MISCIBLE TALK. EP.1/30 Energy Dissipation Range

MISCIBLE TALK. EP.1/30
Energy Dissipation Range

 

สวัสดีปี 2022 ครับ ผมห่างหายไปจากการแชร์ประสบการณ์แชร์ไอเดียด้าน Fluid Mixing ประมาณ 2 ปีเศษเห็นจะได้ครับ, เริ่มต้นปีนี้เลยมีความตั้งใจจะกลับมาแชร์ประสบการณ์เพื่อแบ่งปันหรือเป็นส่วนนึงของการแลกเปลี่ยนเชิงสร้างสรรอีกรอบในลักษณะการชวนคุยเน้นประสบการณ์แบบเดิมครับ เริ่มด้วยหัวข้อ High Shear Mixer หรือ นิยมเรียกในบ้านเราว่า Rotor-Stator ตามลักษณะของ Impeller หรือ หลายท่านอาจจะเรียกว่า Homo Mix ซึ่งผมว่าไม่ถูกซะทีเดียวแต่ก็เรียกได้ครับ แต่หากมองตาม Mixing Task เราควรเรียกว่า High Shear Mixer จะถูกต้องที่สุด เนื่องจากเครื่องกวนลักษณะดังกล่าวเป็นอยู่ใน Mixing Tank และ อนุภาคไม่ได้ถูกบด หรือ ถูก Shear Force กระทำทั้งหมดนั่นเอง
Energy Dissipation Range  ซึ่งมีหน่วยเป็น W/kg นั่น ถือว่าเป็น Guideline ที่ใช้เป็นแนวโน้มได้ครับว่า Agitator ที่เราออกแบบอยู่ใน Range ที่ทางด้านวิชาการหรือหนังสือกล่าวไว้หรือไม่ ซึ่งหนังสือก็เอามาจากการรวบรวมการทดสอบนั่นแหละครับ ก็ถือว่าเป็นไอเดียได้ แต่ ผมจะบอกว่า ต้องใช้อย่างระมัดระวัง และ ไม่เอามาเป็นเครื่องมือในการยืนยันทางคำพูดเชิงตรรกะว่าถูกหรือผิดกัน เพราะถ้าทำแบบนั้นจะไม่ดีแน่นอน ยกตัวอย่างเช่น

Agitator Vessel : 0.1-100
Static Mixer : 10-1,000
High Shear Mixer 1,000-100,000 

เป็นต้น อ้างอิงจาก หนังสือยอดนิยมอ่านกัน Handbook of Industrial Mixing หน้าที่ 500 เล่มปกสีม่วงนั่นเองครับ, พิจารณาดูแล้วมัน Range มันกว้างมากครับ, กว้างจนไม่รู้ว่าจะเอาตรงไหนเป็นแกนในการพิจารณาความมีแนวโน้มถูกต้องกับงานนั้นๆ จริงๆ มันคือการเก็บสถิติครับ แต่การเก็บสถิตินั้น Range ของ Product ก็กว้างมากอีก, ซึ่งหากอ่านแล้วก็จะงง และ หาข้อสรุปไม่ได้ ซึ่งผมมองว่าถูกแล้วครับ ในเชิงการหาข้อสรุปไม่ได้ เนื่องจากมีปัจจัยพิจารณาหลายส่วนทีเกี่ยวข้องซ่อนอยู่ เช่น Number of Rotor Blades, Type of Stator Head, Tip Speed, Viscosity ฯลฯ ซึ่งไม่ได้ถูกระบุชัดเจน ทำให้ Energy Dissipation Range เป็น Guideline ที่ควรระวังในการใช้ การพิจารณาว่าหากเราสร้าง High Shear Mixer ขึ้นมาใช้สักตัว ซึ่งออกแบบและใช้กำลังให้อ้างอิง Energy Dissipation Range อยู่ใน Range แล้วจะสามารถใช้งานได้แบบนี้ก็อันตรายครับ, ในมุมมองผม คือ ต้องหางานที่ลักษณะใกล้เคียงกันมากๆและเปรียบเทียบ P/V ที่ใช้ต่อ Mixing Time ที่ได้ และที่สำคัญที่สุด ต้องพิจารณาระดับความ Homogeneous ว่าเกินระดับ 70% หรือไม่ ถ้าได้ตามนี้ก็เอามาเป็น Guideline ได้ เป็นต้นครับ

สุดท้ายคือ P/V Range โดยทั่วไปจะมองกันว่า P/V ของ High Shear Mixer มีค่าไม่ได้ต่างจาก Impeller แบบอื่น โดยเฉพาะกลุ่มของ Disperser ตรงนี้ก็ควรระวังในการใช้งาน P/V Range ด้วยครับ เนื่องจากสัดส่วน P/V นั่นไม่ต่างก็จริง แต่สิ่งที่ต่าง คือ Dead Zone of Mixing ต่างกันมาก แม้ High Shear จะให้ค่า Shear Force ที่สูง (du/dy) แต่การ Drop ของของเหลวหลังออกจาก Stator จะทำให้เกิด Dead Zone of Mixing และ ส่งผลต่อระดับการ Homogeneous ของ Product ด้วยเช่นกัน P/V Range ของ High Shear จากหนังสือ อาจจะใช้ในกลุ่มงาน Low Viscosity เท่านั้น ซึ่งปกติเราก็ไม่นิยมใช้ High Shear Mixer ในกลุ่มงานนี้อีกเช่นกันเพราะคนละ Mixing Task ครับ, ท้ายสุดจริงๆ คือ ต้องพิจารณาลงไปอีกว่าแต่ละงานที่ใส่ Power ลงไปให้อยู่ใน P/V Range นั่นสามารถให้ Shear Force ได้ตามต้องการหรือไม่ เพราะหากจะพิจารณาแต่ Power ไม่พิจารณาผลที่ได้ หรือ ไม่พิจารณาชนิดของ Stator ก็ไม่ได้อีก, ยากพอสมควรครับที่จะฟันธงได้ ทำได้เพียงต้องระวังในการนำมาใช้ และ ต้องหากรณีศึกษาเทียบเคียงให้มากที่สุด ครับ

ขอบคุณครับ
สถาพร เลี้ยงศิริกูล
บจก.มิสซิเบิล เทคโนโลยี