การตรวจสอบเชิงตัวเลขกระบวนการล้างในถังอัลตร้าโซนิคด้วยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเพื่อหาแนวทางเพิ่มประสิทธิภาพ : รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

Numerical investigation of cleaning process in ultrasonic tank using computational fluid dynamics to find ways to improve the efficiency

Name: จตุพร ทองศรี

Email : jatuporn.th@kmitl.ac.th

ThaSH: คลื่นเหนือเสียง -- การใช้ในอุตสาหกรรม -- วิจัย

ThaSH: พลศาสตร์ของไหลเชิงการคำนวณ -- วิจัย

ThaSH: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ -- การทำความสะอาด -- วิจัย

Abstract: ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคเป็นอุปกรณ์ที่โรงงานอุตสาหกรรมใช้สำหรับทำความสะอาดชิ้นงานกันอย่างแพร่หลาย มีปัญหาเกิดขึ้นในกระบวนการล้างของโรงงานแห่งหนึ่ง ชิ้นงานที่ล้างไม่สะอาดทั้งหมด และยังมีบางอันเกิดการแตกหัก สิ่งที่เกิดขึ้นนี้เป็นผลมาจากการกระจายตัวที่ไม่เหมาะสมของคาวิเตชัน ซึ่งเกิดมาจากการเปลี่ยนเฟสของสนามความดันอะคูสติกในถังทำความสะอาดอัลตราโซนิค ส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพการล้างของถังนี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของถัง งานวิจัยนี้เราจะใช้การวิเคราะห์ผลตอบสนองฮาร์โมนิค (Harmonic Response Analysis) ใน ANSYS จำลองความแรงและการกระจายตัวของความดันอะคูสติกในถัง เพื่อหาเงื่อนไขที่เหมาะสมของปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของคาวิเตชัน ประกอบไปด้วย ตำแหน่งการวางชิ้นงาน อุณหภูมิของสารละลายตัวกลาง กำลังไฟฟ้าที่ให้แก่ทรานสดิวเซอร์ ความถี่อัลตราโซนิค ชนิดวัสดุเพียโซอิเล็คทริกและตำแหน่งการติดตั้งของทรานสดิวเซอร์ของถังอัลตราโซนิค และตรวจสอบความน่าเชื่อถือของแบบจำลองด้วยวิธีการวิเคราะห์การกัดกร่อนบนแผ่นฟอยล์ด้วยกระบวนการวิเคราะห์ด้วยภาพถ่าย (Image Processing) ใน MATLAB, วิธีการวิเคราะห์มวลที่สูญเสียไปของแผ่นฟอยล์จากการชั่งน้ำหนัก และวิธีการวิเคราะห์ความเข้มของกำลังอัลตราโซนิคจากหัววัดความเข้มอะคูสติก และเราพบว่า การวางชิ้นงานที่ตำแหน่งต่างกันจะได้รับความเข้มและรูปแบบการกัดกร่อนที่ต่างกัน เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ความเข้มของคาวิเตชันลดลงแต่การกระจายตัวยังเหมือนเดิม เมื่อให้กำลังไฟฟ้ามากขึ้นความเข้มจะเพิ่มขึ้น แต่การกระจายยังเหมือนเดิม การเพิ่มความถี่ทำให้การกระจายตัวของคาวิเตชันทั่วถังมากขึ้น ทรานสดิวเซอร์ชนิด PZT4 ให้ความดันอะคูสติกดีกว่าชนิด PZT8 การเปลี่ยนชนิดของทรานสดิวเซอร์นี้ไม่ส่งผลต่อรูปแบบการกระจายตัวของความดันอะคูสติก วัสดุเพียโซอิเล็คทริคชนิด PZT4 จึงเหมาะสมในการนำมาใช้ในถังนี้ ผลการจำลองเมื่อติดตั้งทรานสดิวเซอร์ที่ใต้ถังและด้านข้างมีการกระจายตัวของความดันอะคูสติกสม่ำเสมอทั่วถัง ผลการจำลองถูกส่งให้กับโรงงาน และต่อมาพบว่ามันสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้จริง ข้อมูลเกี่ยวกับปัญหานี้ ยังใช้ในการพัฒนาการออกแบบถังทำความสะอาดเพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

Abstract: Ultrasonic cleaning tank is a machine that many factories widely used to clean objects. At one factory, a problem occurred in the cleaning process, resulting in the factory not being able to clean objects, but cracks also appeared on some objects. It was anticipated that these were caused by uneven acoustics pressure distribution which resulted in unsuitable cavitation. This directly affected cleaning performance within the tank. In order to improve the tank’s efficacy, in this research, we use Harmonic Response Analysis in ANSYS simulate the occurrence of acoustic pressure in the tank to find the appropriate conditions of factors affected the intensity and the distribution pattern of acoustic pressure in ultrasonic tank, including the position of object, temperature of medium, power, ultrasonic frequency and a suitable type and placing position of the transducer for the tank. Reliability of the simulate results was validate by the actual result from the foil corrosion test and the ultrasonic power probe. We found that objects receive different pattern of corrosion at each location. When temperature increasing the intensity of cavitation was increased. When we increase the ultrasonic frequency, acoustic pressure that is evenly dispersed throughout the tank. Transducers made from PZT4 gives greater acoustic pressure than those made from PZT8. Changing the transducer type does not affect the acoustic pressure pattern. PZT4 is therefore the most suitable type of transducer for this tank. Simulation results also suggested that placing the transducer under and beside the tank will result in intense acoustic pressure that is evenly dispersed throughout the tank. Results from this simulation were then passed to the manufacturing factory, and was later accepted that it could truly enhance the tank’s efficacy. Information regarding the issue was also used in the development of improved design of ultrasonic cleaning tank to have greater performance levels.

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: Lifelong@kmitl.ac.th

Name: สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. วิทยาลัยนวัตกรรมการผลิตขั้นสูง

Role: ผู้ให้ทุน

Email : ami.kmitl@gmail.com

Created: 2561

Modified: 2564-07-20

Issued: 2564-07-20

งานวิจัย/Research report

application/pdf

tha

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Fulltext RC00040.pdf	5.43 MB	3	2023-11-27 13:19:16

ใช้เวลา

0.029874 วินาที