การศึกษากลไกการอบแห้งไม้ยางพาราและการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Titleการศึกษากลไกการอบแห้งไม้ยางพาราและการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์
Publication TypeReport
Year of Publication2002
Authorsประเสริฐสรรพ์ สุธีระ
Series Editor-
Series Title-
Date Published2002
Institutionมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
City-
Typeโครงการวิจัย
Report NumberBGJ4380013
ISBN NumberBGJ4380013
Keywords-
Abstract

การศึกษากลไกการอบแห้งไม้ยางพาราทำโดยการทดลอง Desorption เพื่อหา Sorption Isotherm curve ของการอบแห้ง และนำมาใช้สร้างสมการความชื้นสมดุลของไม้ยางพาราที่สามารถใช้ทำนายค่าได้ตลอดช่วงอุณหภูมิการอบแห้งในโรงอบไม้ยางพาราทั่วๆไป สำหรับในการอบแห้งไม้ ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นในไม้จะเป็นตัวกำหนดลักษณะของ drying curve ค่านี้ที่บรรยากาศอบแห้งต่างๆ คำนวณได้โดยสี่วิธี คือ optimum, logarithmic, square-root และ half-fraction of evaporable moisture scheme จากผลการเปรียบเทียบวิธีต่างๆ ดังกล่าว พบว่าวิธี optimum จะให้ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ความชื้นของไม้ยางพาราที่เหมาะสมที่สุด ในการศึกษาการอบแห้งไม้ยางพาราได้ทำการทดลองในตู้อบแห้งไม้ขนาด lab-scale เพื่อนำผลที่ได้มาสร้าง model สำหรับกำหนดเงื่อนไขการอบแห้งที่เหมาะสม โดยใช้วิธี central-composite experiment design ในการออกแบบการทดลอง ในที่นี้ตัวแปรอิสระได้แก่ ความชื้นเริ่มต้นในไม้ และตัวแปรควบคุมสภาพบรรยากาศการอบแห้งสามตัวแปร คือ อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศและความเร็วลม ส่วนตัวแปรตอบสนองที่สนใจ คือ ความชื้นไม้สุดท้ายหลังการอบ เวลาและพลังงานทั้งหมดที่ต้องใช้ในการอบไม้ยางพารา ส่วนข้อกำหนดของผลจากการอบแห้งเพื่อให้ได้เงื่อนไขการอบที่เหมาะสม คือ ความชื้นไม้สุดท้ายหลังการ อบต้องอยู่ในช่วง 6%-16% Response model ที่ได้อยู่ในรูปของสมการโพลีโนเมียลลำดับสามที่มีการแปลงรูปสมการ ได้จากผลการทดลอง 23 การทดลอง ซึ่ง model ดังกล่าวสามารถนำมาใช้สร้างกราฟพื้นผิวในรูปสามมิติและกราฟ contour ส่วนการวิเคราะห์ความแปรปรวนของโมเดล (ANOVA) ทำให้ทราบผลของเทอมหรือตัวแปรในสมการที่มีผลอย่างนัยสำคัญกับตัวแปรตอบสนองในการอบแห้ง ซึ่งพบว่าอุณหภูมิที่ใช้ในการอบไม้และความชื้นสัมพัทธ์ที่คงไว้มีผลอย่างมีนัยสำคัญกับความชื้นไม้สุดท้ายหลังการอบ และพบว่าความเร็วลมจะมีผลต่อพลังงานที่ใช้ในการอบที่ค่าความชื้นไม้เริ่มต้นที่ใช้อบมีค่าสูง จากวิธีการซ้อนกราฟ contour ของตัวแปรตอบสนอง ทำให้ได้ขอบเขตหรือพื้นที่ที่กำหนดเงื่อนไขการอบแห้งไม้ยางพาราได้อย่างเหมาะสม เงื่อนไขที่เหมาะสมที่ทำให้ได้ความชื้นไม้สุดท้ายในช่วงที่กำหนด มีการใช้เวลาและพลังงานในการอบต่ำ คือ เงื่อนไขการอบแห้งที่อุณหภูมิสูง โดยความเร็วลมที่ปรับเปลี่ยนได้อยู่ในช่วง 3.85 ถึง 4.85 m/s และพบว่าการอบแห้งที่เงื่อนไขอุณหภูมิสูง สามารถลดการใช้พลังงานลงได้ 36% และลดเวลาลงได้ 34% เมื่อเทียบกับการอบแห้งไม้ด้วยอุณหภูมิที่ใช้กันปกติในห้องอบไม้ทั่วๆไป

Drying mechanism of rubber wood was studied by desorption experiment. The sorption isotherm of rubber wood was determined to develop equilibrium-moisture content (EMC) model and other drying properties. It can be used to predict EMC covering the entire range of common rubber wood drying temperature. Generally, the drying curve of wood is characterized by the moisture diffusion values. The moisture diffusion coefficients of rubber wood at different drying environments were evaluated. It is more appropriate to determine the diffusion coefficients by the optimum scheme in comparison to other schemes; the logarithmic, square-root and half-fraction of evaporable moisture schemes. The drying of rubber wood was carried out in a lab-scale wood dryer to develop response models and determine the optimum drying condition. The response surface methodology was used to optimize drying conditions of rubber wood by adopting central-composite design of experiment. The independent variables are initial moisture content of rubber wood, and three environment control parameters as the drying temperature, the relative humidity and the air velocity. The three interesting responses are final moisture content after drying, total drying time and total energy consumption. The restriction of optimization is the final moisture content must be in the range of 6% to 16%. The third-order polynomial of response models with transform the responses were developed from 23 experiment data points to generate 3-D response surface plots and contour plots. The analysis of variance (ANOVA) was performed to determine terms or parameters significantly affected the dependent variable. It was found that drying temperature and holding relative humidity have significantly influence on final moisture content of rubber wood. The air velocity obviously affects the total energy consumption at high initial moisture content. The superimposing contour plots of responses showed that the optimum regions, the drying condition with satisfactory of final moisture content, are placed at high-temperature drying and at the air velocity can be tuned up from 3.85 m/s to 4.85 m/s. The high temperature drying condition can save 36% of energy use and 34% of drying time comparison to the conventional drying condition.

URLhttp://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BGJ4380013
Alternate TitleA Study of Rubber-Wood-Drying Kinetics and Development of