วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2543

งานวิจัยนี้เป็นการประยุกต์ใช้คลื่นเหนือเสียงในการกรองระดับจุลภาคสำหรับเครื่องกรองแบบท่อที่มีการหมุนของเยื่อแผ่น มีวัตถุประสงค์เพื่อลดอัตราการสะสมของอนุภาคบนผิวเยื่อแผ่นตลอดทั้งเยื่อแผ่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกรองให้มากขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียง คลื่นเหนือเสียงสามารถลดค่าความต้านทานการกรองของเค้กลงได้โดยปรากฏการณ์คาวิเทชันและการปั่นป่วนภายในของเหลว ซึ่งสามารถกำจัดอนุภาคที่สะสมบนผิวเยื่อแผ่นได้ในบริเวณพื้นที่ของเยื่อแผ่นที่สัมผัสกับคลื่นเหนือเสียง เพื่อให้คลื่นเหนือเสียงสามารถสัมผัสพื้นที่ทั้งหมดของการกรองโดยใช้จำนวนตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียงน้อยที่สุดเพื่อลดการใช้พลังงาน งานวิจัยนี้จึงทำการทดลองหมุนเยื่อแผ่นเซรามิคและติดตั้งตัวกำเนิดคลื่นเหนือเสียง 1 ตัวบนผนังท่อทรงกระบอกด้านนอกเพื่อศึกษาปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อฟลักซ์การกรองของเครื่องกรองแบบหมุนร่วมกับการใช้คลื่นเหนือเสียงนั่นคือสภาวะของการทดลอง คือ ใช้สารละลายยีสต์ในการกรองที่ความเร็วสายป้อน 0.06 เมตรต่อวินาที ความเข้มข้นของสารละลายยีสต์ 5, 10 และ 20 กรัมต่อลิตร ความดันคร่อมเยื่อแผ่น 0.22, 0.35 และ 0.46 บาร์ ความเข้มของคลื่นเหนือเสียง 0.44, 1.76 และ 3.09 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ความเร็วรอบในการหมุนของเยื่อแผ่น 0-100 รอบต่อนาที สำหรับระบบและสภาวะที่ใช้ในการทดลองนี้ไม่มีการเกิดการหมุนวนของสารละลายของเทย์เลอร์อันเป็นสาเหตุให้เกิดแรงเฉือนกระทำต่อชั้นเค้กเป็นผลให้ฟลักซ์การกรองเพิ่มขึ้น ผลการวิจัยในการใช้คลื่นเหนือเสียงร่วมกับการกรองแบบท่อหมุนพบว่าความเร็วรอบการหมุนไม่มีผลต่อค่าฟลักซ์การกรองที่สภาวะคงที่มากนักโดยจะมีค่าฟลักซ์เพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ไม่มีการหมุนของเยื่อแผ่น ที่ความเข้มข้นของสายป้อนน้อยคลื่นเหนือเสียงจะช่วยให้ฟลักซ์การกรองเพิ่มขึ้นมากกว่าที่ความเข้มข้นของสายป้อนมาก ความเข้มของคลื่นเหนือเสียงเพิ่มขึ้นมีผลในการเพิ่มความรุนแรงของคาวิเทชันในการกำจัดอนุภาคบนผิวเยื่อแผ่นส่งผลให้ฟลักซ์การกรองเพิ่มขึ้น การเพิ่มความดันคร่อมเยื่อแผ่นมีผลให้ค่าฟลักซ์การกรองร่วมกับการใช้คลื่นเหนือเสียงเพิ่มขึ้น จากการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมของการกรองที่มีการใช้คลื่นเหนือเสียงและมีการหมุนของเยื่อแผ่น คือ ที่ความเข้มข้นของคลื่นเหนือเสียง 3.09 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ความเข้มของสายป้อน 10 กรัมต่อลิตร ความดันคร่อมเยื่อแผ่น 0.46 บาร์ ความเร็วรอบในการหมุน 5-100 รอบต่อนาที ซึ่งจะได้ฟลักซ์การกรองเพิ่มขึ้น 3 – 5 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับกรณีไม่มีการใช้คลื่นเหนือเสียงและไม่มีการหมุนของเยื่อแผ่น สำหรับความเข้มข้นของคลื่นเหนือเสียงในช่วงที่ทำการทดลองไม่ส่งผลต่อการเก็บกักของเยื่อแผ่นและคุณลักษณะของยีสต์