสดุ เช่น ไม้, ข้าวสาลี และสารอื่นๆ ซึ่งเป็นวัสดุแบบเซลล์จะไวต่อความชื้นสัมพันธ์ ดังนั้นหลังจากการอบแห้ง การเก็บรักษาวัสดุแห้งในที่ซึ่งมีความชื้นสัมพัทธ์สูง มีความจำเป็นที่จะต้องมีมาตรการป้องกันการดูดความชื้นอย่างเหมาะสม เพื่อไม่ให้อัตราส่วนความชื้นเพิ่มค่าขึ้นจนถึงอัตราส่วนความชื้นสมดุล
การใช้ลมร้อนซึ่งมีอุณหภูมิและความชื้นค่าหนึ่งในการอบแห้งนั้น จะสามารถอบแห้งวัสดุได้ต่ำสุดถึงอัตราส่วนความชื้นสมดุลเท่านั้น ถ้าหากต้องการลดอัตราส่วนความชื้นในผลิตภัณฑ์ให้เหลือน้อยกว่านั้น ก็จำเป็นที่จะต้องลดความชื้นสัมพัทธ์ของลมร้อนที่ใช้ เราเรียกผลต่างของอัตราส่วนความชื้น w ในวัสดุใดๆ กับอัตราส่วนความชื้นสมดุล ณ เงื่อนไขการอบแห้งนั้นๆ ว่าอัตราส่วนความชื้นอิสระ F(= w - we) ซึ่งเป็นตัวแสดงถึงปริมาณน้ำที่ระเหยออกมาได้ ณ เงื่อนไขนั้นๆ
[https://sites.google.com/site/hawkhxfoodtechnologythisnci/2-hawkhx-thi-snci/hawkhx-yxy-4]
-
-
-
พิจารณาการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของแข็งเปียกกับก๊าซร้อนเป็นเกณฑ์ในการแบ่ง จะได้
1. การอบแห้งแบบไหลเวียนผ่านผิว (Cross-Circulation drying) คือ การอบแห้งที่ความร้อนไหลขนานกับผิวของของแข็ง อาจจะไหลผ่านผิวด้านบนหรือผ่านผิวด้านล่าง หรือผ่านทั้งสองด้าน ตัวอย่างเครื่องอบแห้งประเภทนี้ คือ เครื่องอบแห้งแบบถาด (tray dryer) ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรเรียงวัสดุของแข็งเป็นชั้นเดียว หรือเป็นชั้นบางๆ
2. การอบแห้งแบบไหลเวียนแทรกผ่าน (Through-Circulation drying) คือ การอบแห้งที่ของแข็งที่จะทำการอบแห้ง ถูกวางบนตะแกรงและให้ก๊าซร้อนเคลื่อนที่แทรกผ่านชั้นของแข็ง ความร้อนอาจเคลื่อนที่จากผิวด้านบนสู่ผิวด้านล่างของของแข็ง และผ่านตะแกรงออกไป ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรปรับความเร็วของก๊าซร้อนไม่ให้สูงเกินไป ถ้าก๊าซร้อนมีความเร็วสูง จะพัดพาของแข็งออกจากเครื่องได้
3. การอบแห้งแบบโปรย (Showering drying) คือ การอบแห้งที่ของแข็งถูกตักขึ้นและโปรยลงสู่ด้านล่าง จะมีก๊าซร้อนเคลื่อนที่ผ่านกลุ่มของแข็ง ตัวอย่างเครื่องอบแห้งประเภทนี้ คือ เครื่องอบแห้งแบบหมุน (rotary dryer) ข้อควรระวังในการใช้งาน วัสดุที่เป็นผงละเอียดต้องใช้ความระมัดระวังในการอบแห้ง เพราะก๊าซร้อนอาจพัดพาวัสดุออกจากเครื่องอบ ทำให้เกิดการสูญเสียของแข็ง
4. การอบแห้งแบบฟลูอิดไดซ์ (Fluidized drying) คือ การอบแห้งที่วัสดุของแข็งถูกวางบนตะแกรงเป็นชั้นของแข็งและมีการให้ก๊าซร้อนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหมาะสมผ่านตะแกรงเข้าสู่ด้านล่างของชั้นของแข็งและออกไปทางด้านบน ส่งผลให้กลุ่มของแข็งมีลักษณะเป็นฟลูอิดไดซ์ ข้อควรระวังในการใช้งาน ควรปรับความเร็วของก๊าซร้อนให้เหมาะสม ไม่ควรต่ำเกินไปเพราะจะทำให้ของแข็งไม่เกิดเอนเทรนเมนต์ของวัสดุที่เป็นผงละเอียด
5. การอบแห้งแบบนิวเมติก (Pneumatic drying) คือ การอบแห้งที่มีการขนส่งวัสดุของแข็งเกิดขึ้นพร้อมกัน โดยใช้ความเร็วของก๊าซร้อนทำให้ของแข็งเคลื่อนที่ไปยังปลายทาง พร้อมกับการลดความชื้นภายในวัสดุของแข็งนั้น
[ที่มา : https://th.wikipedia.org/wiki/การอบแห้ง]
-
บทที่ 8: การวิเคราะห์พลังงานที่ใช้ในการอบแห้ง และการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ของการอบแห้ง (ผศ.ดร.อีลีหย๊ะ)
-
-
-
รายงานประกอบด้วย
1. บทนำ (-หลักการอบแห้ง -วัสดุที่นำจากแห้ง)
2. วิธีการทดลอง (-วัสดุอุปกรณ์ที่ใช้ -การเตรียมตัวอย่าง -วิธีการตากแห้งตั้งแต่เริ่มต้นจนจบการทดลอง -การบันทึกข้อมูล)
3. ผลการทดลองและการวิเคราะห์ผล (-แสดงข้อมูลที่ได้บันทึกจากการทดลอง -การคำนวณเป็นค่าต่างๆ -กราฟ -ภาพถ่าย)
4. สรุปผลการทดลอง (-ทำอะไร -บันทึกอะไร -คำนวณอะไร -ได้ผลเป็นอย่างไร)
