การออกแบบและพัฒนาใบพัดกวนผสมสำหรับของไหลที่มีความหนืดด้วยองค์ความรู้จากสิทธิบัตรการออกแบบผลิตภัณฑ์โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ผลทางพลศาสตร์ของไหล
บทคัดย่อ
วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้ เพื่อแสดงรูปแบบสนามการไหลแบบปั่นป่วนภายในถังกวนผสม โดยของไหลที่ทำการจำลองเป็นผลิตภัณฑ์มะม่วงกวนที่มีความหนืดเฉลี่ยเท่ากับ 1.8 Pa.s ที่อุณหภูมิ 98 องศาเซลเซียส ขั้นตอนการศึกษาเริ่มต้นจากการใช้ใบพัดกวนผสมแบบทำมุม 45 องศา (Pitch blade) ที่ได้จากการพัฒนามาจากสิทธิบัตรการออกแบบผลิตภัณฑ์เลขที่ 62881 หลังจากนั้น พลังงานสำหรับการผลิตของเครื่องกวนผสมก็ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับการทำงานจริง ใบพัดกวนผสมที่ออกแบบใหม่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 334 มม. และถังผสมที่คำนวณได้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,002 มม. และมีความสูง 1,002 มม. เครื่องผสมมะม่วงถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวขนาด 1 แรงม้า โดยใช้สายพานส่งกำลัง การออกแบบและจำลองผลลัพธ์เชิงตัวเลขในงานวิจัยนี้ นักวิจัยต้องการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของความเร็วในการหมุนสำหรับการกวนผสม ดังนั้นจึงเลือกความเร็วในการผสมที่ 10, 15, 20, 25 และ 30 รอบต่อนาที ตามลำดับ ผลการจำลองเชิงตัวเลขและการเปรียบเทียบเพื่อแสดงผลกระทบของการออกแบบต่อตัวแปรที่คำนวณด้วยมือ ตัวแปรที่ได้จากการคำนวณและการจำลองเชิงตัวเลขทางพลศาสตร์ของไหลในงานวิจัยนี้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบและพัฒนาเครื่องกวนผสมในแบบต่าง ๆ ได้ในอนาคต
References
Y. G. Chun, J. W. Jia, P. G. Xue and F. F. Lian, “CFD simulation and PIV measurement of the flow field generated by modified pitched blade turbine impellers,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 92, no. 6, pp. 1027–1036, 2014, doi: 10.1016/j.cherd.2013.08.024.
F. Delvigne, J. Destain and P. Thonart, “Structureed Mixing Model for Stirred Bioreactors: An Extension to the Stochastic Approach,” Chemical Engineering Journal, vol. 113, no.1, pp. 1–12, 2005, doi: 10.1016/j.cej.2005.06.007.
O. Shengchao, W. Rijie, Y. Xiaoxia and Y. Yuefei, “CFD Prediction of mean Flow Field and Impeller Capacity for Pitched Blade Turbine,” Thansections of Tianjin University, vol.21, no.3, pp. 250–258, 2015, doi: 10.1007/s12209-015-2408-x.
T. Baramee, N. Apinan, E. Chakron, B. Ekkarat and W. Santi, “Effect of Rushton turbine shapes on mixing performance by computational fluid dynamics,” in Proc. 28th Thai Institute of Chemical Engineering and Applied Chemistry Conference (TIChE 2019), Chonburi, Thailand, Nov. 8–9, 2019, pp.146-152.
L. Werayoot, “Mechanical Part of Water Aerator,” Thailand Patent 62881. May. 9, 2018.
L. Werayoot, “Design and CFD Simulation of Agitating Blade in Tank for Mixing Fluids,” Ladkrabang Engineering Journal, vol. 37, no.1, pp. 13–20, 2020.
L. Werayoot, B. Pinich and K. Nuttapong, “Simulation of Fluid Mixing in Food Industry using Computational Fluid Dynamics,” in The, 4th National Food Engineering Conference, Pathumthani, Thailand, Apr. 3, 2018, pp.10–15.
S. Suntorn, P. Santri and K. Suntri, “Development of a Mango Machine that uses Heat from Liquefied Petroleum Gas (LPG) for Community Use,” in The, 33rd Conference of Mechanical Engineering Network, Udon Thani, Thailand, Jul. 2–5, 2019, pp. 243.
D. Kamonrat, P. Rattapon, N. M. Wisarut, and S. Suntorn, “Development of black coconut sweet pudding agitators for community use,” in The, 32nd Conference of Mechanical Engineering Network of Thailand, Mukdahan, Thailand, Jul. 3–6, 2018, p.1.
J. Ronnarit, and C. Athika, “The Development of a Curry Puff Filling Mixing Machine Using Heat from Liquefied Petroleum Gas (LPG) for Community Use,” Udon Thani Rajabhat University Journal of Sciences and Technology, vol. 8, no.1, pp. 75-87, 2021.
W. Worawit, “Tamarind Mixing Machine” Rajamangala University of Technology Phra Nakhon, Bangkok, Thailand, Final Rep., 2007. Accessed: Sep. 16, 2022 [Online]. Available:https://repository.rmutp.ac.th/bitstream/handle/123456789/642/Tamarind%20Mixing%20Machine.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
L. Werayoot, “Design and flow field analysis of agitation turbine using numerical simulation,” UBU Engineering Journal, vol. 14, no.1, pp. 105–114, 2021.
S. Pongsaran and K. Yostana, “Computational Fluid Dynamics Modeling of Anaerobic Continuously Stirred Tank Reactor,” in Proc. 28th Conference of Mechanical Engineering Network, Khon Kaen, Thailand, Oct. 15–17, 2014, pp.857–864.
C. Amonwan, “Mixing Characteristics Improvement in Equalization Tank for Capacity Enhancement of Wastewater,” M.S. thesis, Dept. Chemical and Environment Eng., Burapha Univ., Chonburi, Thailand, 2016.
S. Patigorn, “Study of Flocculation Mixing Efficiency by using Grids Combined with A Dual Rushton Turbine Impeller,” M.S. thesis, Dept. Environment Eng., Suranaree University of Technology., Nakhon Ratchasima, Thailand, 2002.
T. Charn and U. Variddhi, “Shaft Design,” in Machine Design, 1st ed. Bangkok, Thailand: Se-Education Public Company Limited, Thailand, 2013, ch. 9, sec. 9.4-9.7, pp. 267–283.
B. Suvendu, “Yield Stress and Time-dependent Rheological Properties of Mango Pulp,” Journal of Food Science, vol. 64, no.6, pp. 1029–1033, 1999, doi: 10.1111/j.1365-2621. 1999.tb12275. x.
G. Anuradha, S. R. Hosahalli and A. Jasim, “Effect of Soluble Solids Concentration and Temperature on Thermo-Physical and Rheological Properties of Mango Puree,” International Journal of Food Properties, vol. 14, no. 5, pp. 1018–1036, 2011, doi: 10.1080/10942910903580876.
S. Phaokuntha, P.B. Poonlarp, and I. Pongsirikul, “Rheological Properties of Mango Puree and Process Development of Mango Sheet,” International Symposium on Tropical and Subtropical Fruits, vol. 1024, pp. 373–379, 2014, doi: 10.17660/ActaHortic.2014.1024.51.
M. Dular, T. Bajcar, L. Slemenik-Perse, M. Zumer and B. Sirok, “Numerical Simulation and Experimental Study of Non-Newtonian Mixing Flow with a Free Surface,” Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol.23, no. 4, pp. 473–486, 2006, doi: 10.1590/S0104-66322006000400005.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2022 คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และคณาจารย์ท่านอื่นๆในสถาบันฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
