ผลของการจัดวางอีเล็กโตรดที่มีต่อการเพิ่มการถ่ายเทมวลและความร้อนในวัสดุพรุนที่อบแห้งด้วยเทคนิคการอบแห้งอีเล็กโตรไฮโดรไดนามิกส์

Abstract

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่จะศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการอบแห้งวัสดุพรุนโดยใช้ลมร้อนร่วมกับสนามไฟฟ้าแรงดันสูง และทำการศึกษาลักษณะการไหลของลมร้อนที่เปลี่ยนไปตามตำแหน่งขั้วอีเล็กโตรด ตัวแปรที่ทำการศึกษา คือ จำนวนขั้วอีเล็กโตรด (n = 1, 3 และ 4 ขั้ว) และตำแหน่งของขั้วอีเล็กโตรดเมื่อเทียบกับตำแหน่งของเส้นลวดกราวด์ (ระยะในทิศการไหล L = - 8 cm ถึง 8 cm และระยะในทิศตั้งฉากการไหล H = 0 ถึง 6 cm) แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ทดสอบมีค่า 0 - 30 kV อุณหภูมิและความเร็วของลมร้อนถูกควบคุมที่ 60 ºC และ 0.35 m/s ตามลำดับ วัสดุพรุนที่ใช้ทดสอบประกอบด้วย น้ำ อากาศ และเม็ดแก้วขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.125 mm ผลจากการทดลองพบว่าเมื่อปล่อยสนามไฟฟ้าสู่ลมร้อนทำให้อุณหภูมิและอัตราการระเหยของความชื้นออกจากวัสดุเพิ่มสูงเร็วมากยิ่งขึ้นเมื่อเทียบกับการไม่ใช้สนามไฟฟ้า การเพิ่มจำนวนขั้ว n และลดระยะห่างระหว่างอีเล็กโตรดและลวดกราวด์มีผลทำให้อัตราการอบแห้งยิ่งเพิ่มสูงขึ้น จากภาพการไหลแสดงให้เห็นว่าอิทธิพลของสนามไฟฟ้าทำให้เกิดลมหมุนเหนือวัสดุพรุน และเมื่อระยะ L หรือ H มีค่าน้อยลงลมหมุนวนจะมีขนาดที่เล็กลงแต่มีการหมุนที่รุนแรงมากขึ้น นอกจากนี้ตำแหน่งของอีเล็กโตรดมีผลต่อทิศทางการหมุนของลมร้อน ตำแหน่งของการเกิดลมหมุนและประสิทธิภาพการอบแห้งที่แตกต่างกัน ด้วยวิธีการอบแห้งอีเล็กโตรไฮโดรไดนามิกส์อัตราการอบแห้งเพิ่มขึ้นประมาณ 1.3-2 เท่า

คำสำคัญ : อีเล็กโตรไฮโดรไดนามิกส์ (EHD); กระบวนการอบแห้ง; การเพิ่มการถ่ายเทมวลและความร้อน

Abstract

This research aims to study the enhancement of drying efficiency in a porous material with combining hot-air flow and high electrical voltage fields, and to explore hot-air flow behavior varied with electrode layout. The parameters are the number of electrodes (n = 1, 3 and 4) and electrode positions respected to a ground position (L = - 8 to 8 cm in flow direction, and H = 0 to 6 cm in normal flow direction). High electrical voltage is applied in the range of 0 to 30 kV. Temperature and velocity of hot-air flow are controlled at 60 ºC and 0.35 m/s, respectively. Experimental results show that when electric fields are exposed to hot-air flow, temperature and rate of moisture removal of porous material are rapidly increased as compared without electric fields. In addition, either increase of the number of electrode or decrease of gap between electrode and ground wires enhances the drying rate considerably. It is indicated from flow visualization that effect of electric fields conducts hot-air wind to circulate above porous material. Moreover, circulating wind becomes smaller but more violent when gap L or H decreases. Furthermore, electrode layout affects the direction and location of circulating wind, as well as, drying efficient. With electrohydrodynamics, the rate of drying is enhanced by 1.3 - 2 times.

Keywords: electrohydrodynamics (EHD); drying process; enhancement of heat and mass transfer