การตรวจสอบการกระจายลมร้อนในเตาอบด้วยการทดลองและพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ
คำสำคัญ:
การกระจายลมร้อน, ตู้อบลมร้อน, พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณบทคัดย่อ
การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการกระจายลมร้อนในตู้อบโดยใช้การทดลองและการวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) โดยจำลองพฤติกรรมการกระจายลมร้อนภายในตู้อบที่มีฮีทเตอร์จำนวน 3 แท่ง และพัดลมเป่าลมร้อนให้การกระจายความร้อนภายในตู้อบขนาด 0.100x0.885x0.200 m ที่อุณหภูมิ 80°C ซึ่งการทดสอบและจำลองนี้ไม่มีผลิตภัณฑ์สำหรับการอบจึงไม่พิจารณาความชื้น การทดลองใช้ระบบบันทึกอุณหภูมิ GTF2-IM28 Temp Controller และเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ PT100 จำนวน 12 ช่องสัญญาณ โดยเชื่อมต่อกับเครื่องควบคุมและอ่านค่าผ่าน Modbus-RTU ลมร้อนคืออากาศที่ไหลในตู้อบมีปริมาตรเท่ากับ 1.52 m3 ของไหลเกิดการถ่ายเทและพาความร้อนภายใต้ความเร่ง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (g) เลือกใช้รูปแบบการไหลทั้งแบบราบเรียบและปั่นป่วน สภาพผิวของผนังเป็นผิวราบเรียบกำหนดเป็น Adiabatic wall และกำหนดความดันอากาศที่ 101,325 Pa พร้อมทั้งอุณหภูมิเริ่มต้นของอากาศและตู้อบที่ 28°C ผลการศึกษาพบว่า การวิเคราะห์ด้วย CFD และการทดลองสอดคล้องกันมีค่าความแตกต่างอยู่ในช่วงร้อยละ 6-10 จึงสรุปได้ว่าแบบจำลอง CFD สามารถจำลองการกระจายลมร้อนได้ใกล้เคียงกับผลการทดลองจริง จากนั้นทำการวิเคราะห์การกระจายลมร้อนในตู้อบทั้งแบบที่มีถาดเต็มตู้และแบบไม่มีถาด พบว่า มีการกระจายของลมร้อนเป็นแบบปั่นป่วน ลมร้อนในแต่ละตำแหน่งแตกต่างกัน ซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการอบ การศึกษานี้สามารถนำไปใช้ในการปรับปรุงการออกแบบตู้อบให้มีการกระจายความร้อนที่สมดุลและมีประสิทธิภาพสูงสุดในการทำงาน โดยต้องพิจารณาตัวแปรสำคัญประกอบด้วย ทิศทางและตำแหน่งการเข้าของลมร้อน ความเร็วของลมร้อน อัตราการไหลของลมร้อน กำลังของฮีทเตอร์ การควบคุมการสูญเสียของลมร้อนด้วยการติดตั้งฉนวนกันความร้อน และการสร้างช่องทางเข้าของลมร้อนหลายตำแหน่ง
เอกสารอ้างอิง
Mirade P.S., Daudin J.D., Ducept F., and Trystram G., Characterization and CFD modeling of air temperature and velocity profiles in an industrial biscuit baking tunnel oven. J. Clement,/Food Research International. 2004; 37: 1031–1039.
Nantawan T., Weibiao Z., and Thomas A., Two-dimensional CFD modeling and simulation of an industrial continuous bread baking oven. Journal of Food Engineering. 2003; 60: 211–217.
Andrew L., Numerical Investigation of the Temperature Distribution in an Industrial Oven. University of Southern Queensland.
Pragati K. and Sharma H.K., Concept of Computational Fluid Dynamics (CFD) and its Applications in Food Processing Equipment Design. Journal of Food Process Technology. 2012; 3(1).
Khatir Z. et. al., The Application of Computational Fluid Dynamics (CFD) And Oven Design Optimization in the British Bread-baking Industry. In: International Conference on CFD in Oil & Gas, Metallurgical and Process Industries SINTEF/NTNU, Trondheim Norway; 2011. P. 21-23.
Verboven P., et. al., “Computational fluid dynamics modelling and validation of the temperature distribution in a forced convection oven. Journal of Food Engineering. 2000; 43(2): 61-73.
Rokni M. and Sunden B., Investigation of a Two-Equation Turbulent Heat Transfer Model Applied to Ducts. Journal of Heat Transfer. 2003; 125(1): 194-200.
Jones A. and Ingham D., Combined convection flow in a vertical duct with wall temperatures that vary linearly with depth. International Journal of Heat and Fluid Flow. 1993; 14(1); 37-47.
Sparrow E. and Ortiz M., “Heat transfer coefficients for the upstream face of a perforated plate positioned normal to an oncoming flow. International Journal of Heat Mass Transfer. 1981; 25(1); 127-135.
Subrata R., Sagar K. and Heidmann J., Film Cooling Analysis Using DES Turbulence Model. In ASME TurboExpo, 2003.
Mark F. et. al., Use of computational fluid dynamics in domestic oven design. Int. Jnl. of Multiphysics. 2008; 2(1).
ANSYS Inc. CFX-5.7.1 Theory Manual. ANSYS. 2005.
Wilcox D. C., Basic Fluid Mechanics, D C W Industries, La Canada, 1998.
Menter F. R., Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA Journal. 1994; 1598–1605.
Dhinsa K. K., Bailey C. J. and Pericleous K. A., Turbulence Modelling and its Impact on CFD Predictions for Cooling of Electronic Components. In: Inter Society Conference on Thermal Phenomena. 2004.
Atkins W.S., Consultants, Best Practice Guidelines for Marine Applications of Computational Fluid Dynamics. 2002.
Tinprabath P., et al., A Study of Drying Coconut Coir Dust with a Fluidized Bed Type. In; PCRUSCI CONFERENCE 2022, Faculty of Science and Technology, Phetchabun Rajabhat University, 2022. P. 465-475.
Tinprabath P., et. al. “The study of kumquats drying using a fluidized bed dryer,” In: Rajamangala Manufacturing & Management of Technology Conference; 9th RMTC, 1–3 May 2024 at The Heritage Chiang Rai Hotel and Convention. Chiang Rai. P. 1325-1330.
Lertlaokul K., et al., Drying of Andrographis Paniculate with Fluidized Bed. In: 13 th Proceeding of Sustainable Industrial Innovation and Management Conferenc. BITEC Exhibition and Convention Center. Bangkok. 2024.
Chindaprasert N. and Tinprabath P., A Study of Drying Behavior of Home Agricultural Products. In: Proceeding of the 38Th Conference on Mechanical Engineering Network of Thailand: ME-NETT 32, 3–6 July 2018 Mukdahan Province.
Chindaprasert N., Boonmee P. and Tinprabath P., A Study of Drying Roses Using Hot Air from Air Conditioner Condenser and Electric Heater Coils. In: Proceeding of the 38th Conference on Mechanical Engineering Network of Thailand: ME-NETT 32, 3–6 July 2018. Mukdahan Province.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2025 วารสารวิจัย มทร. กรุงเทพ
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ มีความยินดีที่จะรับบทความจากอาจารย์ นักวิจัย นักวิชาการทั้งภายในและภายนอกมหาวิทยาลัย ในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมถึงสาขาต่างๆ ที่มีการบูรณาการข้ามศาสตร์ที่เกี่ยวข้องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่น
การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ
ข้อความที่ปรากฏอยู่ในแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพแต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา หรือข้อคิดเห็นใดๆ ของบทความในวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากกองบรรณาธิการ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสาร
