การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

การวเคราะหการใชพลงงานในกระบวนการอบแหงแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองดวย

ไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง Analysis of Energy Consumption in Microwave and Hot-Air Drying Process of Particleboards from Montong durian peel Using a Continuous Belt System

วนชนะ ยงยน1, สโรชา เจรญวย1*, สมศกด วงษประดบไชย2 และ ผดงศกด รตนเดโช2*

1 ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

39 หม 1 ถนนรงสต-นครนายก ตาบลคลองหก อาเภอธญบร จงหวดปทมธาน 12110 *ตดตอ (Corresponding Author): E-mail sarochakuk@hotmail.com เบอรโทรศพท 0-2549-3430-9 เบอรโทรสาร 0-2549-3432

2 หนวยวจยเพอการใชประโยชนจากไมโครเวฟในงานวศวกรรม (R.C.M.E.) ภาควชาวศวกรรมเครองกล คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร

99 หม 18 ถนนพหลโยธน ตาบลคลองหนง อาเภอคลองหลวง จงหวดปทมธาน 12120

บทคดยอ งานวจยนเปนการนาเสนอการวเคราะหการใชพลงงานโดยทาการทดลองในกระบวนการอบแหงแผนชนไมอด

จากเปลอกทเรยนหมอนทองดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง โดยโครงสรางระบบ ประกอบดวยแมกนตรอนซงเปนแหลงกาเนดคลนไมโครเวฟความถ 2.45 (GHz) ขนาด 800 วตต จานวน 12 ตว ตดตงในตาแหนงสมดลภายในอโมงคของระบบไมโครเวฟซงมลกษณะเปนสเหลยมผนผาหนาตด 90 ซม. X 45 ซม. X 270 ซม. และเครองกาเนดลมรอน ทมอณหภมการทางานสงสด 240 องศาเซลเซยส วสดทใชในการศกษา คอ แผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทอง ขนาด 20 X 20 เซนตเมตร จากการทดลองพบวา การใหความรอนในชวงแรกควรใชลมรอนกอนเพราะวธดงกลาวของกระบวนการอบแหงจะใหความรอนไดดทผว หลงจากนนเมอความชนทบรเวณผวลดลงจงใหความรอนดวยไมโครเวฟ เนองจากทผวสามารถทาใหการดดซบคลนไมโครเวฟไดดและการใหความรอนดวยไมโครเวฟจะเกดความรอนจากภายในแผนชนไมอดจงสามารถขบเคลอนความชนมาสผวหนาไดรวดเรว จากการสงเกตภาพถายความรอนของแผนชนไมอด ดงนนการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบลมรอนในกระบวนการอบแหงทาใหประสทธภาพเพมขนอยางมาก เมอเปรยบเทยบกบใชพลงงานไมโครเวฟเพยงอยางเดยว คาหลก: พลงงาน, การอบแหง, ไมโครเวฟ, แผนชนไมอด

Abstract The paper presents the energy analysis in drying process of particleboards from Monthong durian peel using microwave energy and hot-air in a continuous belt system, consists of twelve 800 watts 2.45 GHz coupled into the cavity wall inside the system. A rectangular microwave cavity of dimensions 45cm x 90 cm x 270 cm combined with hot-air generator having the maximum operating temperature at 240 ˚C was chosen. Particleboards from Monthong peel with dimension of 20 cm × 20 cm were manufactured. The test results and thermal photograph show that using hot-air drying in the first stage, the surface of samples should be greatly dried out. As the result of hot-air drying, this was dedicated to moisture removal of the surface of samples. Afterward, the samples were heated by microwave drying that caused the heat was generated inside the samples, thus transporting rapidly of moisture to the surface of samples. Therefore it would seem that the combination of microwave and hot-air drying process provides more efficiency compared with a single microwave drying. Keywords: Energy, Dying, Microwave, Particleboards

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

1. บทนา การใชวสดทดแทนไมธรรมชาต เปนแนวทางหนงเพอ

ชวยลดปญหาททรพยากรปาไมมจานวนลดลง ในขณะทความตองการใชไมยงมแนวโนมเพมมากขน และเนองจากประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรม ผลผลตทางการเกษตร เชน ผลไม มแนวโนมสงขนในแตละป สงผลทาใหวสดเหลอใชทางการเกษตร มจานวนมากขนเปนเงาตามตว จงเกดแนวคดการนาวสดเหลอใชจาพวกเปลอกผลไม เชน เปลอกทเรยนหมอนทอง เนองจากเปลอกทเรยนหมอนทองมคาสมประสทธการนาความรอนตา เทากบ 0.0921 W/m.K เหมาะทจะนามาใชเปนวตถดบในการผลตแผนชนไมอดเพอเปนวสดภายในอาคารเพอการประหยดพลงงาน ลดความรอนภายในอาคาร เนองจากพลงงานเปนสงทมความสาคญดงนนการอนรกษและประหยดพลงงานจ ง เปนวธการหน งทช วยลดคาใชจายดานพลงงาน

โดยทวไปผลตภณฑทางการเกษตรและอตสาหกรรมนนมหลายกระบวนการผลตทเกยวของกบการอบแหง ซงวธการทใชอยกนทวไปสวนใหญเปนการใหความรอนโดยวธธรรมดา ซงมการปอนความรอนท ผวหนาชนงาน บางครงอาจเกดปญหากบชนงานทมความหนามากๆ เนองชนงานจะไดรบความรอนไมทวถงหรอสมาเสมอ นอกจากนกระบวนการผลตใชเวลานาน อกทงยงทาใหสมบตเชงโครงสรางและสมบตเชงคณภาพเปลยนไป จงเปนทมาของการแสวงหาวธใหมในการขจดปญหาทเกดขน การประยกตใชพลงงานไมโครเวฟมากเปนวธหนงทมประสทธภาพสงและยงเปนทางเลอกหนงสาหรบการปรบปรงคณภาพของแผนชนไมอด เนองจากพลงงานไมโครเวฟมขอไดเปรยบหลายประการ กลาวคอ มประสทธภาพทางความรอนและคณภาพของผลตภณฑสงเพราะเปนการใหความรอนเชงปรมาตร ใชระยะเวลาสน พลงงานทใชเปนพลงงานสะอาดไมมเขมาไอเสย เปนตน

ใ ช ว ง ท ศ ว ร ร ษ ท ผ า น ม า ไ ด ม ก า ร น า ค ล นแมเหลกไฟฟาในชวงความถคลนไมโครเวฟระหวาง 0.3 ถง 300 GHz หรอในชวงความยาวคลน 1 mm. ถง 1 m. มาใชเปนแหลงพลงงานใหความรอนเพอแปรรปวสดตางๆในอตสาหกรรม งานวจยในระดบนานาชาตทผานท[1-7] เกยวกบกระบวนการทาความรอนและอบแหงวสดในป ร ะ เ ภทต า ง ๆ ท ใ ช พ ล ง ง า น ไ ม โ ค ร เ วฟ ไ ด แ ก Rattanadecho et al. [1] ไดทาการศกษาจลนศาสตรกระบวนการอบแหงวสดไดอเลกตรค โดยใชเตาไมโครเวฟชนดสายพานลาเลยงแบบตอเนอง วสดไดอเลกตรคทใช

ในการศกษาคอ ยางพารา และเซรามกส J. Varith et al. [2] ไดทาการอบแหงลาไยดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนเพอศกษาอทธพลของความชนและการสนเปลองพลงงานจาเพาะ (Specific Energy Consumption) ทระดบอณหภม 40 50 และ 60 °C กาลงไมโครเวฟ 100, 180, 300 และ 450 W G.P. Sharma และ Suresh Prasad [7] ไดศกษาการอบแหงโดยใชลมรอนรวมกบไมโครเวฟ ซงอปกรณการอบแหงทใช เปนตอบไมโครเวฟทมใชทวๆไป เพอเปรยบเทยบการสนเปลองพลงงาน (Specific Energy Consumption)

ดงนนงานวจยนจงไดศกษาวเคราะหการใชพลงงาน ในกระบวนการอบแหงแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง โดยตวแปรททาการศกษา ไดแก กาลงงานไมโครเวฟทปอนเขาสระบบ(2400 W) อณหภมลมรอนทปอนเขาสระบบ (40, 50 และ60 °C) เพอหาสภาวะในการอบแหงทเหมาสม เปนแนวทางในการพฒนากระบวนการอบแหงตอไป

2. ทฤษฎทเกยวของ

2.1 สมการความรพนฐานของการทาความรอนดวยพลงงานไมโครเวฟ

คลนไมโครเวฟเมอทะลผานวสดไดอเลกตรกจะถกดดซบและเปลยนเปนพลงงานความรอน เรยกวาคากาลงการดดซบคลนตอหนงหนวยปรมาตร (Density of Microwave Power Absorbed, Q) ซงสมพนธกบสนามไฟฟาและสนามแมเหลกภายในวสดไดอเลกตรก อยางไรกตามวสดไดอ เลกตรกไมมผลตอสภาพเชงข วแม เหลกเมออย ในสนามแม เหลก ดงนนจ งไมมสนามแมเหลกสญเสยในระหวางการแผรงสไมโครเวฟ แตวสดไดอเลกตรกจะมผลตอการเปลยนแปลงเฟสของสนามไฟฟาตอหนงหนวยเวลา ดงนนคาเฉลยรากทสองของความเขมของสนามแมเหลกไฟฟาจะถกใชในการประมาณคาพลงงานไมโครเวฟทถกดดซบโดยวสดไดอเลกตรก เมอสมมตใหไมมการสญเสยสนามแมเหลก คาของการกาเนดปรมาณความรอนภายในตอหน งหนวยปรมาตรสามารถแสดงไดดงน Q = ω 0ε

"rε �

2 = 2π • f • 0ε • 'rε (tanδ)�2 (1)

เมอ E คอ สนามไฟฟาซงจะเปลยนแปลงตาม

ตาแหนง f คอ คาความถของคลนไมโครเวฟ ω คอ ความเรวเชงมมของคลนไมโครเวฟ '

rε คอ relative

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

dielectric constant ซงบอกถงคณสมบตของวตถใดๆทอธบายถงความสามารถในการดดซบ สงผานและสะทอนพลงงานจากสวนทเปนสนามไฟฟาของคลนไมโครเวฟ โดย 0ε คอ Dielectric Constant ของอากาศ และ tanδ คอ Dielectric Loss Tangent Coefficient ซงบอกถงความสามารถในการเปลยนพลงงานทวสดดดซบพลงงานความรอน คาพลงงานไมโครเวฟทถกดดซบจะแปรผนตรงกบคาความถของสนามไฟฟา tanδ และคากาลงสองของสนามไฟฟา แตถาคา tanδ ของแผนชนไมอดมคามาก จะสงผลใหการดดซบพลงงานไมโครเวฟและปรมาณความรอนทเกดขนมมากไปดวย แตถาคา tanδ มคานอย คลนไมโครเวฟจะทะลผานแผนชนไมอดโดยไมเกดความรอนขน อยางไรกตามอณหภมทสงขนอาจจะขนอยกบตวแปรอน เชน คาความจความรอนจาเพาะ (Specific Heat) คาความชน(Moisture content) ลกษณะของแผนชนไมอดและขนาดของแผนชนไมอด คาความลกในการทะลทะลวงหรอระยะทางทสนามไฟฟาเขาไปได สามารถหาไดจากสมการท 2

Dp =

2

12

'

"1'

2

1

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

−⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛+

r

rr

fε

εε

υπ

= ( )

2

12tan1'2

1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+ δε

υπ

rf

(2)

เมอ υ = ความเรวแสง (3x108 m/s) f คอ

คาความถของคลนไมโครเวฟ 'rε คอ relative dielectric

constant tanδ คอ Dielectric Loss Tangent Coefficient

จะเหนวาคา Dielectric Constant และ Loss Tangent Coefficient เปลยนความลกในการทะละทะลวงและสนามไฟฟาภายในวสดไดอเลกตรกกจะเปลยนแปลงดวย

2.2 การสมดล มวล พลงงานในกระบวนการอบแหง จากกฎการอนรกษมวลของปรมาณควบคมตามรปท1 ทาการสมดลมวลเมอ 1gm& ทจด 1 และ 2gm& ทจด 2 เปน

อตราการไหลเขาและออก Wd เปนมวลของวสดแผนชน

ไมอด X1 และ X2 เปนอตราสวนความชนของอากาศเขาและออกจะไดสมการสมดลมวลของกระบวนการอบแหงดงน (3)

(4) (5) เมอ Wd เปนมวลของวสดแผนชนไมอด (kg) am&

เปนอตราการไหลของอากาศแหง (kg/s) X1,2 อตราสวนความชนในอากาศ (kg water/kg dry air) wm& อตราการไหลของนาออกจากวสดแผนชนไมอด (kg water/s) สาหรบการวเคราะหการสมดลพลงงานตามกฎขอท 1 ของเทอรโมไดนามกส หรอกฎการอนรกษพลงงานของระบบควบคม เกดการถายเทความรอน เนองจากมการพาความรอนและความรอนทเกดขนในโมเลกลของนาภายในวสดแผนชนไมอด ทาใหเกดการระเหยของนาหรอความชนภายในวสดแผนชนไมอดและความรอนสวนหนงสญเสยใหกบสงแวดลอม สมการสมดลพลงงานเขยนไดดงน (6) ในวสดแผนชนไมอดเมอมการพาความรอนและพลงงานไมโครเวฟจะเกดความรอนสะสมขนในวสดแผนชนไมอด อตราการถายเทความรอนเนองจากการระเหยของนาและอตราการถ าย เทความร อนไปส ส งแวดลอม โดยความสมพนธสามารถเขยนในรปสมการดงน (7) เมอ Wd เปนมวลของวสดแผนชนไมอด (kg) เปนเอนทาลปของวสดแผนชนไมอด (kJ/kg) เปนเวลา (s)

evapQ& เปนอตราการถายเทความรอน เนองจากการระเหยของนา (kJ/s) am& เปนอตราการไหลของอากาศแหง (kg/s) h เปนเอนทาลปของอากาศแหง(kg/kg)

MWQ& เปนพลงงานไมโครเวฟ (kW) lossQ& เปนอตราการถายเทความรอนไปสสงแวดลอม (kJ/s)

21 ggcv mmdtdm && −=

)( 21 XXmdtdMW a

pd −= &

)( 12 XXmm aw −= &&

systemstoutim EEEE Δ=+∑−∑ &&

lossaevapmmd QQhhmQ

thhW

MW&&&& −+−+=

Δ− )()(

2112

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

2.3 การสนเปลองพลงงานจาเพาะในกระบวนการอบแหง (Specific Energy Consumption in Drying Process) การวเคราะหการสนเปลองพลงงานจาเพาะเปนการประเมนจากการอบแหงดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง พจารณาจากการปอนพลงงาน ในการอบแหงทอณหภมลมปอน 40 ˚C, 50 ˚C และ60 ˚C ความเรวลม 0.5 m/s กาลงไมโครเวฟ (เปดแมกนตรอน 3 ตว) 2400 W การสนเปลองพลงงานจาเพาะ (SEC) หาไดจากสมการท 3

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −=

kghrkWSEC ,

drying during removed water ofAmoumt dryingin suppliedpower electrical Total

(8)

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

kgkJ

SEC ,drying during removed water ofAmoumt

totalP

(9) เมอ Ptotal คอพลงงานไฟฟาทงหมดทใชในกระบวนการอบแหง สามารถหาไดจากสมการท 5 (10) เมอ Pmg เปนพลงงานไฟฟาจาหนายใน magnetron,

Pheater เปนพลงงานไฟฟาเครองทาความรอน, Pexfan เปน

พลงงานไฟฟาพดลมดดอากาศ, Pblfan เปนพลงงานไฟฟา

พดลมเปาลม, Pcofanเปนพลงงานไฟฟาพดลมระบายความ

รอน และ Pcon เปนพลงงานไฟฟาระบบสายพานลาเลยง

3.ระเบยบวธการทดลอง แผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองทใชในการทดลอง มสวนประกอบคอ เสนใย ,ผง และนา แบงสวนผสมออกเปน 4 สตร คอ 1:1:1, 1:1:1.5, 2:1:1.5, 2:1:2 ตามลาดบ ขนาด 20x20 เซนตเมตร และอบแหงโดยระบบไมโครเวฟซงเปนระบบไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนองททางหนวยวจยเพอการใชประโยชนจากไมโครเวฟในงานวศวกรรมพฒนาขน โดยอาศยหลกการคอ วสดทน ามาผานกระบวนการจะถกลาเลยงโดยสายพานผานเขาไปในอโมงคทมหนาตดเปนรปสเหลยม (rectangular cavity) ซงภายในระบบจะตดตงแมกนตรอน คลนไมโครเวฟความถ 2.45 GHz ไวจานวน 12 ตว (กาลง 800 วตต/ตว) และเครองกาเนดลมรอน อณหภมสงสดททาไดโดยประมาณ 240 องศาเซลเซยส (ขนอยกบสมบตวสด) วดอณหภมลมรอนโดยใชเทอรโมคปเปล โดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง คลนไมโครเวฟถกยงจากแมกนตรอน ซงตดตงอยรอบๆบรเวณทาความรอนสามารถทาไดโดยลาเลยงวสดใสสายพานทบรเวณปากทางเขาระบบ จากนนสายพานจะลาเลยงวสดเขาไปยงบรเวณทาความรอน การปรบแตงกาลงสามารถทาไดโยการเปดและปดแมกนตรอนตามตาแหนงตองการ บรเวณปากทางเขาและออกระบบไมโครเวฟมระบบการดกคลนไมโครเวฟทอาจรวไหลออกมาเพอไมใหเปนอนตรายตอผปฏบตงานซงคาการรวไหลมมาตรฐานอยไมเกน 5 มลลวตต/ตารางเซนตเมตร สาหรบการวดอณหภมวสดทดสอบสามารถ วดไดทตาแหนงปากทางเขาและออกเตาไมโครเวฟโดยใชอนฟราเรดเทอรโมมเตอร (ความแมนยาในชวง ± 0.5 องศาเซลเซยส)

รปท 1 กระบวนการอบแหงแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง [1]

[ ]skWconPcofanPexfanPheaterPmgPtotalP 3600, ×++++=

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

(ก) (ข) รปท 2 (ก) เครองไมโครเวฟแบบระบบสายพานลาเลองตอเนอง (ข) ไดอะแกรมรายละเอยดเครองมอทดลอง [1] การวเคราะหการทาความรอนในวสดไดอเลกตรก โดยการวดคาไดอเลกตรกดวยเครองเนตเวรคอนาไลเซอร (Network Analyzer) ดงแสดงในรปท 3 เพอใชเปนขอมลพนฐานเปรยบเทยบในการวเคราะหเชงลกเปนขอมลปอนเขาสาหรบการวเคราะหเชงทฤษฎดวยสมบตไดอเลกตรกในวสดเปนสงจาเปนอยางยงในกระบวนการไมโครเวฟเพราะสมบตไดอเลกตรกเปนสมบตทแสดงถงความสามารถในการดดซบพลงงานไมโครเวฟ ตวเครองมอมองคประกอบทจาเปนตอการวดอยางสมบรณแบบเชน การรกษาสญญาณไมโครเวฟ การคานวณสญญารณ การเกบขอมลจากการคานวณ และการนาผลดงกลาวมาแสดงเปนกราฟ ควบคมการทางานดวยซอฟแวรคอมพวเตอรเพอวดคาสมประสทธการสะทอนของคลนภายในวสดทถกทดสอบ จากนนจะตรวจจบความถการสนพองของคลนภายในหววด (cavity) รวมไปถงปจจยคณภาพ (quality factor) และนาขอมลทไดแปรกลบเปนคาสมบตไดอเลกตรกของวสดทถกทดสอบ 3.1 ขนตอนการทดลอง การวดคาคณสมบตไดอเลกตรก นาวสดแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทอง ทาการวด 5 จดตอหนงชนงาน ใช เคร อง เนต เว รคอนาไลเซอร (Network Analyzer) บนทกคาทไดแลวนามาหาคา tanδ

รปท 3 เครองเนตเวรคอนาไลเซอร [1] การอบแหงนาแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองทาการวดความชนเรมตนกอนการทดลอง ทาการทดลองแบงออกเปน 3 กรณดงน กรณ 1 ใชแมกนตรอนจานวน 3 ตว(กาลง 800 วตต/ตว) 2400 W อณหภมลมรอนท 40 °C แผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองทใชในการทดลอง มสวนประกอบคอ เสนใย ,ผง และน า แบงสวนผสมออกเปน 4 สตร คอ 1:1:1, 1:1:1.5, 2:1:1.5, 2:1:2 ตามลาดบ ขนาด 20x20 cm. กรณ 2 ใชแมกนตรอนจานวน 3 ตว(กาลง 800 วตต/ตว) 2400 W อณหภมลมรอนท 50 °C แผนชนไมอดจากเปลอกท เรยนหมอนทองท ใช ในการทดลอง มสวนประกอบคอ เสนใย ,ผง และน า แบงสวนผสมออกเปน 4 สตร คอ 1:1:1, 1:1:1.5, 2:1:1.5, 2:1:2 ตามลาดบ ขนาด 20x20 cm. กรณ 3 ใชแมกนตรอนจานวน 3 ตว(กาลง 800 วตต/ตว) 2400 W อณหภมลมรอนท 60 °C แผนชนไมอดจากเปลอกท เรยนหมอนทองท ใช ในการทดลอง มสวนประกอบคอ เสนใย ,ผง และน า แบงสวนผสมออกเปน 4 สตร คอ 1:1:1, 1:1:1.5, 2:1:1.5, 2:1:2 ตามลาดบ ขนาด 20x20 cm.

4.ผลการทดลองและอภปรายผลการทดลอง

คาสมบตไดอเลกตรกของแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทอง ทวดโดยใชเครองเนตเวรคอนาไลเซอร (Network Analyzer) แสดงดงในตารางท 1 จากรปท 4 แสดงความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 40 °C พบวาชวงแรกอณหภมแผนชนไมอดสงขนอยางตอเนอง เนองจากแผนชนไมอดมความชนและคา Loss Tangent Coefficient (tanδ) สง ทาใหแผนชนไม

1. Software 2. Microwave Reflect meter 3. Coaxial Cavity 4. Coaxial Cable 5. Sample 6. Female Calibration Standards

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

อดดดซบพลงงานไดมาก ทาใหความรอนภายในแผนชนไมอด(Q) สงตามไปดวย (ดงในสมการท 1) ในชวงเวลา

ตอมา อณหภมของแผนชนไมอดมคาคอยๆลดตาลงเพราะความชนภายในวสดไดเคลอนตวออกไป เนองจาก ในชวงแรกของกระบวนการอบแหงภายในแผนชนไมอด

จะมเฟสของของเหลวอยอยางตอเนอง ทาใหอทธพลของความดนพวลาร (Capillary Pressure) ทขบเคลอนของเหลวไปยงผวหนาของแผนชนไมอดมคาสงแตเมอเวลาผานไปปรมาณความชนลดลง ทาใหการเคลอนทของ

ตารางท 1 คาสมบตไดอเลกตรกของแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทอง

ชดท แผนชนไมอด

คา Dielectric constant

( 'rε )

คา Dielectric loss factor ( "

rε )

คา Loss tangent

coefficient (tanδ)

1

1:1:1 1:1:1.5 2:1:1.5 2:1:2

2.18862 2.14632 2.25451 2.31650

0.345547 0.379913 0.446069 0.443787

0.157533942 0.176934528 0.197688973 0.191471577

2

1:1:1 1:1:1.5 2:1:1.5 2:1:2

2.37493 2.39608 2.23818 1.88531

0.525012 0.539043 0.455578 0.306049

0.220931119 0.224797550 0.203464611 0.162227395

3

1:1:1 1:1:1.5 2:1:1.5 2:1:2

2.59829 2.18999 2.72758 2.23574

0.610489 0.419730 0.677368 0.422795

0.234860799 0.191616784 0.255083833 0.189115917

รปท 4 ความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 40 °C ความชน (ซงเปนไอสวนใหญ) ออกส ผวหนานนเปนอทธพลของการแพรของไอ (Vapor Diffusion) และ

ความดนกาซ (Gas Pressure) เปนหลก ประกอบกบอทธพลของการพาความรอนบรเวณผวหนาของแผนชนไมอดจงทาใหการเคลอนยายความชนทบรเวณผวหนาของแผนชนไมอดสง และเมอพจารณาภาพถายความรอนของแผนชนไมอด พบวาภายในบรเวณกงกลางจะมอณหภมสงกวาดานนอกอนเนองมาจากอทธพลการกระจายของความชนภายในแผนชนไมอด รปท 5 ความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 50 °C รปท 6 ความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 60 °C จากรปท 5 แสดงความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 50 °C พบวาชวงแรก แผนชนไมอดมอณหภมเพมขนเรอยๆ เนองจากแผนชนไมอดมการดดซบพลงงานไมโครเวฟอยางตอเนองสงผลใหเกดความรอนขน และเมอมการดดซบพลงงานลดลง คาอณหภมจงมคาลดลงตามไปดวย เมอนาไปเปรยบเทยบกบกรณใชกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 40 °C พบวาเมอใช

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

อณหภมลมรอนสงขน จะชวยใหความชนสามารถเคลอนตวออกจากผวแผนชนไมอดไดเรวขน จากรปท 6 แสดงความสมพนธระหวางอณหภมและความชนกบเวลา โดยมกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 60 °C พบวาชวงแรก แผนชนไมอดมอณหภมเพมขนเรอยๆ เนองจากแผนชนไมอดมการดดซบพลงงานไมโครเวฟอยางตอเนองสงผลใหเกดความรอนขน เมอระยะเวลาในการอบแหงเพมขน แผนชนไมอดมการดดซบกาลงไมโครเวฟลดลง แตความรอนสะสมในชนไมยงมคาสง ทาใหอณหภมแผนชนไมอดมคาสงอย เมอนาไปเปรยบเทยบกบกรณใชกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 40 °C และ 50 °C พบวาเมอใชอณหภมลมรอนสงขน จะชวยใหความชนสามารถเคลอนตวออกจากผวแผนชนไมอดไดเรวขน สงผลใหระยะเวลาในการอบแหงนอยทสด และใหอตราการอบแหงสงทสดดวย รปท 7 การใชกาลงพลงงานไฟฟาและเวลาในการอบแหง จากรปท 7 การใชพลงงานกาลงไฟฟาในกระบวนการอบแหงแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง กรณ 1 ใชกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 40 °C ใชพลงงานไฟฟา 7.5 kW-hr กรณ 2 ใชกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 50 °C ใชพลงงานไฟฟา 6 kW-hr กรณ 3 ใชกาลงไมโครเวฟ 2400 W อณหภมลมรอน 60 °C ใชพลงงานไฟฟา 5.3 kW-hr โดยการอบแหงทอณหภมลมรอน 60 °C การใชพลงงานไฟฟานอยกวาการอบแหงทอณหภมลมรอน 40 °C และ50 °C ซงการเพมอณหภมลมรอนชวยเพมความสามารถในการระเหยของน า ในแผนชนไมอดใหมากขน สงผลใหระยะเวลาในการอบแหงนอยลง ทาใหการใชพลงงานไฟฟานอยลงดวย

จากรปท 8 แสดงคาความสนเปลองพลงงานจาเพาะทใชในการทดลองอบแหงแผนชนไมอดดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยง

ตอเนอง ใช กาลงไมโครเวฟ 2400 W ทอณหภม 40 °C, 50 °C

รปท 8 การสนเปลองพลงงานจาเพาะในกระบวนการอบแหง (Specific Energy Consumption in Drying Process) และ 60 °C พบวา คาความสนเปลองพลงงานจาเพาะมแนวโนมใกลเคยงกน เทากบ 0.1129, 0.0968 และ 0.0926 MJ/kg ตามลาดบ แตทอณหภมลมรอน 60 °C คาความสนเปลองพลงงานจาเพาะมตาสดเทากบ 0.0926 MJ/kg ทงนเนองจากระยะเวลาในการอบแหงมผลโดยตรงตอคาความสนเปลองพลงงาน เมอใชอณหภมลมรอนเพมขน สงผลใหระยะเวลาในการอบแหงสนลง ความสนเปลองพลงงานกจะลดลงตามไปดวย

รปท 9 ภาพถายความรอนแผนชนไมอด

จากรปท 9 ภาพถายความรอนแผนชนไมอด เมอพจารณาภาพถายความรอนแผนชนไมอด บรเวณภายในแผนชนไมอดมอณหภมมากกวาอณหภมบรเวณภายนอก เนองจากบรเวณภายในแผนชนไมอดมความชนและคา Loss Tangent Coefficient (tanδ) สง ทาใหแผนชนไมอดดดซบพลงงานไดมาก ทาใหความรอนภายในแผนชนไมอดสงตามไปดวย การใหการความรอนในชวงแรกดวยลมรอนวธดงกลาวจะใหความรอนไดดทผว หลงจากนนเมอความชนทบรเวณผวลดลง มวลของความชนเคลอนทเขาไปรวมทจดกงกลางวสด จงทาการใหความรอนดวย

การประชมวชาการเครอขายวศวกรรมเครองกลแหงประเทศไทย ครงท 26 ตลาคม 2555 จงหวดเชยงราย

ETM 2026

ไมโครเวฟในชวงนจะทาใหเกดความรอนและแรงดนไอขนภายในชวยไลความชนใหเคลอนตวไดสะดวกขน

จากตารางท 2 แสดงผลการทดลองโดยใชพลงงานไมโครเวฟรวมกบลมรอนในกรณตางๆ จะเหนวาการเพมอณหภมลมรอนจะชวยใหอตราการอบแหงเรวขน แตตองคานงถงการควบคมอณหภมภายในแผนชนไมอดอยในเกณฑทเหมาะสมเพอปองกนแผนชนไมอดเสยหาย ตารางท 2 ผลการทดลองโดยใชพลงไมโครเวฟรวมกบลมรอนในกรณตางๆ

5.สรปผลการทดลอง การอบแหงแผนชนไมอดจากเปลอกทเรยนหมอนทองดวยไมโครเวฟรวมกบลมรอนโดยใชระบบสายพานลาเลยงตอเนอง พบวาการใหความรอนในชวงแรกควรใชลมร อนก อน เพราะว ธ ด ง กล า วของกระบวนการกระบวนการอบแหงจะใหความรอนไดดทผว หลงจากนนเมอความชนทบร เวณผวลดลงจงใหความรอนดวยไมโครเวฟ เนองจากทผวสามารถทาใหการดดซบคลนไมโครเวฟไดดและการใหความรอนดวยไมโครเวฟจะเกดความรอนจากภายในแผนชนไมอดจงสามารถขบเคลอนความชนมาสผวหนาไดรวดเรว จากการสงเกตภาพถายความรอนของแผนชนไมอด ดงนนการอบแหงดวยพลงงานไมโครเวฟรวมกบลมรอนในกระบวนการอบแหงทาใหประสทธภาพเพมขนอยางมาก เมอเปรยบเทยบกบใชพลงงานไมโครเวฟเพยงอยางเดยว

6.กตตกรรมประกาศ คณะผวจยขอขอบคณงบประมาณแผนดนจาก

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร และสานกงาน

คณะกรรมการสภาวจยแหงชาตทสนบสนนเงนในการดาเนนการวจย และสมาชกในหนวยวจยเพอการใชประโยชนจากไมโครเวฟในงานวศวกรรม (R.C.M.E.) คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร

7.เอกสารอางอง [1] Rattanadecho, P., Suwannapum, N., Watanasungsuit, A. and Duangduen, A., 2007, “Drying of Dielectric Materials Using Microwave-Continuous Belt Furnace.”, ASME J. Manufacturing Sciences and Engineering, Vol. 129 (1), pp. 157-163. [2] Varith, J., Dijkanarukkul, P., Achariyaviriya, A. and Achariyaviriya, S., 2007, Combined Microwave-Hot air Drying of Peeled Longon, Journal of Food Engineering., Vol.31, pp. 459-468. [4] Rattanadecho, P., Aoki, K. and Akahori, M., 2002, “Influence of Irradiation Time, Particle Sizes and Initial Moisture Content During Microwave Drying of Multi-Layered Capillary Porous Materials.” ASME J. Heat Transfer, Vol. 124 (1), 2002, pp. 151-161. [5] Jindarat, W., Rattanadecho, P., Vongpradubchai, S. and Pianroj, Y., 2011, Analysis of Energy Consumption in Drying Process of Non-Hygroscopic Porous Packed Bed Using a Combined Multi-Feed Microwave - Convective Air and Continuous Belt System (CMCB), Drying Technology An International J., Vol.29(08), pp. 926 – 938. [6] Rattanadecho, P , Duangduen, A., Vongpradubchai, S., 2006, “Drying of a Slip Casting for Tableware Product Using Microwave-Continuous Belt Furnace.”, Drying Technology An International J., Vol. 26, pp. 589-594. [7] Jindarat, W., Rattanadecho, P.and Vongpradubchai, S., 2011, “Analysis of Energy Consumption in Microwave and Convective Drying Process of Multi-Layer Porous Material Inside a Rectangular Wave Guide”, Experimental Thermal and Fluid Science. 35, pp.728-737

กาลงไมโครเวฟ

(W)

อณหภมลมรอน

สตร

นาหนกกอน

อบแหง(g)

นาหนกหลง

อบแหง(g)

อตราการอบแหง (Drying rate)

1:1:1 366 322 0.63 1:1:1.5 361 311 0.71 2:1:1.5 371 315 0.80

40

2:1:2 369 313 0.80 1:1:1 375 312 0.90

1:1:1.5 375 311 0.91 2:1:1.5 354 308 0.66

50

2:1:2 357 307 0.71 1:1:1 387 325 0.89

1:1:1.5 357 304 0.76 2:1:1.5 383 315 0.97

2400

60

2:1:2 358 302 0.80