การจำลองการเดือดเป็นชั้นฟิล์มที่ขึ้นกับเวลาบนพื้นผิววัตถุทรงกลม

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาและจำลองการเดือดเป็นชั้นฟิล์มที่ขึ้นกับเวลาบนพื้นผิวของวัตถุทรงกลมภายใต้เงื่อนไขการไหลแบบ Laminar ของของเหลวระบายความร้อน โปรแกรมที่พัฒนาขึ้นใช้คำนวณอุณหภูมิภายในทรงกลม ความหนาของชั้นฟิล์มที่เกิดขึ้นเทียบกับเวลา และการวิเคราะห์ถึงอัตราการหลุดลอกของชั้นฟิล์ม วัตถุทรงกลมที่พิจารณาเป็นทรงกลมเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งมีอุณหภูมิตั้งต้นสูงกว่าจุดเดือดของของเหลวระบายความร้อน มีขนาดรัศมีได้แก่ 5.56, 10 และ 25.4 มิลลิเมตร ผลการคำนวณอุณหภูมิภายในทรงกลม มีลักษณะคล้ายกันคือ มีการลดลงของอุณหภูมิตามแนวรัศมีตามเวลาในลักษณะเดียวกัน ขณะเดียวกันการถ่ายเทความร้อนออกจากทรงกลมสู่ของเหลวระบายความร้อน ทำให้เกิดการเดือดเป็นชั้นฟิล์มบนพื้นผิวทรงกลม ที่เปลี่ยนแปลงเทียบกับเวลา ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มที่ชั้นฟิล์มในส่วนหน้าของทรงกลมจะมีขนาดบางกว่าชั้นฟิล์มในส่วนหลัง อนึ่งเมื่อระยะเวลาการเดือดเป็นชั้นฟิลม์นานขึ้นจะเริ่มมีการหลุดลอกของชั้นฟิล์ม ซึ่งการวิเคราะห์ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าอัตราการหลุดลอกของชั้นฟิล์มประมาณได้ด้วยผลต่างของฟังก์ชันเอกซ์โปแนนเชียลสองชุด ซึ่งบรรยายอัตราการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ชั้นฟิล์มจากทรงกลมและอัตราการถ่ายเทความร้อนออกจากชั้นฟิล์มเข้าสู่ของเหลวระบายความร้อนตามลำดับ