Investigation of Paddy Drying in a Curvilinear Impinging Stream Drying System Using Computational Fluid Dynamicsการศึกษาการอบแห้งข้าวเปลือกในระบบอบแห้งกระแสชนแบบแนวโค้งด้วยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการจำลองการอบแห้งข้าวเปลือกในระบบอบแห้งกระแสชนแบบแนวโค้ง ทั้งนี้อาศัยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ ในการศึกษานี้แบบจำลอง 3 มิติที่สภาวะคงตัวถูกใช้คำนวณคุณลักษณะการอบแห้งในเครื่องอบแห้งกระแสชนแบบแนวโค้ง การแก้สมการในเฟสของแก๊สและของแข็งใช้ระเบียบวิธี Eulerian และ Lagrangian ตามลำดับ ซึ่งแบบจำลองใช้ทำนายผลกระทบของตัวแปรต่างๆ ได้แก่ ความเร็วของแก๊สขาเข้าที่ 25 m/s อุณหภูมิของแก๊สขาเข้าที่ 70 90 และ 110 °C และอัตราการป้อนของข้าวเปลือกที่ 20 35 และ 56 kg/h ที่ส่งผลต่อค่าเวลาเฉลี่ยที่ข้าวเปลือกอยู่ในระบบ ความชื้นเฉลี่ยของข้าวเปลือกและอัตราการระเหยน้ำเชิงปริมาตร โดยผลการจำลองถูกนำมาเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลอง จากการศึกษาพบว่า แบบจำลองสามารถให้ผลการทำนายค่าเวลาเฉลี่ยที่ข้าวเปลือกอยู่ในระบบ และค่าความชื้นเฉลี่ยสุดท้ายใกล้เคียงกับผลการทดลองที่มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±6% การลดลงของความชื้นของข้าวเปลือกขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแก๊สและอัตราการป้อนข้าวเปลือก อัตราการระเหยน้ำเชิงปริมาตรสูงสุดมีค่าเท่ากับ 62.72 kgwater/m3h ที่ความเร็วของแก๊สขาเข้า 25 m/s อุณหภูมิของแก๊สขาเข้า 110 °C และอัตราการป้อนของข้าวเปลือก 56 kg/h และจากผลการจำลองพบว่า อัตราการป้อนข้าวเปลือกที่เหมาะสมกับระบบอบแห้งกระแสชนแบบแนวโค้งนี้มีค่าประมาณ 80 kg/h.

This research was to investigate the simulation of paddy drying in a curvilinear impinging stream drying system by computational fluid dynamics. In this study, a three-dimensional steady-state model was used to calculate the drying characteristics in a curvilinear impinging stream dryer. The gas and solid phase equations were solved using the Eulerian and Lagrangian methods, respectively. The model was used to simulate the effects of various parameters including inlet air velocity of 25 m/s, inlet drying air temperatures of 70, 90 and 110 ºC, paddy feed rate of 25, 35 and 56 kg/h on the paddy mean residence time, paddy mean moisture content and volumetric evaporation rate. Simulated results were compared with experimental data. The results showed that the model could predict the paddy mean residence time and paddy mean moisture content were close to the experimental results within ±6%. The simulated results revealed that the moisture reduction rate of the paddy depended both on the inlet drying air temperature and paddy feed rate. The maximum volumetric water evaporation rate was 62.72 kgwater/m3h when using inlet air velocity of 25 m/s, inlet drying air temperatures of 110 ºC and paddy feed rate of 56 kg/h. Based on the simulated results, the optimum paddy feed rate of this curvilinear impinging stream drying system was around 80 kg/h.