(1) หลักการทำงานของเทคโนโลยี
ในระบบการทำให้แห้งเดิมในอุตสาหกรรมนั้นมีการใช้ลมอัด (Compressed Air) ที่ผลิตจากเครื่องอัดอากาศ (Air Compressor) มาใช้เป่าชิ้นงานหรือผลิตภัณฑ์เพื่อทำให้แห้ง เป็นที่ทราบว่าในการผลิตลมอัดนั้นต้องใช้พลังงานสูงดังนั้นเพื่อเป็นการประหยัดพลังงานจึงได้มีการออกแบบระบบมีดลม (Air Knife) เพื่อทำหน้าที่ในการเป่าแห้ง (Drying) แทน
หลักการทำงานระบบมีดลม
ระบบมีดลมประกอบด้วยเครื่องเป่าลมแบบหอยโข่งซึ่งสร้างลมที่มีความดันต่ำแต่อัตราการไหลสูงส่งผ่านท่อลมและกล่องรับลมไปยังหัวพ่นลมซึ่งออกแบบเป็นพิเศษ เป็นช่องเปิดเล็กๆตามแนวกล่องรับลมที่พ่นออกมามีความเร็วสูงมาก เหมาะสำหรับใช้ในการเป่าแห้งหรือในการทำความสะอาด
หลักการทำงานของระบบมีดลม
ลมพ่นความเร็วสูงที่ได้จากระบบมีดลมโดยทั่วไป สามารถใช้งานในลักษณะการเป่าแห้งเพื่อไล่ความชื้นหรือฟิล์มบางของเหลวออกจากผิวหน้าของผลิตภัณฑ์ หรือใช้ในการเป่าเศษผงออกจากผิวหน้าผลิตภัณฑ์ต่างๆ ทดแทนการใช้ความร้อนในการทำให้แห้งหรือการใช้อากาศอัดในการเป่าซึ่งใช้พลังงานสูงกว่า
ส่วนประกอบของระบบมีดลม
- มีดลม (Air knife)
- ตัวยึดมีดลม
- ท่อต่อลม (Connecting hose or tube to connect to blower)
- พัดลม (Blower)
- กรองฝุ่น (Filter to protect blower and product) ขนาด 10 ไมครอน - HEPA
- มอเตอร์
ส่วนประกอบของระบบมีดลม
(2) การใช้ทดแทนเทคโนโลยีเดิม
ระบบมีดลมสามารถนำมาใช้ได้ในอุตสาหกรรมทั่วไป สำหรับกระบวนการเป่าแห้ง ไล่ความชื้น ลดอุณหภูมิหรือสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ โดยทดแทนการเป่าโดยใช้อากาศหรือการให้ความร้อนเพื่อทำให้แห้ง ซึ่งใช้พลังงานมากกว่า รูปแบบการติดตั้งของมีดลมจะขึ้นอยู่กับลักษณะและรูปร่างของผลิตภัณฑ์นั้นๆ
(3) ประโยชน์ของระบบมีดลม
ระบบมีดลมเหมาะสำหรับการใช้งานในการเป่าไล่ความชื้น ฟิล์มของเหลวที่เกาะอยู่บนผิววัสดุเช่น แผ่นโลหะ พลาสติก กระป๋อง แก้ว ผ้า หรืออาหาร โดยมีข้อดีในการนำไปใช้งาน ดังนี้
- ทำงานทันทีที่เดินเครื่องและทำงานได้อย่างรวดเร็ว
- สามารถประหยัดพลังงาน ได้ 30-50% เมื่อเปรียบเทียบกับการเป่าแห้งด้วยลมอัด
- ค่าลงทุนและการบำรุงรักษาต่ำ
- ประหยัดพื้นที่และง่ายต่อการติดตั้ง
- มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน
- เพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์จาการลดความชื้นและสิ่งสกปรก
- ในบางระบบสามารถนำสารเคลือบที่ถูกเป่าไล่ออกไปกลับมาใช้ใหม่ได้
- สามารถใช้กับรูปร่างซับซ้อนได้
ตัวอย่างของระบบมีดลมที่มีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร
ตัวอย่างของระบบมีดลมที่มีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์
ลักษณะของมีดลม (Air knife)
รูปร่างและลักษณะของมีดลมมีหลากหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตของผลิตภัณฑ์ โดยสามารถแสดงไว้ดังนี้
รูปร่างต่างๆ ของมีดลมที่มีการผลิต
(4) ศักยภาพการประหยัดพลังงาน
ศักยภาพการประหยัดพลังงานของมีดลมโดยทั่วไปจะใช้แทนการเป่าลมระบบเดิมโดยใช้ลมอัด สำหรับการเปรียบเทียบผลประหยัดพลังงานระหว่างการใช้ลมอัดกับมีดลมสามารถแสดงได้ดังนี้
กราฟแสดงการเปรียบเทียบการใช้พลังงานระหว่างการเป่าลม
จากรูปเป็นกราฟแสดงการเปรียบเทียบการใช้พลังงานระหว่างการเป่าลมโดยใช้ลมอัดจากเครื่องอัดอากาศ (Compressed Air) และการใช้ระบบมีดลม (Blower driven Air Knife) สำหรับชิ้นงานรูปทรงแบนราบ ซึ่งจะพบว่ายิ่งปริมาณการใช้ลมมากเท่าไร ปริมาณผลประหยัดที่ได้จากระบบมีดลมจะยิ่งมีสูงขึ้น
การใช้พลังงานสำหรับการเป่าลมโดยใช้อากาศอัดโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความดันและขนาดของรูซึ่งสามารถแสดงได้ตามตารางต่อไปนี้
| ปริมาณอากาศที่รั่วที่ความดัน 700 kPa หรือ 7 bar,100 psig (ลิตร/วินาที) |
เทียบเท่าขนาดรู(mm) | พลังงานสูญเสีย(kWh) |
| 0.2 | 0.4 | 133 |
| 0.8 | 0.8 | 532 |
| 3.2 | 1.6 | 2,128 |
| 12.8 | 3.2 | 8,512 |
| 51.2 | 6.4 | 34,080 |
| 204.8 | 12.7 | 136,192 |
โดยทั่วไป การผลิตลมอัดที่ความดันประมาณ 7 บาร์และจ่ายให้กับหัว Nozzle เพื่อเป่าแห้งชิ้นงานที่ความดันประมาณ 2-5 บาร์สามารถทดแทนได้ด้วยระบบมีดลมที่ผลิตลมด้วยพัดลม (Blower) ที่ความดันประมาณ 0.3 บาร์และจ่ายผ่านมีดลม (Air Knife) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้สามารถเป่าแห้งชิ้นงานได้ตามคุณภาพที่ต้องการดังนั้นในการประยุกต์ใช้มีดลมหากทราบปริมาณการใช้ลมอัดและปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ของระบบเดิม แล้วนำมาเปรียบเทียบกับระบบมีดลมที่สามารถใช้ทดแทนในขณะที่ยังคงไว้ซึ่งคุณภาพเหมือนเดิม ก็จะเกิดผลประหยัดพลังงานประมาณ 30-50% เป็นอย่างน้อย
(5) สภาพที่เหมาะสมกับการใช้เทคโนโลยี
โดยทั่วไปสามารถแบ่งประเภทของมีดลมตามความเร็วของลมที่ใช้ได้กว้างๆ ออกเป็น 3 ประเภทคือ
- ความเร็วลมต่ำ (ความเร็ว 5,000 - 18,000ฟุต/นาที)เหมาะสำหรับ
- เป่าฝุ่น หรือเม็ดน้ำบนผิวที่เรียบ
- เป่าป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตย์ (Static)
- ควบคุมความหนาในการเคลือบผิว (Coating)
- กระบวนการผลิตที่เดินอย่างช้าๆ
- ความเร็วลมปานกลาง (ความเร็ว 16,000 - 32,000ฟุต/นาที)เหมาะสำหรับ
- ไล่หยดน้ำออกจากขวดหรือกระป๋อง
- เป่าแห้งของหมึกพิมพ์
- ควบคุมความหนาในการเคลือบผิว (Coating)
- ไล่น้ำ 80-95% จากกระบวนการผลิต
- ความเร็วลมสูง (ความเร็ว 30,000 - 40,000ฟุต/นาที)เหมาะสำหรับ
- กระบวนการผลิตที่เดินอย่างรวดเร็ว
- เป่าชิ้นส่วนที่รูปร่างซับซ้อน (Complex shaped parts)
- เป่าเศษชิ้นส่วนในรู (Clearing holes of debris)
(6) กลุ่มเป้าหมายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี
กลุ่มของโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารที่สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ ได้แก่
- โรงงานผลิตอาหารและเครื่องดื่ม
- โรงงานผลิตชิ้นส่วนโลหะ
- โรงพิมพ์
- ฯลฯ
(7) ความคุ้มค่าในการลงทุน
ราคาของระบบมีดลมสำหรับการเป่าแห้งหรือไล่ความชื้น จะขึ้นอยู่กับขนาดที่ติดตั้งของระบบ โดยจากข้อมูลที่อ้างอิงจากDOE ประเทศสหรัฐอเมริกาพบว่า ราคาของระบบจะอยู่ประมาณ 375 บาทต่อ CFM
| Case Application | Technology Replaced | Investment |
| Metal can, metal sheet drying | Gas convection oven | 6,000 USD for 600 CFM air blow capacity |
| Fruit dewatering | Compressed air dry blow | 7,500 USD for 600 CFM air blow capacity |
และจากข้อมูลจากกรณีศึกษาการติดตั้งในประเทศสหรัฐอเมริกา เทคโนโลยีการใช้มีดลมสำหรับการเป่าแห้งและไล่ความชื้นในอุตสาหกรรมโลหะและอุตสาหกรรมอาหารจะมีระยะเวลาคืนทุนน้อยกว่า 1 ปี สำหรับกรณีที่มีการใช้งานประมาณ 5,000 ชั่วโมงต่อปี
References :
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2557). บทที่ 6 แนวทางการอนุรักษ์พลังงานด้วยการปรับเปลี่ยนด้านเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์โลหะ เครื่องจักร อุปกรณ์. In คู่มือการอนุรักษ์พลังงานจากกรณีตัวอย่างที่ประสบผลสำเร็จ อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์โลหะ เครื่องจักร อุปกรณ์ (pp. 6-15 – 6-19).
