Embed Size (px)
Citation preview
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1402
การศกษาความสมพนธของตวแปรไรมตของไฮโดรไซโคลน
ชนดของแขง-ของเหลวขนาด 30 มลลเมตร
Investigation of dimensionless number relationships of 30 mm solid-liquid hydrocyclone
นชนาถ ลาดคบอน1 ภรญ� รนกลน2 ภเบศ มนะโรจน3 คณาวฒ ศรระหงษ4 ธนต สวสดเสว5
ฉตรชย นมมล6 ประธาน วงศศรเวช7* 1,2,3,6ภาควชาวศวกรรมขนถายวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ
1518 ถนนพบลสงคราม แขวงวงศสวาง เขตบางซอ กรงเทพฯ 10800 4,7ศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต สานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต
130 อาคารศนยประชมอทยานวทยาศาสตรประเทศไทย ถนนพหลโยธน
ตาบลคลองหนง อาเภอคลองหลวง จงหวดปทมธาน 12120 5สายวชาเทคโนโลยอณหภาพ คณะพลงงาน สงแวดลอมและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร
126 ถนนประชาอทศ แขวงบางมด เขตทงคร กรงเทพฯ 10140
E-mail: [email protected]*
บทคดยอ
ไฮโดรไซโคลนเปนอปกรณทใชแยกของแขงออกจากของเหลวทม
ความหนาแนนแตกตางกน โดยนาหลกการแรงเหวยงสศนยกลาง
มาประยกตใช วตถประสงคของงานวจยนคอ เพอศกษาการแยก
ของแขงออกจากของเหลวโดยใชไฮโดรไซโคลน ตวแปรท
ทาการศกษา ไดแก อตราการไหลททางเขา ความดนลดในระบบ
และอตราสวนของอตราการไหลทอนเดอรโฟลตออตราการไหลของ
ของเหลวททางเขา ผลการทดลองทไดจะนามาสรางสหสมพนธ
รวมถงสรางสหสมพนธของตวแปรไรมตเชน ตวเลขออยเลอรและ
ตวเลขเรยโนลด มการจาลองโดยใชการคานวณทางพลศาสตรของ
ไหลมารวมดวย ผลการทดลองและผลการจาลองทไดจะนาไป
เปรยบเทยบกบผลงานวจ ยทมมากอน สหสมพนธทไดจะเปน
ป ร ะ โ ย ช น ใ น ก า ร อ อ ก แ บ บ ไ ฮ โ ด ร ไ ซ โ ค ล น เ พ อ ใ ช ใ น
ภาคอตสาหกรรมตอไป
คาหลก ไฮโดรไซโคลน เลขเรยโนลด เลขออยเลอร
1. บทนา
ไฮโดรไซโคลนเปนอปกรณทใชกนอยางแพรหลายใน
อตสาหกรรม ไฮโดรไซโคลนสามารถชวยเพมประสทธภาพการ
แยก ลดเวลาและคาใชจายในขนตอนการแยกได เนองจากไฮโดร
ไซโคลนเปนอปกรณทไมมชนสวนเคลอนไหวทาใหบารงรกษางาย
และมราคาถก ไฮโดรไซโคลนถกนามาใชแยกอนภาคของแขงออก
จากของเหลวโดยอาศยแรงเหวยงสศนยกลาง ไฮโดรไซโคลน
ประกอบดวยทอทรงกระบอกทางตอนบน และกรวยทางตอนลาง
ทอทางเขาไฮโดรไซโคลนจะอยทางตอนบนในแนวเสนสมผสของ
ทอทรงกระบอก ทอทางออกของสารจะม 2 ทาง คอ ทางออก
ตอนบน (Vortex finder) และทางออกตอนลาง (Underflow orifice)
สารทไหลออกดานบนเรยกวา Overflow สวนสารทไหลออก
ดานลางเรยกวา Underflow
ตวแปรไรมตทเกยวของกบไฮโดรไซโคลนทสาคญคอ ตว
เลขเรยโนลด ตวเลขออยเลอร และตวเลขสโตคส ตวแปรไรมต
เหลานจะบงบอกถงลกษณะสมบตของไฮโดรไซโคลนซงจะแสดงใน
รปของสหสมพนธตางๆ ตวแปรทมความสาคญทสดตอการแยกคอ
ปรมาณสารปอนทจะรบได (Feed capacity) ซงสามารถระบไดใน
รปของความดนลดทตกครอมไฮโดรไซโคลน Gelder (1952) [1],
Trawinski (1958) [2] และ Bradley (1965) [3] ไดเสนอทฤษฎของ
ปรมาณสารปอนทจะรบไดโดยมความสมพนธกบความดนลด
นอกจากนยงมผศกษาถงความสมพนธระหวางอตราการไหลและ
ความดนลดสาหรบไฮโดรไซโคลนอก เชน Dahlstrom (1949) [4],
Hass (1957) [5], Chaston (1958) [6], Lynch (1975) [7], Plitt
(1976) [8], Bednarski (1984) [9] และ Hwang (2009) [10] ใน
ทานองเดยวกนมผศกษาถงความสมพนธระหวางตวเลขออยเลอร
และตวเลขเรยโนลด เชน Medronho (1984) [11], Savarovsky
(1987) [12], Azevedo (1990) [13], Antunes (1992) [14] และ
Hwang (2009) [10]
ในงานวจยนจะทาการศกษาถงความสมพนธระหวางอตรา
การไหลและความดนลดรวมถงความสมพนธของตวแปรไรมตของ
ไฮโดรไซโคลนชนดแยกของแขงออกจากของเหลวขนาด 30
มลลเมตร มการจาลองดวยการคานวณทางพลศาสตรของไหลใน
การหาคาตางๆ ผลการทดลองและผลการจาลองทไดจะนามา
เปรยบเทยบกบผลงานวจ ยของผอนทไดมการศกษามาแลว
สหสมพนธทศกษาไดเหลานจะมประโยชนเพอใชในการออกแบบ
และการขยายขนาดไฮโดรไซโคลนในงานอตสาหกรรมประเภท
ตางๆ ตอไป
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1403
2. อปกรณและวธการดาเนนการวจย
2.1 อปกรณ
ไฮโดรไซโคลนชนดทใชในการทดลองแยกของแขงออกจาก
ของเหลวมขนาดเสนผานศนยกลาง 30 มลลเมตร ไดออกแบบโดย
ใชขนาดสดสวนตามงานวจยของ Wongsarivej (2005) [15] โดยม
รปของไฮโดรไซโคลนตามรปท 1 และความสมพนธสวนตางๆ ตาม
ตารางท 1
รปท 1 ไฮโดรไซโคลน
ตารางท 1 อตราสวนขนาดตางๆ ของไฮโดรไซโคลน
Di/Dc Do/Dc Du/Dc l/Dc L/Dc Cone
angle (o)
0.2 0.16 0.2 1.0 7.68 7.68
Dc คอ เสนผานศนยกลางของไฮโดรไซโคลน
L คอ ความยาวของไฮโดรไซโคลน
l คอ ความยาวของชองทางออกดานบนทย นเขามาภายในไฮโดร
ไซโคลน (Vortex finder)
Di คอ ขนาดเสนผานศนยกลางทางเขา (Inlet)
Do คอ ขนาดเสนผานศนยกลางทางออกดานบน (Overflow)
Du คอ ขนาดเสนผานศนยกลางทางออกดานลาง (Underflow)
θ คอ มมของกรวย
2.2 วธการทดลอง
แผนภาพและชดอปกรณการทดลองไฮโดรไซโคลนแสดงไว
ดงรปท 2 และ 3 ตามลาดบ อปกรณทใชในงานวจยประกอบดวย
ถงสาหรบบรรจสารทดลองขนาด 15 ลตร ตดตงเกจวดความดน
เพอวดความดนของกระแสของของไหลขาเขา ป มจะดดนาทอยใน
ถงโดยมอนเวอรเตอรเปนตวควบคมกระแสไฟฟาทจายเขาป มเพอ
ปรบอตราการไหลของนาใหไดตามทตองการ นาจะไหลไปตามทอ
ผานเครองวดอตราการไหลและเกจวดความดน และเขาสไฮโดร
ไซโคลนททางเขาในแนวสมผสกบผนงของไฮโดรไซโคลน นาท
ผานการหมนวนภายในไฮโดรไซโคลนแลวจะออกททางออก 2 ทาง
คอ ทางทอทางออกดานบนและดานลางของไฮโดรไซโคลน และจะ
ตกลงสถงอกครง ทางออกดานลางของไฮโดรไซโคลนจะมวาลว
สาหรบปรบอตราการไหล เพอใชในการควบคมอตราสวนการไหล
ของทางออกดานลางตออตราการไหลททางเขา (Flow ratio, RF)
นอกจากนจะมชดหลอเยนดวยนาเพอควบคมอณหภมของนาในถง
ใหคงท 30 oC ทาการเปลยนอตราการไหลเปน 0.25 0.5, 0.75
และ 1 m3/hr
รปท 2 แผนภาพชดทดลองไฮโดรไซโคลน
รปท 3 ชดอปกรณการทดลองไฮโดรไซโคลน
Di
Do
l
Dc
L
Du
Cone angle (o)
1. ไฮโดรไซโคลน
2. ถงผสมสารทดลอง
3. ใบพดควบคมความเรวรอบ
4. เกจวดความดน
5. ป��มหอยโขง
6. อนเวอรเตอร
7. ชดทาความเยน
2
7
3
4
5
1
6Inverter
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1404
บนทกคาความดนทอานได จากนนทาการปรบ Flow ratio
เปน 0.1, 0.2, 0.3 และ 0.4 ททกๆ อตราการไหล ซงคานวณจาก
F
UF Q
QR = (1)
เมอ FQ คอ อตราการไหลของของเหลวทางเขาของไฮโดร
ไซโคลน
UQ คอ อตราการไหลของของเหลวททางออกดานลางของ
ไฮโดรไซโคลน
2.3 วธการจาลอง
การศกษาพฤตกรรมการไหลของของเหลวในไฮโดรไซโคลน
โดยใชแบบจาลองทางคณตศาสตรจาเปนตองอาศยสมการตางๆ
เชน สมการความตอเนอง (Continuity equation) สมการโมเมนตม
(Momentum equation) และแบบจาลองการไหลแบบป นปวน
(Turbulence model)
ในงานวจยนใชการคานวณทางพลศาสตรของไหลภายใต
สภาวะคงตว (Steady state) แบบระนาบพกดฉาก 3 มต โดยใช
ระเบยบวธไฟไนตโวลม (Finite volume) และรปแบบการคานวณ
เชงตวเลขโดยวธ Semi-Implicit Method for Pressure-Linked
Equation (SIMPLE) มาใชคานวณการเคลอนทของของไหล [16],
[17], [18], [19], [20]
2.3.1 สมการทใชในการจาลอง
(1) สมการความตอเนอง (Continuity equation)
0. =∇ ivρ (2)
เมอ
v คอ เวกเตอรความเรวทศทาง i
ρ คอ ความหนาแนนของของไหล
(2) สมการโมเมนตม (Momentum equation)
iiiii gvpvv ρµρ +∇+−∇=∇ 2).( (3)
เมอ
p คอ ความดน
µ คอ ความหนดของของไหล
g คอ ความเรงเนองจากแรงโนมถวง
(3) แบบจาลองของการไหลแบบป นปวน
ในการจาลองรปแบบการไหลในไฮโดรไซโคลน แบบจาลอง
การไหลแบบป นปวน Reynolds stress model (RSM) จะถก
นามาใชอธบายพฤตกรรมการไหล [21] สมการทงหมดนจะคานวณ
โดยใชโปรแกรม FLUENT [19]
2.3.2 สมมตฐานทใชในการจาลอง
ในงานวจยนไดพจารณาวานาเปนของเหลวทอดตวไมได ซง
มความหนาแนนและความหนดคงท
2.3.3 สภาวะเงอนไขขอบเขต (Boundary condition)
สภาวะเงอนไขขอบเขตของงานวจยนไดแสดงตามรปท 4
รปท 4 สภาวะเงอนไขขอบเขต
เมอ u คอ ความเรวในแนวแกน x (m/s)
v คอ ความเรวในแนวแกน y (m/s)
w คอ ความเรวในแนวแกน z (m/s)
C คอ ความเรวทกาหนดของงานวจยน (m/s)
3. ผลการทดลองและการวเคราะหผลการทดลอง
3.1 ความสมพนธระหวางอตราการไหลและความดนลดทได
จากการทดลอง
เมอทาการทดลองปรบอตราการไหลทไหลเขาไฮโดร
ไซโคลนท 0.25, 0.5, 0.75 และ 1 m3/hr และปรบอตราสวนการ
ไหลของทางออกดานลางตออตราการไหลททางเขาท RF = 0.1,
0.2, 0.3 และ 0.4 จะสามารถเขยนความสมพนธระหวางอตราการ
ไหลและความดนลดไดดงสมการ
mF PkQ ∆= (4)
เมอ k คอ คาคงท
∆P คอ ความดนลด
m คอ ตวเลขยกกาลง
จากรปท 5 จะพบวา เมออตราการไหลมคาเพมขนคาความ
ดนลดกจะมคาเพมขนตามไปดวยโดยมคาตวเลขยกกาลงคอ
0.5096, 0.5094, 0.5100 และ 0.5104 และมคาคงท k คอ 1.6668,
1.6738, 1.6847 และ 1.6950 สาหรบการทดลองท RF = 0.1, 0.2,
0.3 และ 0.4 ตามลาดบ การลดคา RF จาก 0.4 ถง 0.1 พบวาคา
ความดนลดมคาเพมขนเรอยๆ ขนาดชองเปดทางดานลางของ
ไฮโดรไซโคลนจะมขนาดเลกลงอนเนองมาจากการหรวาลว ทาให
การไหลออกของของเหลวกระทาไดยากขน
Inlet u = C m/s
v = 0 m/s
w = 0 m/s
Underflow P = Patm
x
y
z
Hydrocyclone wall
u = 0 m/s
v = 0 m/s
w = 0 m/s
Overflow P = Patm
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1405
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
∆P (MPa)
QF
(m3 /h
r)
=0.1
=0.2
=0.3
=0.4
รปท 5 ความสมพนธระหวางอตราการไหลและความดนลดจากผล
การทดลอง
3.2 ความสมพนธระหวางตวเลขออยเลอรและตวเลขเรย
โนลดทไดจากการทดลอง
ตวเลขออยเลอร (Euler number, Eu) เปนตวเลขไรหนวยซง
แสดงถงความสมพนธระหวางความดนลดและพลงงานจลนตอหนง
หนวยปรมาตรสามารถหาไดจากสมการ
22
cvPEu
ρ∆
= (5)
เมอ cv คอ ความเรวของของเหลวภายในตวไฮโดรไซโคลน ซงหา
ไดจากสมการ
42
c
Fc D
Qvπ
= (6)
ตวเลขเรยโนลด (Reynolds number, Re) เปนตวเลขไร
หนวยซงแสดงถงอตราสวนระหวางแรงเนองจากความเฉอย
(Inertia force) และแรงเนองจากความหนด (Viscous force)
สามารถหาไดจากสมการ
µ
ρ ccDv=Re (7)
เมอทาการทดลองเปลยนอตราการไหลทไหลเขาไฮโดร
ไซโคลนท 0.25 0.5, 0.75 และ 1 m3/hr และเปลยนอตราสวนการ
ไหลของทางออกดานลางตออตราการไหลททางเขาท RF = 0.1,
0.2, 0.3 และ 0.4 จะสามารถเขยนความสมพนธระหวางตวเลขออย
เลอรและตวเลขเรยโนลดไดดงสมการ
nKEu Re= (8)
เมอ K คอ คาคงท
n คอ ตวเลขยกกาลง
รปท 6 ความสมพนธระหวางตวเลขออยเลอรและตวเลขเรยโนลด
จากผลการทดลอง
จากรปท 6 จะพบวาเมอตวเลขเรยโนลดมคามากขน (อตรา
การไหลมคาเพมขน) คาตวเลขออยเลอรจะมคาลดลงโดยมคา
ตวเลขยกกาลงคอ -0.0407, -0.0471, -0.0384 และ -0.0453 และม
คาคงท K คอ 6957.5, 7301.7, 6670.3 และ 7017.1 สาหรบการ
ทดลองท RF = 0.1, 0.2, 0.3 และ 0.4 ตามลาดบ จะเหนไดวาคา
ตวเลขออยเลอรมคาลดลงเมอตวเลขเรยโนลดสงขนเนองจาก
ความเรวซงเปนตวแปรตวหนงในสมการของออยเลอรทเพมขนม
อทธพลมากกวาอทธพลของคาความดนลดทเพมขน
นอกจากนจากการทดลองจะพบวาเมอเพมคาจาก RF = 0.1
เปน RF = 0.4 จะทาใหคาตวเลขออยเลอรมคาลดลงในขณะทคา
ตวเลขเรยโนลดคงท ทงนเนองจากขนาดชองเปดทางดานลางของ
ไฮโดรไซโคลนมขนาดเพมขนทาใหการไหลของของเหลวไหลได
สะดวกมากยงขน ทาใหความดนลดในระบบมคาลดนอยลง
3.3 ความสมพนธระหวางอตราการไหลและความดนลดทได
จากการจาลอง
รปท 7 ตวอยางผลการจาลองการเคลอนทของนาภายในไฮโดร
ไซโคลนทอตราการไหล 1 m3/hr และ RF = 0.1
5094.06738.1, PQF ∆= 5100.06847.1, PQF ∆= 5104.06950.1, PQF ∆=
5096.06668.1, PQF ∆= RF
RF
RF
RF 3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000Re
Eu
=0.1
=0.2
=0.3
=0.4
0407.0Re5.6957, −=Eu 0471.0Re7.7301, −=Eu 0384.0Re3.6670, −=Eu 0453.0Re1.7017, −=Eu
RF
RF
RF
RF
Velocity (m/s)
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1406
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000Re
Eu
=0.1
=0.2
=0.3
=0.4
ตวอยางผลการจาลองการเคลอนทของนาภายในไฮโดร
ไซโคลนทอตราการไหล 1 m3/hr และ RF = 0.1 แสดงไวในรปท 7
ซงจะพบวานามความเรวแรกเรมประมาณ 10 m/s เมอทาการ
จาลองโดยเปลยนอตราการไหลทไหลเขาไฮโดรไซโคลนเปน 0.25,
0.5, 0.75 และ 1 m3/hr และเปลยนอตราสวนการไหลของทางออก
ดานลางตออตราการไหลททางเขาท RF = 0.1, 0.2, 0.3, และ 0.4
ความสมพนธระหวางอตราการไหลและความดนลดแสดงในรปท 8
รปท 8 ความสมพนธระหวางอตราการไหลและความดนลดจากผล
การจาลอง
จากรปจะพบวา เมออตราการไหลมคาเพมขนคาความดนลด
กจะมคาเพมขนตามไปดวยโดยมคาตวเลขยกกาลงคอ 0.5097,
0.5098, 0.5091 และ 0.5079 และมคาคงท k คอ 1.5677, 1.6666,
1.7615 และ 1.7998 สาหรบการทดลองท RF = 0.1, 0.2, 0.3 และ
0.4 ตามลาดบ การลดคา RF จาก 0.4 ถง 0.1 จะพบวาคาความดน
ลดมคาเพมขนเรอยๆ เชนเดยวกบผลทไดจากการทดลอง ความ
ดนลดทเพมมากขนนเปนดชนทแสดงใหเหนถงการสญเสยพลงงาน
ทเกดขนจากการทางานของระบบ นนหมายความวาระบบทมความ
ดนลดมากจาเปนตองใชพลงงานในการทางานมากเชนกน
3.4 ความสมพนธระหวางตวเลขออยเลอรและตวเลขเรย
โนลดทไดจากการจาลอง
รปท 9 ความสมพนธระหวางตวเลขออยเลอรและตวเลขเรยโนลด
จากผลการจาลอง
จากรปท 9 ทไดผลจากการจาลองจะพบวาเมอตวเลขเรยโนลดมคา
มากขน คาตวเลขออยเลอรจะมคาลดลงโดยมคาตวเลขชกาลงคอ -
0.0380, -0.0385, -0.0359 และ -0.0311 และมคาคงท K คอ
7653.9, 6823.6, 5964.1 และ 5449.5 สาหรบการจาลองท RF =
0.1, 0.2, 0.3 และ 0.4 ตามลาดบ จะเหนไดวาคาตวเลขออยเลอรม
คาลดลงเมอตวเลขเรยโนลดสงขนเชนเดยวกบผลการทดลอง
นอกจากนจากการจาลองจะพบวาเมอเพมคาจาก RF = 0.1
เปน RF = 0.4 จะทาใหคาตวเลขออยเลอรมคาลดลงในขณะทคา
ตวเลขเรยโนลดมคาคงท ซงกใหผลเชนเดยวกบผลการทดลอง
เชนกน
3.5 เปรยบเทยบสหสมพนธระหวางอตราการไหลและความ
ดนลดทไดจากการทดลอง การจาลอง และงานวจยอน
เมอทาการเปรยบเทยบสหสมพนธระหวางอตราการไหลและ
ความดนลดทไดจากการทดลองและการจาลอง กบงานวจยอน จะ
ไดคาของตวเลขยกกาลงดงแสดงในตารางท 2
ตารางท 2 เปรยบเทยบคาตวเลขยกกาลงของสหสมพนธทได
ระหวางอตราการไหลและความดนลดของงานวจยนกบผลงานวจย
อน ( mF PkQ ∆= )
Researcher Exponent (m)
Dahlstrom (1949) 0.5
Gelder (1952) 0.5
Hass (1957) 0.44
Chaston (1958) 0.5
Trawinski (1958) 0.5
Bradley (1965) 0.5
Lynch (1975) 0.49
Plitt (1976) 0.56
Bednarski (1984) 0.557
Hwang (2008) 0.385
Experiment (2011) 0.5096 to 0.5104
Simulation (2011) 0.5079 to 0.5098
จะเหนไดวาคาตวเลขยกกาลงทงจากผลการทดลองและผล
การจาลองมคาประมาณ 0.5 ซงมคาใกลเคยงกนมาก และมคา
ใกลเคยงกบคาตวเลขยกกาลงทไดจากผวจยอน นนแสดงใหเหนวา
การออกแบบไฮโดรไซโคลน การออกแบบการทดลอง และการเกบ
ขอมลการทดลองเปนไปอยางเหมาะสม รวมถงแบบจาลองท
นามาใชมความแมนยาโดยสามารถทานายผลการทางานของ
ไฮโดรไซโคลนไดเปนอยางด
0380.0Re9.7653, −=Eu 0385.0Re6.6823, −=Eu 0359.0Re1.5964, −=Eu 0311.0Re5.5449, −=Eu
RF
RF
RF
RF
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
DP (MPa)
QF
(m3 /h
r)
=0.1
=0.2
=0.3
=0.4
5098.06666.1, PQ ∆= 5091.07615.1, PQ ∆= 5079.07998.1, PQ ∆=
5097.05677.1, PQ ∆= RF
RF
RF
RF
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1407
3.6 เปรยบเทยบสหสมพนธระหวางตวเลขออยเลอรและ
ตวเลขเรยโนลดทไดจากการทดลอง การจาลอง และงานวจย
อน
เมอทาการเปรยบเทยบสหสมพนธระหวางตวเลขออยเลอร
และตวเลขเรยโนลดทไดจากการทดลองและการจาลอง กบงานวจย
อน จะไดคาของตวเลขยกกาลงดงแสดงในตารางท 3 ซงจะเหนได
วาคาตวเลขยกกาลงทงจากผลการทดลองและผลการจาลองมคาอย
ในชวงประมาณ -0.04 ถง -0.03 ซงมคาใกลเคยงกนมาก โดยทผล
จากการจาลองจะมคาเปนลบมากกวาผลจากการทดลอง ทงน
เนองจากสมมตฐานและการกาหนดสภาวะขอบเขตของการจาลอง
ทมความใกลเคยงกบการทดลองแตกยงไมสามารถกาหนดให
เหมอนกนทกประการกบสภาวะการทดลองจรงไดทงหมด อยางไร
กตามคาตวเลขยกกาลงทงทไดจากผลการทดลองและจากผลการ
จาลองในงานวจยนมคาแตกตางกบคาตวเลขยกกาลงทไดจาก
ผวจยอน ทงนเนองมาจากรปแบบของไฮโดรไซโคลน ขนาดของ
ไฮโดรไซโคลน คาอตราสวนขนาดตางๆ รวมถงชนดของของไหลท
ใชในการทดลองของผวจยมคาแตกตางกน
ตารางท 3 เปรยบเทยบคาตวเลขยกกาลงของสหสมพนธระหวาง
ตวเลขออยเลอรและตวเลขเรยโนลดของงานวจยนกบผลงานวจย
อน ( nKEu Re= )
Researcher Exponent (n)
Medronho (1984) 0.12
Svarovsky (1987) 0.116
Azevedo (1990) 0
Antunes (1992) 0.37
Hwang (2009) 0.315
Experiment (2011) -0.0385 to -0.0311
Simulation (2011) -0.0471 to -0.0384
4. สรปผลการวจย
จากผลการวจยซงเปนการทดลองโดยใชไฮโดรไซโคลน
ขนาด 30 มม. และการจาลองดวยเทคนคการคานวณทาง
พลศาสตรของไหล ในการหาความสมพนธระหวางอตราการไหล
และความดนลด จะพบวามคาตวเลขยกกาลงทใกลเคยงกนมากคอ
มคาเทากบ 0.5 และมคาใกลเคยงกบผลงานวจยอน สาหรบการหา
ความสมพนธของตวแปรไรมตระหวางตวเลขออยเลอรและตวเลข
เรยโนลดพบวาคาจากทดลองและการจาลองมคาใกลเคยงกนคอม
คาอยในชวงประมาณ -0.04 ถง -0.03 ซงเปนการแสดงใหเหนวา
การออกแบบไฮโดรไซโคลน การออกแบบการทดลอง การเกบ
ขอมลการทดลอง รวมถงแบบจาลองทใชในการจาลองมคาท
ถกตองแมนยา อยางไรกตามเมอนาคาตวเลขยกกาลงนมา
เปรยบเทยบกบผลงานวจยอนๆ จะพบวามคาแตกตางกนเนองจาก
เงอนไขการทดลองทตางกน สหสมพนธตางๆ ทไดทงหมดน
สามารถนาไปใชในการออกแบบไฮโดรไซโคลนไดอยางถกตอง ซง
เปนการลดคาใชจายและสามารถออกแบบไดอยางรวดเรว เพอใช
ประโยชนในภาคอตสาหกรรมตอไป
กตตกรรมประกาศ
ขอขอบคณศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต สานกงานพฒนา
วทยาศาสตรและเทคโนโลย (สวทช.) ทเออเฟออปกรณและสถานท
ในงานวจยน
เอกสารอางอง
[1] Gelder A.L. 1952. Proc. 8th Int. Congr. Theor. And Appl.
Math., Istanbul.
[2] Trawinski H. 1958. Naherungssatze zur Berechnung
wichtige. Betriebsdaten fur Hydrocyclone und
Zentrifugen. Chem. Ing. Tech., 30: 85-95.
[3] Bradley D. 1965. The Hydrocyclone. Pergamon Press,
Oxford, 330.
[4] Dahlstrom D.A. 1949. Cyclone operating factors and
capacities on coal refuse slurries. Trans. AIME, 184,
331: 44.
[5] Hass P.E., Nurmi E.O., Whatley M.E. and Engel J.R.
1957. Midget hydrocyclones remove micron particles.
Chem. Eng., Prog., 53(4): 203.
[6] Chaston I.R.M. 1958. A simple formula for calculating
the approximate capacity of a hydrocyclone. Tran. Inst.
Min. Metall. (Sect. C), 67: C203-C208.
[7] Lynch A.J., Rao T.C. and Bailey C.W. 1975. The
influence of design and operating variables on the
capacities of hydrocyclone classifier. Int. J. Min. Proc., 2:
29-37.
[8] Plitt L.R. 1976. A mathematical model of the
hydrocyclone classifier. CIM Bull., Dec., 114: 22.
[9] Bernarski S. and Wiechowski A. 1984. A review of
hydrocyclone performance correlation. Proc. 2nd Int.
Conf. Hydrocyclones, Bath, British Hydromechanics
Research Association, Cranfield, Paper H3, 335-49.
[10] Hwang K.J., Lyu S.Y. and Nagase Y. 2009. Particle
separation efficiency in two 10-mm hydrocyclones in
series. Journal of the Taiwan Institute of Chemical
Engineers, 40: 313–319.
[11] Medronho R.A. 1984. Scale-up of hydrocyclones at low
feed concentrations. Ph.D. Thesis, University of
Bradford, Bradford, UK.
[12] Svarovsky L. 1987. Selection of hydrocyclone design
and operation using dimensionless groups. 3rd
การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจาป 2554
20-21 ตลาคม 2554
1408
International Conference on Hydrocyclones, Oxford,
England, 1987: 1-5.
[13] Azevedo R., Veloso C.O. and Medronho R.A. 1990.
Performance dehidrociclones CBV-Demco 4H.
Proceedings of the XXII Brazilian Congress on
Particulate Systems, Friburgo, Brazil, 1990: 481–488.
[14] Antunes M. and Medronho R.A. 1992. Bradley
hydrocyclones: design and performance analysis, in: L.
Svarovsky, M.T. Thew (Eds.), Hydrocyclones: Analysis
and Applications, Kluwer Academic Publishers,
Dordrecht, 3–13.
[15] Wongsarivej P., Tanthapanichakoon W. and Yoshida H.
2005. Classification of silica fine particles using a novel
electric hydrocyclone. Science and Technology of
Advanced Materials 6, 364–369.
[16] ปราโมทย เดชะอาไพ. 2545. ระเบยบวธไฟไนตเอลเมนต.
สานกพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย. กรงเทพฯ.
[17] Bhaskar K. U. 2007. CFD simulation and experimental
validation studies on hydrocyclone. Minerals
Engineering, 20:60–71.
[18] Bird R. B. 2007. Transport phenomena, John Wiley &
Son, New York.
[19] FLUENT. 2005. Fluent 6.2 User’s guide, Fluent Inc..
Lebanon, NH.
[20] Patankar S. V. 1980. Numerical heat transfer and Fluid
flow, McGrow-Hill Book, London.
[21] Grady S. A. 2003. Prediction of 10-mm Hydrocyclone
Separation Efficiency Using Computational Fluid
Dynamics. Filtration & Separation, 40: 41-46.
