การออกแบบและพัฒนาระบบอบแห้งแบบปั๊มความร้อนสำหรับเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง Design and Development of Heat Pump Drying System for Soybean Seeds

บทคัดย่อ

การออกแบบและพัฒนาเครื่องอบแบบปั๊มความร้อน มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็นเครื่องอบสำหรับลดความชื้นในเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง โดยออกแบบให้เครื่องอบมีขนาด 1.8x2.5x2.3 m (กว้าง x ยาว x สูง) และออกแบบระบบปั๊มความร้อน โดยใช้คอมเพรสเซอร์ขนาด 7 hp (380V/3/50Hz) ใช้สารทำความเย็น R-22 ซึ่งมีความสามารถในการทำความเย็นและความร้อน 16.5 kW และ 15.5 kW ตามลำดับ ในการทดสอบระบบปั๊มความร้อนสำหรับการลดความชื้นได้กำหนดค่าแรงดันสารทำความเย็นด้านสูง 3 ระดับ คือ 200, 250 และ 300 psi จากผลการทดสอบพบว่า มีอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์อยู่ในช่วง 30-34°C; 38-40 %RH, 36-40°C; 35-38 %RH และ 40-46°C; 32-36 %RH ตามลำดับ โดยพบว่าช่วงแรงดันด้านสูงเท่ากับ 250 psi เป็นค่าแรงดันที่เหมาะสมในการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์สำหรับการลดความชื้นเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง นอกจากนี้ผลการทดสอบการลดความชื้นเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง 250 kg จากความชื้นเมล็ดพันธุ์เริ่มต้น 18 % ให้ลดลงเหลือ 11 % (มาตรฐานเปียก) ใช้ระยะเวลา 5-6 hr และจากการประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์เพื่อใช้ประกอบการตัดสินใจลงทุนซื้อเครื่องจักรมาใช้งานพบว่า ที่กำลังการผลิต 20, 30, 40 และ 50 ตัน/ปี มีต้นทุนการใช้งานตู้อบแบบปั๊มความร้อนสำหรับการลดความชื้นเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองเฉลี่ยเท่ากับ 3.65, 2.73, 2.28 และ 2 baht.kg_dry^-1 ตามลำดับ

The design and development of the heat pump drying system aimed to reduce moisture in soybeans. This study was designed to scale the prototype of the drying chamber to 2.8 x 2.5 x 2.3 m (width x length x height). The heat pump system was designed to operate the motor compressor at 7 HP (380 V/3 Ph/50Hz) and using R-22 Refrigerant it has the cooling capacity and heating capacity were 16.5 kW and 15.5 kW respectively. The heat pump system testing for the soybean seeds drying was determined high pressure of refrigerant have 3 levels of 200 psi, 250 psi and 300 psi. The result showed that the temperature and relative humidity in the drying chamber ranged from 30 to 34°C; 38 to 40 %RH, 36 to 40°C; 35 to 38 %RH and 40 to 46°C; 32 to 36 %RH respectively. The high pressure of the 250psi refrigerant was the optimal high pressure for temperature and relative humidity control in the drying chamber for drying soybeans. In addition, the drying of soybean seeds, by testing 250 kg with the initial moisture content of soybeans 18% reduced to 11% wb. The drying time was about 5 to 6 hours. Moreover, an economic valuation assessment for investing the heat pump system for the soybean seeds drying showed that the cost of seeds drying production capacity at 20, 30, 40 and 50 tons/year was 3.65, 2.73, 2.28 and 2.0 baht.kg_dry^-1 respectively.