การศึกษาพลศาสตร์การไหลเชิงคำนวณของใบกวนแบบตามแนวรัศมีในถังปฏิกรณ์สำหรับผลิตเซลลูโลสจากเปลือกทุเรียน
พลศาสตร์ของไหล, ใบพัดกวนแบบ radial impellers, การกระจายของอนุภาคของแข็ง
คำสำคัญ:
Computational flow dynamics Stirring radial impellers Suspension of solid particlesบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการไหลในถังปฏิกรณ์สำหรับปฏิกิริยาอัลคาไลเซชั่น (Alkalization) สำหรับสังเคราะห์เปลือกทุเรียนแขวนลอยในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) โดยทดลองด้วยใบพัดกวนแบบตามแนวรัศมี (Radial Impellers) สร้างการไหลหมุนเวียนด้วยมอเตอร์ที่ความเร็วรอบ 100 rpm ในถังปฏิกรณ์ใสที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 230 mm มีการติดตั้งครีบกั้นทั้ง 4 ด้าน โดยได้ปรับระยะความสูงของใบพัดกวนเท่ากับ 0.1D และ 0.2D ใช้กล้องจับการกระจายของอนุภาคแข็งเคลื่อนที่โดยใช้เทคนิคฉายเลเซอร์แบบระนาบ (Laser Induced Fluorescence, LIF) จับอนุภาคแสดงทิศทางการไหลของอนุภาคเรื่องแสงยืนยันผลการคำนวณทางพลศาสตร์ของไหลโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ (ANSYS Fluent) เพื่อศึกษารูปแบบการไหลหมุนเวียนที่ส่งผลให้การกระจายของอนุภาคแข็งแขวนลอยอย่างทั่วถึงในถังปฏิกรณ์ จากการศึกษาที่ระยะ
ความสูงของใบพัดเท่ากับ 0.1D เกิดการกระจายของอนุภาคของแข็งและแขวนลอยได้ดีกว่ากรณี 0.2D เนื่องจากผลของความเร็วในแนวแกน ความเร็วในแนวรัศมี และมีการกระจายตัวของความเร็วออกจากใบพัด (Iso-surface) มากกว่า
เอกสารอ้างอิง
McCabe, W. L., Smith, J. C. and Harriott, P. (1993). Unit operations of chemical engineering. New York: McGraw-Hill
Kevin J. Myers et al.,( 2002), Optimize Mixing by Using the Proper Baffles., www.cepmagazine.org., February
Byung-Hwan Um and Thomas R. Hanley.,(2008). A CFD model for predicting the flow patterns of viscous fluids in a bioreactor under various operating conditions. Korean J. Chem. Eng., 25(5), 1094-1102
Qiao Shengchao et al.,(2015), CFD Prediction of Mean Flow Field and Impeller Capacity for Pitched Blade Turbine. Transactions of Tianjin University.21(3),250-258
A.Bakker, K.J. Myers, R.W. Ward, C.K.Lee. 1996. The laminar and turbulent flow pattern of a pitched blade turbine.Trans IChemE, Part A, Chemical Engineering Research and Design, Vol 74: 485-491
Inci Ayranci, Suzanne M. Kresta, Jos J. Derksen.(2013). Experiments and Simulation on Bidisperse Solids Suspension in a Mixing Tank. Chemical Engineering Technology 11,1958-1967
Ge Baia, Jared S. Beea, James G. Biddlecomb, Quanmin Chen, W. Thomas Leach.,(2012) Computational fluid dynamics (CFD) insights into agitation stress methods in biopharmaceutical development. International Journal of Pharmaceutics 423, 264– 280
E.M. Marshall, A. Bakker,(2002) Computational Fluid Mixing, Fluent Inc., Lebanon
