การระบายอากาศโดยวิธีธรรมชาติ : การคำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหลในช่องเปิดที่ซับซ้อน (การไหลแบบราบเรียบ)

Abstract

ศึกษาค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล และสร้างสมการทางคณิตศาสตร์เพื่อใช้ในการคำนวณหาสัมประสิทธิ์ ของอัตราการไหลสำหรับช่องเปิดรูปแบบต่างๆ ในการทดลองได้ศึกษาถึงผลกระทบของการไหลของอากาศ ต่อค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล เมื่ออากาศไหลผ่านช่องเปิดที่มีรูปแบบต่างๆ ซึ่งทำมุม 30, 45, 60 และ 90 องศา ในท่อลมรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส โดยสภาวะเริ่มต้นของอากาศมีลักษณะเป็นการไหลแบบราบเรียบ และเป็นการไหลที่มีการพัฒนาเต็มที่ (Fully Developed Flow) พบว่า การกระจายตัวของค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล เทียบกับมุมที่ช่องเปิดกระทำกับทิศทางการไหลของอากาศ สำหรับช่องเปิดรูปแบบต่างๆ มี 2 ลักษณะคือ ลักษณะการกระจายตัวรูประฆังคว่ำ กล่าวคือ ค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล จะมีค่าสูงสุดเมื่อช่องเปิดทำมุมกับทิศทางการไหลของอากาศ เท่ากับ 90 องศา และ และลักษณะการกระจายตัวรูปตัว M คือ ค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล จะมีค่าสูงสุดเมื่อมุมที่กระทำกับทิศทางการไหลของอากาศ เท่ากับ 45 องศา กับ 135 องศา โดยลักษณะการกระจายตัวรูปตัว M จะมีแนวโน้มที่ค่าเฉลี่ยของสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล สูงกว่าลักษณะการกระจายตัวรูประฆังคว่ำ และพบว่าจำนวนช่องเปิดภายในจะแปรผกผันกับ ค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้กำหนดค่าตัวประกอบรูปร่าง (Shape Factor) ขึ้นเพื่อใช้ในการบ่งบอกถึงความแตกต่าง ของช่องเปิดที่มีลักษณะต่างๆ กัน ในเชิงคณิตศาสตร์ ซึ่งค่าตัวประกอบรูปร่านี้ มีความสัมพันธ์กับลักษณะของการแบ่งช่องเปิดภายใน และจำนวนช่องเปิดภายใน ซึ่งพบว่า ค่าตัวประกอบรูปร่างจะแปรผกผันกับ ค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล นอกจากนี้เมื่อนำผลกระทบของมุมที่ช่องเปิดกระทำ กับทิศทางการไหลของอากาศ จำนวนช่องเปิดภายใน และค่าตัวประกอบรูปร่ามาใช้ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เพื่อใช้คำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์ของอัตราการไหล สมการที่ได้มีความถูกต้องและแม่นยำ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ เท่ากับ 0.9878 สำหรับช่องเปิดที่วางตัวในแนวตั้ง และเท่ากับ 0.9828 สำหรับช่องเปิดที่วางตัวในแนวนอนและรูปสมมาตร