Thermal Performance and Drying Efficiency of a Temperature- and Humidity-Controlled Chili Roasting Machine Equipped with a Thermosyphon Heat Exchanger

Main Article Content

Amorn Donmuang
Sanhawat Thongdaeng
Jaran Mongkolvai
Onpreeya Veang-in
Bancha Lamlerd

Abstract

This research aimed study investigated the thermal performance of a temperature- and humidity-controlled chili roasting machine equipped with a thermosyphon heat exchanger and to examine the effects of working fluid type and filling ratio on the heat transfer rate and product quality. Three working fluids, namely water, ethanol, and R134a refrigerant, were tested at filling ratios of 40%, 50%, and 60% of the evaporator volume under drying temperatures of 60, 80, and 100 °C. The results showed that the temperature, working fluid type, and filling ratio affected the heat transfer performance of the thermosyphon heat exchanger. The maximum heat transfer rates obtained using R134a refrigerant, ethanol, and water were 160.33, 154.02, and 135.02 W, respectively. The thermosyphon heat exchanger enabled waste heat to be recovered and reused in the process, resulting in a lower final moisture content of the product than that obtained without the heat exchanger under all experimental conditions. The lowest final moisture content, approximately 13% wet basis (wb), was obtained at a drying temperature of 100 °C and a filling ratio of 50%. In contrast, a drying temperature of 80 °C and a filling ratio of 50% provided the best preservation of the physical quality of the chili. The results demonstrate that integrating a thermosyphon heat exchanger with a temperature- and humidity-controlled chili roasting machine can improve heat transfer performance, recover and reuse waste heat, reduce the final moisture content of the product, and maintain the physical quality of dried chili. This approach provides a potential basis for the application of thermosyphon heat exchanger technology in industrial-scale food processing.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
Donmuang, A., Thongdaeng, S., Mongkolvai, J., Veang-in, O., & Lamlerd, B. (2026). Thermal Performance and Drying Efficiency of a Temperature- and Humidity-Controlled Chili Roasting Machine Equipped with a Thermosyphon Heat Exchanger . Kalasin University Journal of Science Technology and Innovation, 5(2), 144–158. https://doi.org/10.14456/ksti.2026.25
Section
Research Articles

References

พิศาล สมบัติวงค์, จักรพันธ์ โสมะเกษตริน, อรทัย จำปาใด, ประภัสวรรณ สวัสดิ์วงษ์, กนกกาญจน์ จิรศิริเลิศ. การศึกษาและพัฒนาการอบแห้งพริกด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานความร้อมจากเตาชีวมวลทรงกระบอกเพื่อลดต้นทุนและเพิ่มผลผลิตให้กับเกษตรกรและวิสาหกิจชุมชนในจังหวัดศรีสะเกษ. สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว); .2560. https://elibrary.tsri.or.th/fullP/RDG60T0104/RDG60T0104_full.pdf

ศิรินุช จินดารักษ์, กลยุทธ ทะกอง. เครื่องอบแห้งและคั่วพริกแบบถังหมุน. ในการประชุมสัมมนาเชิงวิชาการรูปแบบพลังงานทดแทนสู่ชุมชนแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 7 ประจำปี 2557, 12-14 พฤศจิกายน 2557 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ วิทยาเขตวังไกลกังวล, ประจวบคิรีขันต์; หน้า 361-367. http://repository.rmutr.ac.th/123456789/150

ยงยุทธ ใต้เงาสน. การพัฒนาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องอบแห้งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร (ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต). สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงานทดแทน, มหาวิทยาลัยแม่โจ้; 2564. http://mdc.library.mju.ac.th/thesis/2565/yongyoot_taingaoson/fulltext.pdf

สัณหวัจน์ ทองแดง, สมพร หงษ์กง, สุริยา โชคเพิ่มพูน, สุรเชรษฐ์ สีชำนาญ. เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมไซฟอนที่ใช้รางพาราโบลิคร่วมกับท่อแก้วสุญกาศ. ในการประชุมวิชาการระดับชาตินนทรีอีสาน ครั้งที่ 10 ประจำปี 2565, 26 พฤศจิกายน 2565 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตเฉลิมพระเกียรติ, จังหวัดสกลนคร; หน้า 465-473. https://kukr.lib.ku.ac.th/PNEC/Detail/20018146

สุห์ดี นิเซ็ง. ภาณุมาศ สุยบางดำ. กฤษณพงค์ สังขวาสี, สุพัตรา เพ็งเกลี้ยง. การศึกษาผลของขนาดช่องระบายความชื้นสำหรับการอบแห้งพริกด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานผสมผสาน. วารสารวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย. 2562, 11(1). 158-168. https://li01.tci-thaijo.org/index.php/rmutsvrj/article/view/182221.

Zhen Tong, Zekun Han, Chunxue Fang, Xinran Wen. Two-phase thermosyphon loop with different working fluids used in data centers. Int. J. Heat Mass Transf. 2023; 214. 124393. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124393

Siyu Qin, Yijia Liu, Guoqiang Huang, Huile Duan, Junwei Su, Zhaolin Gu, Chun Yang, Liwen Jin. Experimental study of boiling heat transfer enhancement in compact thermosyphon with surface modification. Appl. Therm. Eng. 2026; 302. 131909. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2026.131909

Shaowei Yang, Xiangji Guo a, Zhangchi Liu, Hengxuan Xu, Bo Zhang, Shibo Tian. Experimental research on the heat transfer and flow characteristics of the flat plate loop thermosyphon under high heat flux density and wide filling ratio. Int. J. Heat Mass Transf. 2026; 269. 129161. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2026.129161

Yichuan He, Taipu Hao, Mamookho Elizabeth Makhatha, Yanhui Feng, Lin Qiu. Heat transfer and instability characteristics of a two-phase thermosiphon loop with wide range of filling ratios. Int. Commun. 2026; 174. 110938. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2026.110938

S. Chokphoemphun, S. Eiamsa-ard, P. Promvonge, S. Thongdaeng, S. Hongkong. Heat transfer of a coil-tube heat exchanger in the freeboard zone of a rice husk fluidized-bed combustor, Int. Comm. Heat Mass Tran. 2021, 127. 105462. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105462

S. Jengsooksawat, S. Rittidech, K. Booddachan. Loop Thermosyphon with Vapor Chamber Installation for Energy Thrift in a Chilli Oven. J. Eng. Thermophys. 2018, 27(1). 119-135.

https://link.springer.com/article/10.1134/S1810232818010125

V.M. Aguiar, G.A. Bartmeyer, L. Krambeck, P.H.D. Santos, T. Antonini Alves. Thermal Analysis of a Finned Thermosyphon for Heat Exchanger Applications. IRJAES. 2018, 5(1). 18-21.

https://dx.doi.org/10.22161/ijaers.5.1.4

Chen, J., Cen, J., Huang, W., Jiang, F. Multiphase flow and heat transfer characteristics of an extra-long gravity-assisted heat pipe: an experimental study. Int. J. Heat Mass Transf. 2021, 164. 120564. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120564

Omer Bilgic, Hakan Çelebi, V. Erbil Karakus, Mustafa Ozdemir. Experimental investigation of a header-integrated thermosyphon heat exchanger for sealed enclosure cooling. Appl. Therm. Eng. 2026, 295. 130608. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2026.130608

พชร ว่องไพศาลกิจ, กระวี ตรีอำนรรค, เทวรัตน์ ตรีอำนรรค. การอบแห้งพริกด้วยเครื่องอบแห้งอุณหภูมิต่ำร่วมกับเครื่องอุ่นอากาศแบบเทอร์โมอิเล็กทริก. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มทร.พระนคร. 2563, 14(1). 82-96. https://doi.org/10.14456/jrmutp.2020.8

Siriporn Setwong, Teerapat Chompookham, Pattanapol Meena. Experimental study of working fluids in thermosyphon heat exchanger with annular fins for thermal performance enhancement. Journal of Science and Technology Mahasarakham University. 2014, 33(2), 185-190. https://li01.tci-thaijo.org/index.php/scimsujournal/article/view/19588?utm_source=chatgpt.com