MISCIBLE : Mixing Time of Fluid Mixing

MISCIBLE : Mixing Time of Fluid Mixing

สิ่งหนึ่งที่สำคัญ และ ควรต้องทราบเสมอในการออกแบบ Agitator คือ Agitator ที่ออกแบบนั้นจะมี Mixing Time เป็นระยะเวลาเท่าไหร่ ... ส่วนใหญ่ใช้การประมาณการครับผมยืนยันเลย แต่ Mixing Time เองก็มีสมการครับ มีความสัมพัมธ์ในรูปแบบฟิสิกส์อยู่เช่นกัน และถึงแม้มันจะไม่ได้มาจากรากฐานของงาน Agitator โดยตรง แต่มันมาจากรากฐานของ วิชาชลศาสตร์ และ วิชากลศาสตร์ แต่เราก็เอามาเป็นแนวทางได้ เราเอามาใช้เป็นขั้นตอนในการวิเคราะห์อย่างมีระบบได้ครับ และ บทความนี้ขอพูดถึงในส่วนของการคำนวณหาค่าประมาณ Minimum Mixing Time สำหรับถังขนาดใหญ่, ซึ่งใช้คำนวณหาเวลาที่ใช้งานว่าจะมีเวลากี่นาทีกี่ชั่วโมงสำหรับให้ของเหลวนั้นเกิดการผสมอย่างทั่วถึงกัน (Homogeneus)....ซึ่งผมจะขอยกตัวอย่างงานจริง เช่นเคย ครับ

Note: The Minimum Mixing Time is Valid Only for Froude Number-1 < Froude Number-2

Product : Non-Newtonian Fluid Vessel = 5000 mm x H. 5000 mm Density of Heavy Phase = 1300 kg/m^3 % of Heavy Phase = 50% Maximum Viscosity = 8,000 mPa.s Density of Light Phase = 1000 kg/m^3 % of Light Phase = 50% Maximum Viscosity = 1 mPa.s

Impeller Design
งานนี้จำเป็นต้องออกแบบ / เลือกใบที่เหมาะสมและใช้งานในลักษณะกว้างๆ ให้ครอบคลุมพฤติกรรมของของเหลว รวมถึงคลอบคลุมค่าความหนืด...ผมออกแบบ / เลือกใช้ใบกวนประเภท 6Turbine Impeller และกำหนดค่า Tip Speed Design ที่ 4.25 m/sec

Program Calculation
จากนั้นก็ใส่ค่าให้โปรแกรมคำนวณ คือ
Vessel Diameter = 5000 mm
Working Liquid Level = 4500 mm
Impeller Diameter = 2700 mm
Tip Speed = 4.25 m/sec
Density of Heavy Phase = 1300 kg/m^3
% of Heavy Phase = 50%
Density of Light Phase = 1000 kg/m^3
% of Light Phase = 50%

Calculation Data
จากนั้นโปรแกรมก็จำทำการคำนวณค่าต่างๆ คือ
Froude Number-1 = 0.389
Froude Number-2 = 2.443
Mixing Number = 3231.182
Mixing Time = 95.04 min
Potential Energy = 303,518.7 J

จากผลการคำนวณ Mixing Time = 95.04 min .... นี่คือค่าคำนวณครับ ซึ่งหากเทียบกับงานจริงๆแล้ว Mixing Time จะใช้น้อยกว่านี้ประมาณ 25-30% .... ส่วนเหตุผลที่ Mixing Time ของจริง ได้น้อยกว่าค่าคำนวณนั้นผมขอสงวนรายละเอียดเชิงลึกไว้ครับ..เพราะนี่คืองาน design ซึ่งต้องใช้ประสบการณ์มาออกแบบ และ ค่อนข้างจะอธิบายยากสักหน่อยครับ

Note: หากลูกค้าต้องการให้ลด Mixing Time ลงไปอีกให้อยู่ที่ประมาณ 30 นาที...และต้องรับประกันว่าจะต้อง Keep Homogeneus เหมือนเดิมเราจะมีการปรับปรุง Agitator ของเราได้อย่างไร โดยปกติที่เราจะทำ คือ

เพิ่มความเร็วของ Tip Speed เช่น หากเพิ่มเป็น 5.5 m/sec ก็จะทำให้ได้ค่าคำนวณ Reynolds Number ที่ค่าสูงขึ้น และ สิ่งที่คำนวณได้คือ

Froude Number-1 = 0.671
Froude Number-2 = 2.443 (เท่าเดิม)
Mixing Number = 1393.852
Mixing Time = 30.97448 min

แต่ Absorb Power (kW) จะเพิ่มขึ้นอีกมากเลยครับ, ราคาก็จะกระโดดขึ้นไปอีกมากตามมาเช่นกัน ทั้งในส่วนของ Gear Motor โดยเฉพาะมอเตอร์กันระเบิด, ขนาดเพลา, ขนาดลูกปืน ฯลฯ แพงครับแพง วิธีนี้เป็นวิธีมาตรฐานตามทฤษฏีครับ แต่ลูกค้าจะซื้อมั้ยละครับ นั่นละผมคิดว่าปัญหาใหญ่เลย

เพิ่มเติม : คำว่าเพิ่มความเร็วของ Tip Speed นี่คือ ไม่ใช่เพิ่มความเร็วรอบใบกวนนะครับ, เพิ่ม Tip Speed เพิ่ม RE ในงาน Agitator นั้นสามารถทำได้หลายวิธี ไม่จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วรอบก็เพิ่ม Tip Speed เพิ่ม RE ได้ครับ

ขอบคุณครับ
สถาพร เลี้ยงศิริกูล (Agitator Designer)
MISCIBLE TECHNOLOGY CO., LTD
Tel: 02.548.0414-5 / 091.7400.555
Line : @agitator
www.miscible.co.th