Solid-Liquid Suspension#1

939 views

06/01/2024 23:11

Solid-Liquid Suspension#1

Degrees of suspension
ระดับของการกระจายตัว

..."กระบวนการผสมระหว่างของแข็งที่มีลักษณะเป็นผงกับของเหลว โดยมีวัตถุประสงค์ (Mixing Task) เพื่อการกระจายตัวของของแข็งในของเหลว ซึ่งทั่วไปเรียกว่ากระบวนการ solid-liquid suspension พบในอุตสาหกรรมการผลิตแป้งมันสำปะหลัง, อุตสาหกรรมการผลิตสี, หมึกพิมพ์ เป็นต้น หากอ้างอิงจากนิยามตามทฤษฎีของ ZWEITERING ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับกันในวงกว้าง จะสามารถแบ่งระดับการกระจายตัวออกได้เป็น 3 ระดับ กล่าวคือ ระดับสภาวะการกระจายตัวบางส่วน (Partial suspension), ระดับสภาวะเริ่มการกระจายตัว (Just suspension) และ ระดับสภาวะการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอ (Uniform suspension) และ เรียกความเร็วในสภาวะนั้นๆว่า ความเร็วการกระจายตัวบางส่วน (Partial suspension speed), ความเร็วเริ่มมีการกระจายตัว (Just suspension speed) และ ความเร็วการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอ (Uniform suspension speed) ตามลำดับ นิยามดังกล่าวได้มาจากการสังเกตุการณ์จากการทดลองของ ZWEITERING ซึ่งมีขอบเขตของการทดลองในภาชนะใสขนาดเล็ก (จะกล่าวในครั้งถัดๆไป) ได้ความสัมพันธ์ในรูปแบบตัวแปรไร้หน่วยของค่าคงที่การกระจายตัว โดยทฤษฎีของ ZWEITERING จะเน้นไปที่ความสัมพันธ์ของสมการที่แสดงค่าความเร็วเริ่มมีการกระจายตัว (Just suspension speed) คือ เมื่อสภาวะที่มีของแข็งทั้งหมดลอยอยู่เหนือพื้นถังเป็นระยะเวลา 1-2 วินาที, โดยค่าความเร็วดังกล่าวจะเป็นแนวทางในการบ่งบอกได้ว่าระบบมีโอกาศในการเกิดสภาวะการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอได้หากมีความเร็วมากกว่าความเร็วตั้งต้นนี้

สภาวะการกระจายตัวบางส่วน (Partial suspension) มีความสำคัญในงานจริงหรือไม่.? คำตอบคือ จากประสบการณ์กว่า 15ปี ของผู้เขียนไม่พบว่า กระบวนการผลิตใดมีความต้องการสภาวะการกระจายตัวบางส่วนเลย

สภาวะเริ่มการกระจายตัว (Just suspension) มีความสำคัญและจำเป็นอยู่บ้างในกระบวนการผลิตที่มีวัตถุประสงค์ในการป้องกันการตกตะกอน โดยส่วนมากจะกำหนดค่าความเร็วเริ่มมีการกระจายตัว (Just suspension speed) ไว้กับระบบอัตโนมัติ (Automation) โดยใช้ PLC ในการกำหนดเวลาการทำงาน (ซึ่งต้องสัมพันธ์กับระยะเวลาในการตกตะกอน) ว่าแต่ละวันจะเดินเครื่องที่ความเร็วรอบนี้กี่ครั้งต่อวัน ซึ่งจะกำหนดค่าความเร็วรอบให้สอดคล้องกับความถี่ของ VSD เพื่อสั่งให้สัญญาณ Analog ส่งสัญญาณ 4-20mA ในการควบคุมความเร็วตามต้องการ เป็นต้น

สภาวะการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอ (Uniform suspension) ถือเป็นสภาวะที่มีความจำเป็นที่สุดของกระบวนการผสมที่มีวัตถุประสงค์เพื่อการกระจายตัวของของแข็งในของเหลว เนื่องจากระบบต้องการการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอเพื่อการควบคุมคุณภาพ, เพื่อการเกิดปฏิกิริยาอย่างสม่ำเสมอ, เพื่อให้ระบบส่งถ่ายของเหลว (ปั้ม,วาล์ว,ท่อ) ไม่เกิดความเสียหาย เป็นต้น

ทั้งนี้ผู้เขียนมีข้อให้สังเกตุสักเล็กน้อยว่า สมการที่ได้จากความสัมพันธ์ของ ZWEITERING เป็นความสัมพันธ์ที่ได้จากการทดลองที่มีขอบเขต ซึ่งอาจจะมีข้อจำกัดในการนำไปใช้ เช่น ของเหลวในระบบต้องเป็นประเภท Newtonian Fluid หากจะนำไปใช้ในการกระจายตัวในระบบที่มีของเหลวเป็น Non Newtonian Fluid ก็อาจจะให้ไม่ได้ผลลัพธ์ที่ดี หรือ อาจจะใช้ไม่ได้เลย ตรงนี้เป็นข้อควรระวัง"...

สถาพร เลี้ยงศิริกูล

Blogs

Siam ✅ thai ❎ Don’t thai to 🌎

🔴ច្បាស់ការពីកាសែតថៃខោស បញ្ជាក់ថាលោក ថាក់ ស៊ីន មិនបានចុះនៅសិង្ហបុរីដូចលោកថានោះទេ ដោយពេលនេះក្បាលយន្តហោះលោកកំពុងឆ្ពោះទៅកាន់ប្រទេសឥណ្ឌា។ thailand ❎ Dogland Fuckland shitland toiletland✅

Solid-Liquid Suspension#2

Zwietering Criteria

High Shear Mixer_Ep.4

อ้างอิงจาก The Effect of Stator Geometry on the Flow Pattern and Energy Dissipation Rate in a Rotor-Stator Mixer / A.Utomo, M.Baker, A.W.Pacek / 2009, ขอแสดงทัศนะให้สอดคล้องจาก Ep ที่ผ่านมาที่ว่าด้วย du/dr ครับ อ้างอิงจากผู้วิจัย ได้ทำการใช้ CFD ในเพื่อศึกษา Vector ของความเร็ว ซึ่งจากรูปจะเห็นได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของภาวะของระบบ (ความเร็ว) นั้นบ่งบอกถึงทิศทางและขนาดของภาวะ โดยมี Max.Velocity 6m/sec (จริงๆน้อยนะครับ) แต่ใช้ค่า Max-Min ศึกษาได้, กล่าวคือ Head ของ Stator ที่เป็นรูใหญ่จะสร้าง Velocity Drop น้อย และ รูแบบ Slot, รูแบบเล็ก ตามลำดับ นั่นแสดงว่า Shear Rate ของ Head ที่มีรูขนาดเล็กให้ du ที่มีค่ามากที่สุด (ตัด dr ออกเนื่องด้วย Gab ของ Rotor-Stator จาก CFD มีค่าเท่ากัน) นั่นคือ รูขนาดเล็กสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบในลักษณะ Emulsion ได้ดีที่สุด สอดคล้องกับสมการที่เคยกล่าวมา แต่....จาก Vector ของความเร็วจะเห็นได้ว่า Stator Head ของรูขนาดเล็กก็ทำให้เกิด Dead Zone of Mixing ได้ง่ายเช่นกัน ตรงนี้บ่งบอกอะไร บ่งบอกว่าการเลือกใช้งานสัดส่วน d/D ของ Rotor-Stator นั่นไม่เหมาะกับถังขนาดใหญ่ หรือ หากต้องการใช้ก็จำเป็นต้องมีเครื่องกวนอีกประเภทที่สามารถขจัด Dead Zone of Mixing ได้ ในลักษณะของ Scraper นั่นเองครับ การทำ CFD มีวัตถุประสงค์และประโยชน์ประมาณนี้เลยครับ แต่มักจะเข้าใจผิดกันว่า CFD คือ สิ่งที่สามารถบอก Mixing Time ได้, บอกกำลังของต้นกำลังได้ ไม่ใช่แบบนั้นครับ ปริมาณในเชิง Scalar ต้องคำนวณครับ, ส่วนปริมาณเชิง Vactor ก็เหมาะกับการทำ Simulation และ ในงานของ Fluid Mixing เราจะใช้ CFD ในการดูแนวโน้มของ Flow Pattern ของใบกวนมากที่สุด (เน้นบริเวณใกล้ๆใบกวนด้วยครับ)