by admin admin

คุณสมบัติของไอน้ำ properties of saturated steam

คุณสมบัติของไอน้ำ properties of saturated steam

ความดัน อุณหภูมิ ความหนาแน่น ปริมาตร และ พลังงานความร้อน

จุดเดือด (Boiling point) ของน้ำที่ความดันบรรยากาศอยู่ที่ 100 oc ความดันบรรยากาศจะมีค่า (โดยเฉลี่ย) เป็น 101,325 Pa เรียกว่า 1 atmosphere (atm) ความดันนี้จะแปรเปลี่ยนไปตามสภาพอากาศและความสูงจากพื้นดิน ที่ระดับน้ำทะเล จากตาราง Steam table จุดเดือดของน้ำแปรผันตามความดัน ที่ความดันลดลงจุดเดือดของน้ำจะต่ำลง ขณะเดียวกันเมื่อความดันสูงขึ้นจุดเดือดสูงขึ้นเช่นกัน ปริมาตรต่อน้ำหนักแปรผกผันกับความดัน ความหนาแน่นแปรผันตามความดัน

 

จากความรู้ด้านคุณสมบัติของน้ำดังกล่าวได้มีการนำมาประยุกต์ใช้ในวงการอุตสาหกรรมหลายแขนงด้วยกัน ของบางอย่างจะเปลี่ยนสภาพหากถูกความร้อนสูง ของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบสามารถทำการระเหยในอุณหภูมิต่ำได้ด้วยการลดความดัน หนึ่งในวิธีการสร้างสภาวะความดันต่ำคือปั๊มสูญญากาศ Vacuum pump อีกวิธีหนึ่งคือการใช้คุณสมบัติของไอน้ำที่มีปริมาตรลดลงเมื่อกลั่นตัวเป็นของเหลวโดยใช้ความเย็นทำให้ไอน้ำกลั่นตัว ในทางกลับกันหากต้องการสร้างอุณหภูมิที่สูงกว่า 100 oc สามารถทำได้โดยการเพิ่มความดันจากการสร้างระบบปิดและให้ความร้อนจนกระทั่งความดันสูงขึ้นเรื่อยๆ พลังงานความร้อนที่ใช้สามารถหาได้จากการนำค่า Enthalpy, Latent heat, Specific heat มาคำนวนตามหลักทฤษฎีเทอร์โมไดนามิกส์ Thermodynamic อุณหภูมิจะสูงขึ้นตามแรงดันตามตารางคุณสมบัติเช่น อุณหภูมิ 164.96 oc ที่ความดัน 7 bar การสร้างเครื่องจักรที่ใช้งานกับความดันสูงต้องเลือกวัสดุที่ต้องทนทานต่อความดันและอุณหภูมิที่ต้องการ เซฟตี้วาล์ว Safety valve เป็นอุปกรณ์ด้านความปลอดภัย หากแรงดันสูงเกินที่กำหนดเซฟตี้วาล์วจะเปิดออกอัตโนมัติ เซฟตี้วาล์วจะใช้ติดตั้งอุปกรณ์ที่มีแรงดันต่างๆเช่น เครื่องกำเนิดไอน้ำ Boiler, ถังต้มแรงดัน Pressure boiling tank, High Pressure tank ถังแรงดันสูง

ตามวิดีโอจะเห็นว่ากระป๋องที่มีน้ำร้อนยุบตัวเมื่อจุ่มลงในน้ำเย็น เมื่อน้ำร้อนแลกเปลี่ยนความร้อนกลั่นตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดสภาวะแรงดันต่ำ(สูญญากาศ) ภายในกระป๋อง ทำให้กระป๋องยุบตัวทันที

https://www.youtube.com/watch?v=xg5NiOwf_Zw

 

Steam table

Absolute
Pressure		 Boiling Point Specific Volume (steam) Density (steam) Specific Enthalpy of Liquid Water
(sensible heat)		 Specific Enthalpy of Steam
(total heat)		 Latent heat of Vaporization Specific Heat
(bar) (oC) (m3/kg) (kg/m3) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg K)
0.05 32.90 28.194 0.035 137.77 32.91 2561.59 611.83 2423.82 578.92 1.8774
0.1 45.83 14.675 0.068 191.84 45.82 2584.78 617.36 2392.94 571.54 1.8927
0.5 81.35 3.240 0.309 340.57 81.34 2645.99 631.98 2305.42 550.64 1.9654
11) 99.63 1.694 0.590 417.51 99.72 2675.43 639.02 2257.92 539.30 2.0267
1.5 111.37 1.159 0.863 467.13 111.57 2693.36 643.30 2226.23 531.73 2.0768
2 120.23 0.885 1.129 504.71 120.55 2706.29 646.39 2201.59 525.84 2.1208
3 133.54 0.606 1.651 561.44 134.10 2724.66 650.77 2163.22 516.68 2.1981
4 143.63 0.462 2.163 604.68 144.43 2737.63 653.87 2132.95 509.45 2.2664
5 151.85 0.375 2.669 640.12 152.89 2747.54 656.24 2107.42 503.35 2.3289
6 158.84 0.315 3.170 670.43 160.13 2755.46 658.13 2085.03 498.00 2.3873
7 164.96 0.273 3.667 697.07 166.49 2761.98 659.69 2064.92 493.20 2.4424
8 170.42 0.240 4.162 720.94 172.19 2767.46 661.00 2046.53 488.80 2.4951
9 175.36 0.215 4.655 742.64 177.38 2772.13 662.11 2029.49 484.74 2.5456
10 179.88 0.194 5.147 762.60 182.14 2776.16 663.07 2013.56 480.93 2.5944
11 184.06 0.177 5.638 781.11 186.57 2779.66 663.91 1998.55 477.35 2.6418
12 187.96 0.163 6.127 798.42 190.70 2782.73 664.64 1984.31 473.94 2.6878
13 191.60 0.151 6.617 814.68 194.58 2785.42 665.29 1970.73 470.70 2.7327
14 195.04 0.141 7.106 830.05 198.26 2787.79 665.85 1957.73 467.60 2.7767
15 198.28 0.132 7.596 844.64 201.74 2789.88 666.35 1945.24 464.61 2.8197
16 201.37 0.124 8.085 858.54 205.06 2791.73 666.79 1933.19 461.74 2.8620
17 204.30 0.117 8.575 871.82 208.23 2793.37 667.18 1921.55 458.95 2.9036
18 207.11 0.110 9.065 884.55 211.27 2794.81 667.53 1910.27 456.26 2.9445
19 209.79 0.105 9.556 896.78 214.19 2796.09 667.83 1899.31 453.64 2.9849
20 212.37 0.100 10.047 908.56 217.01 2797.21 668.10 1888.65 451.10 3.0248
21 214.85 0.095 10.539 919.93 219.72 2798.18 668.33 1878.25 448.61 3.0643
22 217.24 0.091 11.032 930.92 222.35 2799.03 668.54 1868.11 446.19 3.1034
23 219.55 0.087 11.525 941.57 224.89 2799.77 668.71 1858.20 443.82 3.1421
24 221.78 0.083 12.020 951.90 227.36 2800.39 668.86 1848.49 441.50 3.1805
25 223.94 0.080 12.515 961.93 229.75 2800.91 668.99 1838.98 439.23 3.2187
26 226.03 0.077 13.012 971.69 232.08 2801.35 669.09 1829.66 437.01 3.2567
27 228.06 0.074 13.509 981.19 234.35 2801.69 669.17 1820.50 434.82 3.2944
28 230.04 0.071 14.008 990.46 236.57 2801.96 669.24 1811.50 432.67 3.3320
29 231.96 0.069 14.508 999.50 238.73 2802.15 669.28 1802.65 430.56 3.3695
30 233.84 0.067 15.009 1008.33 240.84 2802.27 669.31 1793.94 428.48 3.4069

 

Reference:https://www.engineeringtoolbox.com/saturated-steam-properties-d_457.html

Safety valve เซฟตี้วาล์ว

การทำงานของเซฟตี้วาล์ว สปริง Spring จะหดลงเมื่อแรงดันถึงที่กำหนด วาล์วเปิดทำให้แรงดันระบายออก เมื่อแรงดันลดต่ำลงสปริงจะยืดตัวออกจนกระทั่งวาล์วปิด

Reference: http://safetyvalve.org/

 

by admin admin

การคำนวนหาค่าพลังงานความร้อนในการระเหยน้ำ Heat energy of evaporation

การคำนวนหาค่าพลังงานความร้อนในการระเหยน้ำ Heat energy of evaporation

ตัวอย่าง ระเหยน้ำ 50 กิโลกรัม จากอุณหภูมิ 30◦c

  1. หาค่าพลังงานความร้อนในการเพิ่มอุณหภูมิน้ำจนถึงจุดเดือด

Specific heat of water = 1 kcal.kg/◦c

Boiling point of water = 100◦c

m = 50 kg

Q = cmΔT

Q = 1 kcal.kg/◦c x 50kg x (100-30) ◦c

Q = 3,500 kcal

  1. หาค่าพลังงงานความร้อนในการระเหย

Heat of evaporation of water = 540 kcal/kg

Q = 50kg x 540 kcal/kg

Q = 27,000 kcal

Answer ค่าพลังงานทั้งหมดที่ต้องการ = 3,500 + 27,000 = 35,000 กิโลแคลอรี่

จากตัวอย่างข้างต้นสามารถนำวิธีคำนวนเดียวกันไปใช้คำนวนกับสสารอย่างอื่นได้เช่นกัน

ตามตารางจะเห็นได้ว่า Specific heat of alcohol = 0.58 kcal.kg/◦c ซึ่งมีค่าต่ำกว่าน้ำ

จากสูตรจะพบว่า การเพิ่มอุณหภูมิแอลกอฮอล์ 1◦c ใช้พลังงานน้อยน้ำกว่า 42% (100-58)

การเลือกเครื่องจักรที่ใช้พลังงานความร้อนควรคำนึงถึงค่าพลังงานความร้อนที่ใช้เพื่อนำค่าที่ได้ไปคำนวนหาปริมาณไฟฟ้า หรือ เชื้อเพลิง ที่ต้องการ

Reference chart: Pearson Prentice Hall, inc.

by admin admin

Temperature controller อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ

Temperature controller อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ

Temperature controller รับสัญญาณ input จากเทอร์โมคอปเปิ้ล Thermocouple ซึ่งเทอร์โมคอปเปิ้ล มีหลากหลาย Type แต่ละ Type จะมีช่วงวัดอุณหภูมิ และความแม่นยำที่แตกต่างกัน เราควรเลือกใช้เทอร์โมคอปเปิ้ลที่มีช่วงวัดอยู่ในช่วงที่ใช้งานจริง อีกส่วนนึงที่ต้องพิจารณาคือการติดตั้ง ต้องดูจุดที่จะติดตั้งเป็นลักษณะแบบไหน เพื่อเลือกเทอร์โมคอปเปิ้ลให้คอนเนคเตอร์ประกอบกันได้พอดี อาจเป็นแบบเกลียว หรือ น็อตยึด เป็นต้น

หน้าจอควบคุมของ Temperature controller จะแสดงอุณหภูมิที่วัดได้เป็นหน่วยองศาเซลเซียส(◦c), องศาฟาเรนไฮต์(◦f) หรืออื่นๆ ขึ้นอยู่กับ Temperature controller และการเลือกตั้งค่า โดยส่วนมากในไทยจะเลือกใช้หน่วยองศาเซลเซียส(◦c) หน้าจออีกส่วนจะแสดงอุณหภูมิที่เราตั้ง เมื่อ Set ค่าอุณหภูมิที่ต้องการ สัญญาน output จาก Temperature controller มีให้เลือกแบบ Relay และ current 4-20mA สำหรับฮีตเตอร์ไฟฟ้าที่ไม่ต้องการควบแม่นยำสูง สามารถใช้ output relay เปิด-ปิด ร่วมกับ solid state relay ในการควบคุมฮีตเตอร์ที่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูงอย่างเช่นในเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ Spray dryer จะใช้ Power regulator รับสัญญาน current 4-20mA จาก Temperature controller ในการควบคุม อุปกรณ์ Power regulator จะควบคุมกำลังไฟฟ้ากิโลวัตต์ kilowatt ให้มาก/น้อยสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ในช่วงเริ่มต้นจะส่งกำลังไฟฟ้าสูงจนเมื่ออุณหภูมิถึงตามที่ตั้งค่าไว้ Temperature controller จะส่งสัญญานสั่งให้ power regulator ส่งกำลังไฟฟ้าลดลง

 

TOHO Temperature controller

by admin admin

Operation cost

Operation cost estimation การคำนวนหาค่าใช้จ่ายการปฏิบัติการ/การผลิต

สิ่งแรกที่ต้องคำนึงถึงคือ input องค์ประกอบต่างๆในการเดินเครื่องจักร องค์ประกอบหลักโดยทั่วไปได้แก่

  1. วัตถุดิบป้อนเข้า raw material
  2. ไฟฟ้า Electricity
  3. แก๊ส LPG/ Methane
  4. ไอน้ำ Steam
  5. ลมอัด compressed air
  6. น้ำประปา/น้ำอ่อน water/soft water
  7. คนควบคุมเครื่องจักร Operator

Read more

by admin admin

การสกัดด้วยน้ำ และ แอลกอฮอล์

การสกัดด้วยน้ำ และ แอลกอฮอล์

การสกัดสารต่างๆให้ได้สารสำคัญปริมาณที่สูงต้องเลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมกับวัตถุดิบนั้นๆ ตัวทำละลายที่ใช้กันมากได้แก่  น้ำ  อีเธอร์  คลอโรฟอร์ม  เบนซิน  ปิโตรเลียมอีเธอร์  คาร์บอนเต-ตระคลอไรด์ และอะซิโตน เป็นต้น กรรมวิธีการสกัดมีหลายเทคนิค เช่น การแช่พักไว้, การกวนผสม, การไหลผ่านซ้ำๆ, การให้ความร้อน ยกตัวอย่าง แคปไซซิน Capsaicin ในพริกจะที่มีคุณสมบัติใช้เป็นยาทาลดอาการปวด ทั้งยังสามารถทำเป็นยาเม็ดรับประทานเพื่อการลดน้ำหนัก การสกัดสารแคปไซซินในพรอกใช้ตัวทำละลายอะซีโตน Acetoneและ แอลกอฮอล์ Ethanol แช่พักไว้ 24ชม. เมื่อได้สารสกัดแคปไซซินแล้วจะทำการแยกตัวทำละลายเอทานอลออกโดยการระเหยออก เนื่องจากเอทานอลมีจุดเดือดต่ำจึงสามารถใช้อุณหภูมิที่จุดเดือดที่ต่างกันในการแยกเอทานอล เอทานอลที่ระเหยแยกออกสามารถดักเก็บมาใช้ซ้ำด้วยเครื่องระเหยแอลกอฮอล์และควบแน่น  Alcohol evaporator and recovery เมื่อเอทานอลระเหยออกไปแลกเปลี่ยนความร้อนกับท่อน้ำเย็น เอทานอลจะถูกควบแน่นกลับเป็นของเหลวซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ Reuse สกัดซ้ำได้ หลักการควบแน่นสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมการสกัดน้ำมันหอมเช่นกัน ในครัวเรือนสามารถใช้หม้อต้มใช้อุณหภูมิไฟต่ำแล้วปิดฝาครอบหม้อต่อท่อไปยังถังที่หล่อเลี้ยงด้วยน้ำเย็น (ใช้น้ำแข็งใส่ถัง) นำภาชนะมารองรับเอทานอลที่ปลายท่อ

water-and-alcohol-distillation

by admin admin

Heater

ฮีตเตอร์ไฟฟ้า Electric heater

ฮีตเตอร์ไฟฟ้ามักจะถูกนำมาใช้กับเครื่องจักรขนาดเล็กถึงขนาดกลาง แต่ไม่ใช้กับเครื่องจักรขนาดอุตสาหกรรมใหญ่ เนื่องจากค่าใช้จ่ายค่าไฟฟ้าแพงกว่า เมื่อเทียบกับเตาให้ความร้อนด้วยแก๊ส LPG ฮีตเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กับเตาลมร้อนในเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ Spray dryer มักเลือกใช้ลักษณะ Finned heater ฮีทเตอร์ครีบ แกนกลางฮีตเตอร์จะเป็นแท่งกลมยาว มีครีบยื่นออกมารอบๆแกนอยู่จำนวนมาก เพื่อให้ครีบนั้นเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศ เนื่องจากอากาศมีสัมประสิทธ์แลกเปลี่ยนความร้อนได้น้อยกกว่าของเหลว ในอุตสาหกรรมอาหารมักเลือกใช้วัสดุฮีตเตอร์เป็นสแตนเลส เนื่องจากเป็นวัสดุคงทนแข็งแรง ไม่ขึ้นสนิม มีความสะอาด สถานที่ติดตั้งจะต้องถ่ายเทแลกเปลี่ยนความร้อนได้ดี ถ้าฮีตเตอร์ไฟฟ้ามีความร้อนสูงเกินไปจะทำให้ฮีตเตอร์ไหม้ขาดได้ ในเครื่องสเปร์ดรายเออร์ Spray dryer ตู้ควบคุมไฟฟ้าจะออกแบบให้มีการอินเตอร์ล็อคกับพัดลม Exhaust fan โดยที่จะต้องเปิดพัดลมก่อนเท่านั้นจึงจะสามารถเปิดฮีตเตอร์ได้

heater

Read more

by admin admin

ถังเช่า

ถั่งเช่า ”ราชาสมุนไพร”

ถั่งเช่า

ถั่งเช่ามีกำเนิดมาจากประเทศจีนทิเบต เนปาล และ ภูฏาน ถั่งเช่าได้รับสมญานามว่าเป็น”ราชาแห่งสมุนไพรจีน” บางคนอาจจะยังไม่รู้ว่าจริงแล้วสมุนไพรถั่งเช่ามีที่มาจาก”ตัวหนอน” ตัวหนอนกินสปอร์เห็ดเข้าไป สปอร์เห็ดจะค่อยๆเจริญเติบโตด้วยสารอาหารจากตัวหนอนจนโตเต็มที่เป็นถั่งเช่า ด้วยเหตุนี้ถั่งเช่ามีอีกชื่อหนึ่งว่า”หญ้าหนอน”
ถั่งเช่าเป็นที่นิยมในประเทศจีนและมีราคาสูงมาก เนื่องจากแหล่งที่มามีจำกัดต้องเดินทางอากาศไปถึงแหล่งตามธรรมชาติ ในปัจจุบันได้มีการทำวิจัยการเพาะถั่งเช่าขึ้น ทำให้ราคาถั่งเช่าหาซื้อได้ง่ายขึ้นและมีราคาที่ดีขึ้นกว่าแต่ก่อน ถั่งเช่าเป็นสมุนไพรจีนมีรสชาติดี และกลิ่นที่หอม เหมาะแก่การนำมาชงดื่มเหมือนชาจีน จึงมีการนำมาผสมกับเครื่องดื่มกาแฟเป็นทางเลือกเพิ่มอรรถรสในการบริโภคยิ่งขึ้น

Read more

by admin admin

Milk preservation การแปรรูปเพื่อการเก็บรักษาน้ำนม

Milk preservation การแปรรูปเพื่อการเก็บรักษาน้ำนม

สินค้าทางการเกษตรไม่สามารถเก็บได้นานตามลักษณะทางธรรมชาติ ในช่วงที่สินค้าล้นตลาดเกษตรกรมีทางเลือกไม่มากนอกจากการปล่อยขายในราคาต่ำ หรือ ทิ้งส่วนที่ขายไม่ได้ การแปรรูปอาหารเป็นทางเลือกอย่างนึงที่ช่วยให้สามารถเก็บรักษาสินค้าได้นาน และยังเพิ่มมูลค่าให้กับสินค้า ยกตัวอย่าง นมวัว สามารถนำมาแปรรูปเป็นนมยูเอชที UHT, เนย, นมสเตอริไรส์ (นมกระป๋อง), โยเกิร์ต, นมผง, นมเม็ด เป็นต้น

โครงการส่วนพระองค์สวนจิตรลดาแปรรูปนมผง นมเม็ด เป็นตัวอย่างที่ดีในการศึกษาการแปรรูปพัฒนาสินค้า ต่อยอดสินค้าทางการเกษตร จากวัตถุดิบที่มีแปรรูปเป็นสินค้ามูลค่าสูง นมยูเอชที UHTและ นมผงอัดเม็ดสวนดุสิตเป็นสินค้าดังของไทยเป็นที่นิยมของชาวไทยและชาวต่างชาติจำนวนมาก ความต้องการจำนวนมากทำให้สินค้าที่ผลิตมาไม่พอขาย ทางโครงการส่วนพระองค์เปิดโอกาสให้คนทั่วไปสามารถเข้าไปศึกษางานการแปรรูปสินค้าต่างๆ นอกจากนมที่นำมาแปรรูปแล้วยังมีวัตถุดิบอื่นๆอีกเช่น เห็ดหลินจือ, น้ำผึ้ง, สาหร่าย และฯลฯ สาเหตุที่ทำให้สินค้าเป็นที่นิยมเพราะคุณภาพและรสชาติที่ดีของสินค้า การแปรรูปสินค้าที่มีคุณภาพจำเป็นต้องมีการศึกษาหาองค์ความรู้ที่ดี มีการทดลองวิจัยอย่างต่อเนื่อง

การรูปนมผงอัดเม็ดของสวนดุสิตจะใช้นมคุณภาพที่มีความเข้มข้นสูง ทำให้รสชาติที่ได้มีความเข้นข้นสัมผัส และ กลิ่นหอมของเนื้อนม แตกต่างจากหลายๆแบรนด์ที่ใช้หางนมมาแปรรูป (หางนมคือนมที่ได้จากการทำเนย) การแปรรูปนมผงจะใช้เครื่องสเปรย์ดรายเออร์ Spray dryer อบแห้งน้ำนมให้เป็นผงด้วยความร้อน เมื่อได้นมผงจึงน้ำมาผสมกับส่วนประกอบอื่นๆ เช่น วิตามิน, สารปรุงรสช็อกโกแลต, น้ำตาล เมื่อผสมเข้ากันแล้วจึงนำมาอัดเม็ดขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดเม็ด สุดท้ายนำไปบรรจุซอง และกล่อง พร้อมนำส่งขาย

milk-tablet

by admin admin

การสกัดและแปรรูปสมุนไพร

การสกัดและแปรรูปสมุนไพร

การรับประทานสมุนไพรในรูปแบบวัตถุดิบสดดั่งเดิมเป็นเรื่องยากที่จะรับประทานให้ได้ปริมาณยาสารสำคัญที่พอเหมาะตามหลักเภสัชกรรม เนื่องจากในวัตถุดิบตั้งต้นของสมุนไพรมีกากใยอยู่จำนวนมาก ดังนั้นการแปรรูปให้ได้สารสำคัญเข้มข้นในปริมาณที่น้อยช่วยให้ผู้บริโภครับประทานได้ง่าย สมุนไพรไทยและสมุนไพรจีนที่มีขายในรูปแบบอาหารเสริมตามท้องตลาดมีแบรนด์ดังๆอย่าง หมอเส็ง, อภัยภูเบศร, คอร์ดี้ไทย มีการสกัดและแปรรูปเป็น 2 ลักษณะหลักคือ 1.แบบน้ำ 2.แบบแห้ง (ผงพร้อมชง, ผงอัดเม็ด, เม็ดแคปซูล)

morseng

Read more