MISCIBLE : Mixing Time of Fluid Mixing


Home

>

Knowledge

>

MISCIBLE : Mixing Time of Fluid Mixing

642 views

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
 

 




Blogs

-

How to Calculate Mixing Time. By MISCIBLE..(1)

How to Calculate Mixing Time. ? By MISCIBLE เราจะคำนวณและประมาณ Mixing Time อย่างไรให้ใช้งานได้จริงๆ Step-1 : Selection Degree of Mixing ก่อนอื่นต้องขอบอกว่าคำว่า Mixing Time ในนิยามนี้คือ เวลาที่ผสมแล้วเสร็จนะครับ ไม่ได้อ้างอิง Blending, Suspension, Dispersion ฯลฯ เพราะเวลาที่ใช้ผสมเสร็จแต่ละกระบวนการก็เรียกต่างกัน แต่เอาเป็นว่าอย่าทำเรื่องง่ายเป็นเรื่องยาก ก็ใช้คำว่า Mixing Time ก็จบครับ เข้าใจกันง่ายๆดี เราจะไม่หา Mixing Time แบบการใช้ Scale Up นะครับ เพราะถ้าทำแบบนั้น เราคงต้องทำ Existing Model ในแล๊ปกันตลอด ซึ่งในชีวิตจริงไม่มีใครทำกันครับ (เว้นแต่มันจำเป็นจริงๆ) หรือ หากจะศึกษาการหา Mixing Time โดยการใช้ Scale Up ก็สามารถหาอ่านได้ทั่วไปครับมีข้อมูลเยอะมากๆให้อ่านกัน, แต่เราจะพูดกันถึงในจุดที่ว่า...เราคือผู้ออกแบบและผลิต และ กรณีที่เราต้องสร้าง Mixing Tank ขนาด 5,000 ลิตร, แล้วเราจะต้องรับประกัน Mixing Time กับลูกค้า...แล้วเราจะทำอย่างไร...? Step-1 : Selection Degree of Mixing อ้างอิงการออกแบบตามแนวทางของ MISCIBLE, ผมจะแบ่ง Degree of Mixing ออกเป็น 5 ประเภท คือ 1. Keep Homogenizer 2. Slightly Blending 3. Medium Mixing 4. Strong Mixing 5. Solve Crystals ขั้นตอนในการเลือก Degree of Mixing จะเลือกหลังจากเราได้ออกแบบและคำนวณ Speed of Impellers เรียบร้อยแล้วครับ, จากนั้นเราจะมาเลือก Degree of Mixing ให้เหมาะกับ Mixing Task, ตรงนี้พูดตรงๆคือ ต้องอาศัยประสบการณ์จริงๆครับ ไม่มีตำราสรุปให้เป็นแน่เพราะงาน Mixing มันกว้างมากๆ มาดูวิธีการกันครับ Vessel Diameter : 2000 mm Liquid Level : 1591.55 mm Volume : 5000 Liters ขั้นตอนแรก : Volume Calculation ก็ทำตามปกติครับ ให้ได้ Working Volume ออกมาตามที่กระบวนการต้องการ, ตรงนี้จะใช้ Dimension ความยาวเฉพาะ เส้นผ่านศูนย์กลางถัง และ ระดับของเหลว เท่านั้น ขั้นตอนที่สอง : Speed Calculation ก่อนจะออกมาเป็น Output Speed นั้นต้องผ่านการคำนวณด้าน Mechanic มาแล้วทั้งหมดครับว่า หากเราจะใช้ Speed แค่นี้จะทำให้เพลาเราแกว่งมั้ย, ขนาดเพลาพอมั้ย, มีลูกปืนรับแบบไหน, ออกแบบ Housing Bearing แบบไหน ฯลฯ แล้วเราจะได้ Speed ออกมา, ตรงนี้ผมได้ Speed 300 RPM ครับ ขั้นตอนที่สาม : Selection Degree of Mixing 3.1 หากเลือก Keep Homogenizer เราจะคำนวณ Specific Torque in Nm/m^3 ได้เท่ากับ 0.15 และ เราจะคำนวณ Diameter of Impeller ได้เท่ากับ 235 mm ระยะ Pitch 235 mm เช่นกัน 3.2 หากเลือก Slightly Blending เราจะคำนวณ Specific Torque in Nm/m^3 ได้เท่ากับ 0.35 และ เราจะคำนวณ Diameter of Impeller ได้เท่ากับ 280 mm ระยะ Pitch 280 mm เช่นกัน 3.3 หากเลือก Solve Crystals เราจะคำนวณ Specific Torque in Nm/m^3 ได้เท่ากับ 3.2 และ เราจะคำนวณ Diameter of Impeller ได้เท่ากับ 435 mm ระยะ Pitch 435 mm เช่นกัน ครั้งต่อไปเราจะมาดู Step-2 และ สุดท้ายเราจะเอา Step-1,2 ไป หา Mixing Time ต่อไปครับ Sataporn Liengsirikul (Agitator Designer) Tel : 091.7400.555 www.miscible.co.th Email : miscible@miscible.co.th MISCIBLE TECHNOLOGY CO., LTD

Next