HIGH SPEED DISPERSER


Home

>

Fluid Mixing Work

>

HIGH SPEED DISPERSER

399 views

-

HIGH SPEED DISPERSER

เครื่องผสมชนิดความเร็วสูง ชนิดวางบนถังแบบ Fixed Tank ใช้ในกระบวนการผลิต Solid - Liquid mixing, Solid - Liquid Dispersion ลักษณะของต้นกำลัง จะใช้ Direct Drive Motor หรือ Pulley Belt Reduce โดยหากกระบวนการต้องการความเร็วรอบสูงสุดที่ 1450 RPM ก็ใช้ Direct Drive Motor แต่หากกระบวนการต้องการความเร็วรอบต่ำกว่านั้น (ปกติจะอยู่ในช่วง 500 - 1200 RPM) ก็จะใช้เป็นลักษณะ Pulley Belt Reduce เพื่อจำกัดความเร็วสูงสุดโดยที่ไม่ส่งผลกระทบต่อการลดความถี่จากการลดความเร็วรอบ / ข้อควรระวังในการออกแบบ และ ถือเป็น Special Design ของความต่างของผู้ออกแบบใบกวน คือ จำนวนฟันของครีบใบ Saw Disc และ มุมบิดใบองศาของครีบใบ, ยกตัวอย่าง ใบกวน Dia. เท่ากัน แต่จำนวนครีบใบต่างกัน การคำนวณ Reynolds Number ทางสูตร จะออกมาได้เท่ากันก็จริง แต่ในความเป็นจริงแล้ว Absorb Power, ความปั่นป่วนที่ได้ และ ประสิทธิภาพการผสม แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งจุดนี้เป็นสิ่งที่ต้องระวังอย่างมาก

MECHANICAL DETAIL
[1]. Types of Agitator : Top Entry Agitator
[2]. Motor : IEC Standard
[3]. Motor Type : Reduce Pulley Motor / Direct Motor
[4]. Pulley and Belt : Taper Pulley for Speed Reduce
[5]. Located Bearing : Ball Bearing
[6]. Floating Bearing : Ball Bearing
[7]. Sealing : Lip Seal
[8]. Upper Shaft : Solid Shaft
[9]. Shaft Coupling : Rigid Flange Coupling
[10]. Lower Shaft : Solid Shaft
[11]. Impeller Types : Saw Disc Impeller (High Shear/Low Shear)
[12]. Hub : Parallel Key locating impeller / Grub Screws
[13]. Shaft Steady Bearing : None
[14]. Material : Stainless Steel / Steel / Lining
[15]. Option : None

KNOWLEDGE AND DESIGN
เครื่องผสมชนิดความเร็วสูง หรือ เรียกว่า High Speed Disperser คือ เครื่องผสมที่ใช้ในกระบวนการ Solid - Liquid Dispersion, Solid - Liquid Mixing, และ Emulsification ด้วยเหตุผลที่ใบกวนประเภท Saw Disc Impeller มีพฤติกรรมที่ต้องการ Tip Speed ที่สูง รวมถึงลักษณะของใบเป็นฟันซี่เล็กๆสลับในแถวบนและล่าง ทำให้ของเหลวเกิด Fluid Shear Force และ ความเร็วของเหลวดร๊อบ ยกตัวอย่างกระบวนการ Solid - Liquid Dispersion ใบกวนประเภท Saw Disc สามารถทำให้ผงอนุภาคเล็กๆแทรกตัวเข้าไปในของเหลวหนืดได้ เช่น กระบวนการผลิต Paint - Ink เป็นต้น, สำหรับกระบวนการ Solid - Liquid Mixing การเกิด Fluid Shear Force ในของเหลวหนืด ทำให้ความสามารถในการทำละลายระหว่าง Solid - Liquid เพิ่มมากขึ้น พบในกระบวนการทำละลาย Resin ต่างๆ เช่น การผลิต Coating

ด้วยเหตุที่เครื่องผสมต้องการความเร็วรอบสูง และ ด้วยมาตรฐานมอเตอร์ที่มีความเร็ว 750 RPM, 1000RPM, 1450RPM, และ 3000RPM มอเตอร์ที่เหมาะสม คือ ความเร็วรอบ 1450 RPM เนื่องจากหากใช้ 3000 RPM จะทำให้ Torque ของใบกวนลดลง ไม่เป็นผลดีกับของเหลวที่มีความหนืด หรือ อาจจะกล่าวได้อีกนัยหนึ่งในทางวิศวกรรม คือ การใช้ความเร็วรอบที่สูงเกินไปไม่ส่งผลให้การผสมดีขึ้น หรือ ไม่ทำให้เกิดความปั่นป่วนมากขึ้น เพราะจากความสัมพันธ์ระหว่าง Power Number (Ne) of Impeller as Function of Reynolds Number (Re) จากกราฟ และ เหตุผลประการสำคัญ คือ มอเตอร์ความเร็วมาตรฐาน 1450 RPM เป็นความเร็วของมอเตอร์มาตรฐานที่ใช้ในกระบวนการผลิตจริงนั่นเอง, กรณีในการทำ Small Batch Testing ในห้องแล็ป ที่นิยมใช้ความเร็วรอบของมอเตอร์ หลายพันรอบ จนไปถึงเป็นหมื่นรอบนั้น ในความเป็นจริงแล้วไม่มีประโยชน์ใดๆเลย เนื่องจากสัดส่วนพลังงาน สัดส่วนของ Shear Force ในการทดลองนั่นสูงมากไม่สามารถนำมา Scale Up มาใช้งานจริงในการผลิตปริมาณมากๆได้จึงเป็นปัญหากันบ่อยครั้งระหว่างผู้ทำ Batch ทดลองขนาดเล็กกับ ผู้ทำ Product Batch ด้วยผลที่ได้นั่นต่างกันมาก นั่นเป็นเพราะความไม่เข้าใจในเรื่องของการ Scale Up ของการออกแบบ Agitator นั่นเอง

การเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องผสมแบบ High Speed Disperser คือ การแก้ไข้ข้อบกพร่องจากการทำงานของใบกวนในกระบวนการบางประเภท เช่น การติดขอบถังของกลุ่มของเหลว medium/high viscosity, การเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน และ การเพิ่มประสิทธิภาพการ Homogeneous เป็นต้น สิ่งเหล่านี้สามารถแก้ได้โดยการใช้เครื่องประเภท Co-Axial Disperser




Blogs

-

Large Agitator and Mixing

Large Agitator เครื่องกวน (Agitator) สำหรับถังขนาดใหญ่ตั้งแต่ขนาด 20,000 - 200,000 ลิตร, ทั้งนี้กล่าวถึง Agitator ที่ติดตั้งแบบ Top Entry เราจะใช้เครื่องกวนขนาดใหญ่ในกระบวนการกวนเพื่อป้องกันการตกตะกอน, กระบวนการผสมระหว่างของเหลวกับของเหลว (ความหนืดต่ำ-กลาง), กระบวนการกวนเพื่อการถ่ายเทความร้อน, กระบวนการผสมแบบ Reaction ของ Slurry จำพวกแป้งมันสำปะหลัง หรือ กระบวนการ Saccharification Starch, Modify Starch เป็นต้น, เพื่อเพิ่ม Reynolds Number ให้กับกระบวนการสำหรับถังขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมี Buffle Plate ในถังด้วย, การกำหนดจำนวนชั้นใบสำคัญอย่างยิ่งกับค่า Pumping Capacity ที่คำนวณได้ ซึ่งเป็นเรื่องที่ผู้ออกแบบต้องควรระมัดระวัง,...ข้อควรระวังในการออกแบบเครื่องกวนสำหรับถังขนาดใหญ่อีกประการหนึ่ง คือ No. of Impellers Stage เนื่องจากจำนวนชั้นใบของใบกวนส่งผลกระทบต่อ Absorb Power และ ความเป็น Homogeneous และ เป็นสิ่งที่โปรแกรมคำนวณ Agitator ทุกโปรแกรมไม่ได้บอกไว้, อีกทั้งระยะห่างแต่ละ Stages มีผลอย่างมากต่อการส่งกระแสการไหลของใบกวนเพื่อการผสมที่ดี MECHANICAL DETAIL [1]. Types of Agitator : Top Entry Agitator [2]. Motor : IEC Standard [3]. Gear Motor Type : Parallel Shaft(Hollow)/Bevel Gear(Hollow) [4]. Flexible Coupling : None [5]. Located Bearing : On Gear Unit [6]. Floating Bearing : Spherical Roller Bearing [7]. Sealing : Stuffing Box Packing / Lip Seal [8]. Upper Shaft : Solid Shaft [9]. Shaft Coupling : Rigid Flange Coupling [10]. Lower Shaft : Solid Shaft / Hollow Shaft [11]. Impeller Types : 2,3,4,6 Blades Turbine / High Efficiency Impeller / Trapezoil Beam [12]. Hub : Parallel Key locating impeller / Clamping Hub with key [13]. Shaft Steady Bearing : At Bottom, Middle [14]. Material : Stainless Steel / Steel / Lining [15]. Option : None IMPELLER DESIGN [1]. เครื่องกวนสำหรับถังขนาดใหญ่ จะมีใบกวนหลายชั้นใบ (Muti Stages Impellers) สิ่งสำคัญที่สุด คือ ต้องออกแบบการจัดเรียงองศาของชั้นใบ และ ความห่างแต่ละชั้นใบ ให้มีแรงพลศาสตร์ส่งถึงกัน ซึ่งเราจะคำนึงถึงกรณีของเหลวเต็มถังเป็นหลัก [2]. การออกแบบใบ (Blades) ต้องคำนึงถึงความคงที่ของ Velosity ตลอดทั้งความยาวใบเพื่อรักษา Flow Pattern ให้สม่ำเสมอ [3]. ออกแบบ Tip Speed (m/sec) ไม่ให้สูงมาก เพื่อป้องกัน Bending Moment ที่เกิดขึ้นกับ Shaft และ ลด Shaft Vibration [4]. ออกแบบหน้าตัดของใบ (Blades Width) และ มุมของใบ (Blades Angle) เพื่อลด Absorb Power แต่รักษา Pumping Capacity [5]. เลือกชนิดของใบที่มีพฤติกรรมใบเหมาะสำหรับของเหลวความหนืดต่ำ ถึง กลาง เท่านั้น APPLICATIONS [1]. กลุ่มอุตสาหกรรม Slurry เช่น ถังเก็บ CaCO3, แป้งมันสัมปะหลัง เป็นต้น ส่วนใหญ่จะใช้ Agitator เพื่อป้องกันการตกตะกอน หรือ กวนก่อนนำไปใช้งานใน Process Line [2]. กลุ่มอุตสาหกรรมแปรรูปแป้งมันสัมปะหลัง หรือ โรงงานน้ำตาล เช่น Reaction Modify Starch, การย่อยแป้งเป็นกลูโคส [3]. กลุ่มอุตสาหกรรม Storage จาก Batch Mixing ใช้ผสม Finish Products ที่มีคุณสมบัติไม่เหมือนกันใน Storage Tank ขนาดใหญ่ เช่น กาว Latex, Liquid Resin, Mill Base Paint เป็นต้น [4]. กลุ่มอุตสาหกรรมที่ต้องการรักษาคุณภาพของสินค้า หรือ รักษาอุณหภูมิของของเหลว เช่น น้ำมันพืช เป็นต้น

Next
-

HIGH SHEAR MIXER

เครื่องปั่นละเอียด หรือ เรียกกันโดยทั่วไปว่า Homogenizer / Homo Mixer / Emulsifier แต่หากเรียกให้ถูกต้องตามพฤติกรรมของใบกวน (Impeller) ที่แท้จริงแล้ว ควรเรียกว่า "High Shear Mixer" เพราะเป็นการใช้ใบกวนประเภท Rotor-Stator ซึ่งมี Fluid Shear สูงในการผสม, จากการที่ใบกวนมีพฤติกรรมที่มี Fluid Shear สูงนั้น ทำให้เหมาะกับการใช้งานผสมของเหลวที่แยกชั้นกันให้เข้ากัน จึงนิยมเรียกกันโดยทั่วไปว่า Emulsifier คือ เครื่องที่เป็นตัวช่วยประสานของเหลวที่แยกชั้นกันให้รวมเป็นเนื้อเดียวกันนั้นเอง การทำงานของใบกวนลักาณะนี้ คือ ใช้ความเร็วสูงของใบกวน Rotor โดยส่วนใหญ่ประมาณ 18-30 m/sec หมุนอยู่ใน Stator ที่เจาะรูขนาดเล็กๆ เมื่อของเหลวไหลผ่านรูขนาดเล็กและมีความเร็วลดลงทำให้เกิด Shear ซึ่งส่งผลให้อนุภาคขนาดใหญ่แตกตัวเป็นขนาดที่ละเอียดลงได้ การออกแบบ High Shear Mixer ถือเป็นการออกแบบเฉพาะผลิตภัณฑ์ เนื่องจากแต่ละกระบวนการมีความต้องการของผลที่ได้ต่างกัน, สัดส่วนของพลังงานต่อหน่วย หรือ Specific Power เป็นส่วนสำคัญที่ต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบสำหรับการ Scale up/down ของโปรดักส์ชนิดเดียวกัน, ตามหลักวิศวกรรมว่าด้วย Fluid Mechanic แล้ว Shear Rate ที่เกิดจาก Rotor - Stator Head เกิดจากความเร็ว Drop หลังจากออกจาก Stator Head ดังนั้นความปั่นป่วนที่เกิดบริเวณ Rotor - Stator จะมีสูงมาก และ ลดลงอย่างรวดเร็วในบริเวณที่ใกล้เคียงกันออกไป ทำให้สัดส่วนพลังงานในการออกแบบ High Shear Mixer นั้นค่อนข้างสูงถึงสูงมากเลยทีเดียว, ยกตัวอย่างเช่น การผสมโลชั่นทาผิว หากต้องการให้การผสมเป็นแบบ Good Mixing มี Mixing Time ต่ำ ในปริมาณผลิต 100 ลิตร ต้องใช้มอเตอร์ขนาด 20 แรงม้า, ในขณะที่การผลิต Gel หรือ Liquid Wax ที่มีค่าความหนืดไม่สูงมากและไม่ต้องการ Shear Force สูงมาก มอเตอร์ขนาด 20 แรงม้า สามารถผลิต Gel ได้ปริมาณถึง 500 ลิตร, การใช้ High Shear Mixer สำหรับงานผสม Liquid - Liquid เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจมาก แม้ว่าสัดส่วนพลังงานจะเยอะกว่าปกติ แต่ผลที่ได้ออกมาก็ดีเยี่ยมกว่าปกติเช่นกัน ข้อควรระวังในการออกแบบ : ปัญหาการออกแบบ High Shear Mixer ในห้องแล็ป มักจะใช้ความเร็วรอบสูงมากโดยอยู่ระหว่าง 6,000-15,000 RPM ซึ่งในความเป็นจริงแล้วยังเข้าใจผิดกันอยู่ และ มีผู้ผลิต Homogenizer ส่วนใหญ่ก็ยังคงออกแบบเช่นนี้อยู่ เนื่องจากไม่มีความเข้าใจเรื่อง Specific Power, และ ยังไม่เข้าใจสัดส่วนพลังงานที่ระบบได้รับ รวมถึงยังไม่เข้าใจเรื่อง Process Scale Up จึงควรระวังเรื่องนี้เป็นอย่างมาก

Next