Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/5473
| Title: | การออกแบบและศึกษาคุณลักษณะของหัวฉีดคลื่นเหนือเสียง |
| Other Titles: | Design and study of the characteristics of ultrasonic nozzles |
| Authors: | สาวิตรี แสงแก้ว |
| Advisors: | หทัยชนก ดุริยะบรรเลง |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Hathaichanok.D@Chula.ac.th |
| Subjects: | การควบคุมฝุ่น หัวฉีดคลื่นเหนือเสียง คลื่นเหนือเสียง |
| Issue Date: | 2543 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและศึกษาคุณลักษณะของหัวฉีดที่ใช้เทคนิคของคลื่นเหนือเสียงในการผลิตละอองน้ำที่มีขนาดสม่ำเสมอกัน ซึ่งหัวฉีดคลื่นเหนือเสียงที่จะสร้างในงานวิจัยนี้มี 2 ชนิด คือ ชนิดที่ใช้เพียซโซอีเล็คทริคเซรามิคเป็นตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียง และชนิดที่ใช้เรโซเนเตอร์เป็นตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียง โดยศึกษาตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อคุณลักษณะของหัวฉีด อันได้แก่ ความถี่และความเข้มของคลื่นเหนือเสียง อัตราการไหลของของเหลว คุณสมบัติของของเหลว และความดันอากาศ รวมทั้งเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการกำจัดฝุ่นกับหัวฉีดชนิดอื่น เพื่อประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาการฟุ้งกระจายของฝุ่นอันเนื่องมาจากกระบวนการผลิตของโรงโม่หิน จากผลการศึกษาในส่วนที่หนึ่ง สำหรับหัวฉีดคลื่นเหนือเสียงชนิดที่ใช้เพียซโซอีเล็คทริคเซรามิคเป็นตัวกำเนินคลื่นหรือเสียงที่มีความถี่ในช่วง 34-56 กิโลเฮิร์ซ พบว่า ขนาดของหยดละอองน้ำที่สามารถผลิตได้มีค่าในช่วง 42-59 ไมครอน โดยเมื่อหัวฉีดที่ใช้มีความถี่สูงขึ้นจะทำให้ขนาดของหยดละอองที่ได้ลดลง และสามารถเพิ่มขนาดของหยดละอองน้ำโดยด้วยการลดความเข้มของคลื่นเหนือเสียง ซึ่งจะสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของหยดละอองน้ำได้ในช่วง +-15 ไมครอน เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ให้กับหัวฉีดมีค่าอยู่ระหว่าง 2-8 วัตต์ หรือโดยการเพิ่มอัตราการไหลของของเหลว ซึ่งจะสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของหยดละอองน้ำได้ในช่วง +-13 ไมครอน เมื่ออัตราการไหลของของเหลวที่ใช้มีค่าเท่ากับ 22-250 ลูกบาศก์มิลลิเมตรต่อวินาที และเมื่อพิจารณาอิทธิพลของของเหลวที่ใช้ พบว่าคุณสมบัติของของเหลวที่ใช้มีผลต่อขนาดของหยดละอองน้ำ โดยของเหลวที่มีแรงตึงผิวน้อยจะมีผลทำให้หยดละอองน้ำมีขนาดเล็กลง และของเหลวที่มีความหนืดสูงจะไม่สามารถฉีดพ่นได้ รูปแบบของสเปรย์ที่ได้จากหัวฉีดชนิดนี้เป็นแบบทรงกระบอกเต็ม โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของการสเปรย์เท่ากับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวที่ทำให้เกิดละออง คือ เท่ากับ 1 เซนติเมตรจากผลการศึกษาในส่วนที่สอง สำหรับหัวฉีดคลื่นเหนือเสียงชนิดที่ใช้เรโซเนเตอร์เป็นตัวกำเนิดคลื่นเสียง พบว่า ขนาดของหยดละอองน้ำที่หัวฉีดสามารถผลิตได้มีค่าในช่วง 25-39 ไมครอน โดยสามารถเพิ่มขนาดของหยดละอองน้ำได้โดยการลดความดันอากาศ ซึ่งจะสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของหยดละอองน้ำได้ในช่วง +-10 ไมครอน เมื่อความดันอากาศที่ให้กับหัวฉีดมีค่าอยู่ระหว่าง 2-3 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร หรือโดยทำการเพิ่มอัตราการไหลของของเหลว ซึ่งจะสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของหยดละอองในช่วง +-12 ไมครอน เมื่ออัตราการไหลของของเหลวมีค่าอยู่ระหว่าง 833 - 7,600 ลูกบาศก์มิลลิเมตรต่อวินาที และเมื่อพิจารณาอิทธิพลของคุณสมบัติของของเหลวที่ใช้ พบว่า คุณสมบัติของของเหลวที่ใช้ไม่มีผลมากต่อขนาดของหยดละอองที่ได้ และหัวฉีดชนิดนี้สามารถฉีดพ่นของเหลวที่มีความหนืดสูงได้ รูปแบบของการสเปรย์ที่ได้จากหัวฉีดชนิดนี้เป็นแบบกรวยเต็ม มีองศาในการฉีดพ่นประมาณ 35 องศา และมีเส้นผ่าศูนย์กลางของการสเปรย์ประมาณ 20 เซนติเมตร หัวฉีดคลื่นเหนือเสียงทั้งสองชนิด สามารถผลิตหยดละอองน้ำที่มีขนาดเล็ก และมีการกระจายขนาดของหยดละอองที่แคบกว่าหัวฉีดอื่นที่ใช้กันทั่วไปมาก จากผลการทดลองวัดประสิทธิภาพในการกำจัดฝุ่นในระบบปิด ด้วยการใช้หัวฉีดคลื่นเหนือเสียงชนิดที่ใช้เรโซเนเตอร์เป็นตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียง พบว่า หัวฉีดคลื่นเหนือเสียมีประสิทธิภาพในการกำจัดฝุ่นสูงเกินกว่า 90% โดยอัตราการไหลของของเหลวที่ใช้มีค่าต่ำเพียง 8,500 ลูกบาศก์มิลลิเมตรต่อวินาที การใช้หัวฉีดคลื่นเหนือเสียงจะช่วยลดปัญหาเรื่องการอุดตันของหัวฉีด และปัญหาของความชื้นของหินที่ผ่านกระบวนการกำจัดฝุ่นด้วยการสเปรย์น้ำ เมื่อเปรียบเทียบการประเมินราคาการลงทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินการต่อหัวฉีด 1 หัว พบว่า การใช้หัวฉีดคลื่นเหนือเสียงมีค่าต้นทุนในการสร้างและติดตั้งคิดเป็น 1.4 เท่าของหัวฉีดที่ใช้ในโรงโม่หิน และมีค่าใช้จ่ายต่อเดือนคิดเป็น 0.4 เท่าของหัวฉีดที่ใช้ในโรงโม่หิน |
| Other Abstract: | The objective of this research is to design and to study the characteristics of the ultrasonic nozzles, in which are used to generate the uniform droplets. The ultrasonic nozzles of which were made of two types of different transducers i.e. the piezoelectric and resonator transducers were investigated the parameters affecting on the characteristics of the nozzles. Those parameters are the frequency and intensity of ultrasonic wave, the liquid flow rate and properties and the operating air pressure. Furthermore, the dust suppression efficiency in the rock crushing plant obtaining from the nozzles was compared with those obtained from the conventional nozzles. In the first part of the study, it is found that water droplet sizes produced from the piezoelectric transducer ultrasonic nozzles operating with the frequency ranges of 34-56 kHz are in the range of 42-59 microns. The higher operating frequency, the smaller droplet sizes. Meanwhile the droplet sized is increased in the range of +-15 microns by loweringthe intensity of ultrasonic wave from 2-8 watts or increasing the liquid flow rate from 22-250 mm3/s. Further study in effects of the liquid properties, it is revealed that the liquid with low surface tension gives rise to smaller droplets. The high viscosity liquid is found unable to be atomized. Spray pattern from this nozzle was cylindrical with its diameter of 1 cm. For another type of the nozzle, i.e. the resonator, it is seen that the water droplet sizes are between 25 and 39 microns. Likewise, the droplet size is increased either in the range of +-10 microns by reducing the operating air pressure from 2-3 kg/cm[superscript 2] or in the range of +-12 microns by increasing the liquid flow rate from 833-7,600 mm3/s. It is also clear that the liquid properties have no significant effect on the droplet sizes. Importantly, this nozzle can be used to atomize the high viscosity liquid. The conical-cone spray pattern is obtained from this nozzle with a cone angle of 35 degree and a diameter of 20 cm. The smaller droplet sizes and the narrower size distributions are obviously obtained from both types of the nozzles compared to those obtained from the other conventional nozzles. Taken the dust suppression efficiency of these two nozzles into considerations, it is found that the efficiency beyound 90% is obtained from the resonator nozzle with the liquid flow rate as low as 8,500 mm3/s. In addition, it is interesting to note that the use of the ultrasonic nozzle would reduce the problem of the nozzle clogging and the humid of the water-sprayed processing rock. In an economic aspect, it is shown that for the single ultrasonic nozzle, the capital and instalation cost is 1.5 times and the operating cost 0.4 times of the nozzles used in the present rock crushing plant. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2543 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมเคมี |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/5473 |
| ISBN: | 9741304269 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Sawitree.pdf | 18.96 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.