การใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ในระบบอบแห้ง

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการออกแบบ สร้าง และทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลขวาง (Cross Flow Heat Exchanger) สำหรับนำความร้อนทิ้งจากกระบวนการอบแห้งกลับมาใช้ใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องอบแห้ง ภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนติดตั้งท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เซนติเมตร ยาว 60 เซนติเมตร จำนวน 12 ท่อ วางเยื้องแนวสลับกันทั้งสิ้น 5 แถว ทำหน้าที่เป็นทางเดินของอากาศชื้น (ของไหลร้อน) คิดเป็นพื้นที่ในการแลกเปลี่ยนความร้อนรวม 1.13 ตารางเมตรความร้อนจากอากาศชื้นจะถ่ายเทสู่อากาศแห้ง (ของไหลเย็น) ที่ไหลผ่านกลุ่มท่อดังกล่าว ทำให้อากาศแห้งมีอุณหภูมิสูงขึ้น ส่วนประกอบทุกชิ้นของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสร้างจากวัสดุโลหะปลอดสนิมมาตรฐานอุตสาหกรรมอาหาร (Stainless Steel; SUS304) ภายนอกหุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนเพื่อลดการสูญเสียพลังงาน จากผลการทดสอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่อุณหภูมิอากาศชื้นและอากาศแห้งขาเข้าเฉลี่ย 55 และ 36 องศาเซลเซียส โดยควบคุมให้ของไหลทั้งสองมีอัตราการไหลเชิงมวลเท่ากันเท่ากับ 0.017 กิโลกรัมต่อวินาที พบว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีค่าประสิทธิผลและมีประสิทธิภาพในการทำงานร้อยละ
31.58 และ 64.81 ตามลำดับ อุปกรณ์นี้สามารถอุ่นอากาศแห้งให้มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นสูงสุดและเฉลี่ย 6.00 และ 4.42 องศาเซลเซียส และลดอุณหภูมิอากาศชื้นได้สูงสุดและเฉลี่ย 10.71 และ 6.82 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ซึ่งคิดเป็นพลังงานที่นำกลับมาใช้ใหม่เท่ากับ 272.40 กิโลจูล หรือคิดเป็นร้อยละ 9.16 ของความร้อนที่ปล่อยทิ้ง จากผลการทดลองอบแห้งใบมะกรูดพบว่าการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนไม่ส่งผลต่อการเพิ่มอัตราการอบแห้ง แต่สามารถลดอัตราการสิ้นเปลืองพลังงานจำเพาะ (SEC) ร้อยละ 9.81 และเพิ่มอัตราการระเหยน้ำจำเพาะ (SMER) ร้อยละ 10.89 ทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องอบแห้งที่ได้รับการปรับปรุงสูงกว่าเครื่องเดิมร้อยละ 10.88 ส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานในการผลิตใบมะกรูดอบแห้งลดลงร้อยละ 9.39