การศึกษาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตน้ำแข็งหลอด

Abstract

ศึกษาภาระความเย็นและอัตราการผลิตน้ำแข็งเมื่อ เทียบกับเวลาของกระบวนการผลิตน้ำแข็งหลอด โดยทั่วไปแล้วภาระความเย็นจะส่งผลโดยตรงต่อการใช้พลังงานของระบบทำความเย็น ดังนั้นวิธีการพ่นแต่งผิวด้วยลูกปรายที่บริเวณผิวทีอด้านนอกของเครื่องระเหย ในกระบวนการผลิตน้ำแข็งหลอด จึงเป็นแนวทางหนึ่งที่เพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต ในเบื้องต้นนั้นการศึกษาจะทำโดยเปรียบเทียบข้อมูล ระหว่างการคำนวณจากทางทฤษฎีการตรวจวัดภาคสนามในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งโดยทั่วไปท่อทีใช้ในกระบวนการผลิตน้ำแข็งจะเป็นท่อเปล่า จากการตรวจวัดในภาคสนามนั้นจะเห็นว่า กระบวนการผลิตน้ำแข็งหลอดนี้เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในคาบเวลาช่วงสั้นๆ ประมาณ 20 ถึง 30 นาทีต่อรอบการผลิต ซึ่งเป็นกระบวนการถ่ายเทความร้อน จากน้ำที่ใช้ในการผลิตน้ำแข็งหลอดสู่สารทำความเย็น (แอมโมเนีย)ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ ในระหว่างการทำความเย็นนั้น สารทำความเย็นภายในเครื่องระเหยจะเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นไอโดยการเดือด ซึ่งคุณสมบัติของแอมโมเนียที่ใช้ในการคำนวณทั้งหมดจะใช้ที่อุณหภูมิอิ่มตัว -7.5 องศาเซเซียส โดยในการศึกษาทางทฤษฎีนั้น จะมีข้อสมมติฐานเบื้องต้นคือ กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เป็นแบบ Quasi-steady ใน 1 มิติ และความหนาของน้ำแข็งเป็นฟังก์ชั่นของเวลา โดยการหารูปแบบของอุณหภูมิที่เกิดขึ้น จะต้องอาศัยวิธีการคำนวณเชิงตัวเลข เพื่อช่วยในการแก้ปัญหาของระบบสมการและกระบวนการคำนวณซ้ำ ความหนาของน้ำแข็งซึ่งเป็นฟังก์ชั่นของเวลา จะประมาณได้จากเงื่อนไขขอบเขตรอยต่อของน้ำและน้ำแข็ง โดยผลที่ได้จากการตรวจสอบวัดค่าจากภาคสามและการคำนวณ จะเห็นว่ามีความสอดคล้องกันในเชิงคุณภาพ โดยจะเห็นว่าอัตราการผลิตน้ำแข็งและภาระความเย็น จะลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงเริ่มแรกหลังจากเริ่มการแข็งตัว หลังจากนั้นอัตราการผลิตน้ำแข็งและภาระความเย็น จะเริ่มลดลงในอัตราที่ช้าลงจนเกือบคงที่จนเสร็จสิ้นกระบวนการ จากนั้นก็นำทฤษฎีดังกล่าวไปทำนายภาระความเย็น และอัตราการผลิตน้ำแข็งหากพื้นผิวด้านนอกของท่อได้พ่นแต่งด้วยลูกปราย จะพบว่าค่าภาระความเย็นจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการถ่ายเทความร้อนมากขึ้น และส่งผลให้อัตราการผลิตเพิ่มขึ้นเช่นกัน