kc 5011009

8
 แบบจ าลองไดอ เลคตรกหลายช นของผลปาลมส าหรบการอบแหงดวยว ธคล  นไมโครเวฟ  Oil Palm Multilayer Dielectric Model for Microwave Drying Technique กฤษฎา พวงสวรรณ 1  ตรชย จงเช  ยวชานาญ 2  ชาครต ทองอ ไร 3 Kritsada Pongsuwan 1  , Mitchai Chongcheawchamnan 2 and Chakrit tongurai  3  บทคดย  บทความว ยน นาเสนอแบบจ าลองไดอ เลคตรกหลายช นสาหรบผลปาลมเพ  อทานาย ณหภ มท  เกดข นในการอบผลปาลมน ามนดวยเทคนคไมโครเวฟ แบบจาลองน จาลองล กษณะผลปาลมพนธ    เทอนาราประกอบดวยช นเน อสารตางๆตามลกษณะกายภาพจรงไดแกช นผว (Exocarp) เน (Mesocarp) กะลา(Shell) และเน อใน (Kernel) ภายใตสมมต  ฐานสาค ญคอล กษณะทางกายภาพในแต ละช นเปนเน อเด ยวกน  (Homogeneous) แบบจาลองท  นาเสน อน เม  อนาไป ประมวลผลบนโ ปรแกร เคราะหทางฟสกส COMSOL และเทยบเคยงผลทานายก บผลทดลองจรงดวยเตาไมโครเวฟความถ    2.45 กกะเฮรตซ ระด บกาล งงานสระด คอ 160, 320, 480 และ  800 ตต พบว าใหผลการทานาย ณหภมในช นเน อใกลเคยงกบผลวเคราะหดวยแบบจาลองไดอเลคตรกท  นา เส นอ  งยน นความ ถกตองของแบบจาลองท  นา เสน อและสามารถนาไปประยกตสาหรบการอบแหงผลปาลมด วยเ ทคน ไมโครเวฟ  ABSTRACT This paper presents a multilayer dielectric model for oil palm fruit for microwave heating to predict the temperature characteristic. The model under homogeneous assumption of is oil palm species Tenera developed as four physical layers which are exocarp, mesocarp, shell and kernel. The proposed dielectric model is implemented to simulate microwave drying of a palm fruit with COMSOL Multiphysics software. Several experiments on microwave heating at 2.45 GHz for four different power levels (160, 320, 480, 800 W) confirm that the model can predict the temperature characteristic of mesocarp accurately. It is the authors’ belief that the proposed model should be very useful to microwave drying application for oil palm fruit. Key Words: microwave technique, oil palm fruit, dielectric E-mail address:Kritsada_e net05@h otmail.com 1,2  ภาคว ชาว ศวกรรมคอมพ วเตอร คณะวศวกรรมศาสตร มหาว ทยาลยสงขลานครนทร .หาดใหญ .สงขลา 90112 1,2  Computer Engineering Department, Prince of Songkla University, Hatyai, Songkha 90112 3  ภาคว ชาว ศวกรรมเคม  คณะว ศวกรรมศาสตร มหาว ทยาล ยสงขลานครนทร .หาดใหญ .สงขลา 90112 3  Chemical Engineering Department, Prince of Songkla University, Hatyai, Songkha 90112

Upload: tana-k-senior

Post on 08-Oct-2015

17 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

1

TRANSCRIPT

  • Oil Palm Multilayer Dielectric Model for Microwave Drying Technique

    1 2 3

    Kritsada Pongsuwan1 , Mitchai Chongcheawchamnan2 and Chakrit tongurai 3

    (Exocarp) (Mesocarp) (Shell) (Kernel) (Homogeneous) COMSOL 2.45 160, 320, 480 800

    ABSTRACT

    This paper presents a multilayer dielectric model for oil palm fruit for microwave heating to predict the temperature characteristic. The model under homogeneous assumption of is oil palm species Tenera developed as four physical layers which are exocarp, mesocarp, shell and kernel. The proposed dielectric model is implemented to simulate microwave drying of a palm fruit with COMSOL Multiphysics software. Several experiments on microwave heating at 2.45 GHz for four different power levels (160, 320, 480, 800 W) confirm that the model can predict the temperature characteristic of mesocarp accurately. It is the authors belief that the proposed model should be very useful to microwave drying application for oil palm fruit. Key Words: microwave technique, oil palm fruit, dielectric E-mail address:[email protected]

    1,2 . . 90112 1,2 Computer Engineering Department, Prince of Songkla University, Hatyai, Songkha 90112 3 . . 90112 3 Chemical Engineering Department, Prince of Songkla University, Hatyai, Songkha 90112

  • ( , 2546) 1 ( , 2553) 2 ( , 2528)

    (Porous media) Sukaribin and Khalid (2009) 2 (kW) 10 440 W 520 W 2 kW ( , 2551)

    (Datta, 2006) COMSOL

    2.45 GHz 4

  • 8 Figure 1 ( , 2528)

    Figure 1 Oil palm specied tenera

    Table1 Dielectrics properties of oil palm on the frequency 2450 MHz

    Table1 (Chow and Ma, 2007) 2450 MHz (Choi and Okos, 1986; Narv ez et al., 2008) Figure 1( , 2528)

    (1)

    (1)

    (2)

    Kopelmen (1966) (Homogeneous structure) (3)

    Layer Dielectric Constant ( ) Loss Factor( ) Shell 5.1 1.8

    Mesocarp 11.5 4.2 Kernel 11.7 5.8

  • (3)

    (4)

    (5)

    (Maxwells Equations)

    (6)

    (V/m) (A/m) (S/m) (Relative Magnetic Permeability) (rad/s) (F/m) (Relative Dielectric Constant)

    (7)

    (8), (9)

    (8) (9)

    3

  • (10)

    (11)

    (K) (s) (J/ (kg K))

    (kg/m3) (W/ (m K)) (W/m3) T0

    (12) K (13)

    3 (6) - (13) COMSOL Multiphysics LG MS2349HK 160 W, 320 W, 480 W 800W 485x385x280 mm. Figure 2

    Figure 2 FEM mesh structure with palm fruit. Figure 3 Microwave heating system.

    Figure 2 92

    Microwave Oven

    Electronic balance

    Palm fruit

  • 24 43.32(1.17) mm. 30.32 (1.15) mm. 17.37 (1.4) g 30% 160 W 8 3 320 W 480 W 800 W 3 3 1 2 Figure 4

    Figure 4 Position temperatures inside the palm fruit.

    Figure 5

    4 160,320,480 800 W (11)

    160 W, 320 W, 480 W 800 W 0.95-0.99 160 W 2 (0.68)

    Position 1

    Position 1

    Position 2 Position 2

  • (A) Position 1 (B) Position 2

    Figure 5 Comparison between simulated and measured of temperatures

    (SEC)

    (R.B.S.C)

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    Tem

    pe

    ratu

    re(d

    eg

    C)

    Time(min)

    Position 1

    Simulation 160W Simulation 320W

    Simulation 480W Simulation 800W

    Equipment 160W Equipment 320W

    Equipment 480W Equipment 800W

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    Tem

    pe

    ratu

    re(d

    eg

    C)

    Time(min)

    Position 2

    Simulation 160W Simulation 320W

    Simulation 480W Simulation 800W

    Equipment 160W Equipment 320W

    Equipment 480W Equipment 800W

  • , . 2551.

    , .382-387. 22. .

    . 2546. . 1

    , . . 2528. :.

    . . 2553. . .

    :http://it.doa.go.th/palm/linkTechnical/efficiency.html, 26 2553. Choi, Y. and M.R. Okos. 1986. Effects of temperature and composition on the thermal

    properties of foods, pp. 93101. In Transport Phenomenon, L. Maguer and P. Jelen., eds. Food Engineering and Process Applications. Elsevier, New York.

    Chow, M. C. and A. N. Ma. 2007. Processing of fresh palm fruits using microwaves, Journal

    of Microwave Power and Electromagnetic Energy 40 (3): 165-173. Datta, A. K. 2006. Porous media approaches to studying simultaneous heat and mass transfer

    in food processes. I: Problem formulations. Journal of Food Engineering :80-95. Kopelman, I. J. 1966. Transient heat transfer and thermal properties in food systems. Ph.D.

    Thesis, Michigan State University. Narv ez, P. C., S. M. Rinc n, L. Z. Casta eda and F. J. S nchez. 2008. Determination of some

    physical and transport properties of palm oil and of its methyl esters. Latin American applied research 38 (1): 1-6.

    Sukaribin, N. and K. Khalid. 2009. Effectiveness of sterilisation of oil palm bunch using microwave technology. Industrial Crops and Products 30 (2): 179-183.