แบบจำลองคณิตศาสตร์สำหรับทำนายเวลาในการแช่เยือกแข็งปลาหมึกกระดอง

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแบบจำลองคณิตศาสตร์สำหรับทำนายเวลาในการแช่เยือกแข็งปลาหมึกกระดอง (Sepia sp.) โดยวิธีเชิงเลขและการใช้สมการอย่างง่าย ซึ่งใช้ค่าสมบัติทางกายภาพและความร้อนของปลาหมึกกระดอง ได้แก่ ความชื้น จุดเยือกแข็ง ความหนาแน่น ค่าสภาพนำความร้อน และค่าความร้อนของปลาหมึกกระดอง ในช่วยอุณหภูมิสูงกว่าและต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของปลาหมึกกระดอง ตลอดจนค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ผิวขณะแช่เยือกแข็งที่หาได้จากการทดลอง จากการหาความชื้นโดยวิธีอบแห้ง จุดเยือกแข็งโดยวิธี freezing curve ความหนาแน่นโดยวิธี buoyant force (ที่อุณหภูมิ 0⁰ ถึง 30 ℃) และชั่งน้ำหนักปลาหมึกกระดองที่ทราบปริมาตร (ที่อุณหภูมิ -5⁰ ถึง - 30 ℃) ค่าสภาพนำความร้อนโดยวิธี transient และค่าความร้อนจำเพาะวัดโดยวิธี modified method of mixture พบว่าความชื้นของปลาหมึกกระดองเท่ากับ 81.72±2.01% และจุดเยือกแข็งอยู่ระหว่าง -0.8⁰ ถึง – 1.5 ℃ สมบัติทางกายภาพและความร้อนของปลาหมึกกระดองในช่วงอุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็ง (0⁰ ถึง 30 ℃) มีการเปลี่ยนแปลงน้อย โดยความหนาแน่นเฉลี่ยมีค่าเท่ากับ 1050.75±1.06 kg/m³ ค่าสภาพนำความร้อน 0.528-0.548 w/m.K และมีความร้อนจำเพาะ 0.884-0.906 cal/g. ℃ สำหรับช่วงอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ความหนาแน่นลดลงจาก 985.5 kg/m³ ถึง 959.0 kg/m³ ค่าสภาพนำความร้อนเพิ่มขึ้นจาก 1.124 W/m.K ถึง 1.644 W/m.K เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก -5⁰ ถึง - 30 ℃ และค่าความร้อนจำเพาะลดลงจาก 1.602 cal/g. ℃ เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก -10⁰ ถึง - 30 ℃ สำหรับการวัดสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ผิวใช้ metal transducer พบว่า ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ผิวเพิ่มขึ้นตามความเร็วลม และความสัมพันธ์ในเทอม Nusselt number กับ Reynolds number เป็นแบบสมการกำลังเมื่อนำค่าสมบัติทางกายภาพและความร้อนของปลาหมึกกระดองที่แปรเปลี่ยนตามอุณหภูมิและสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนความร้อนที่ผิว ไปใช้คำนวณเวลาในการแช่เยือกแข็งโดยวิธีเชิงเลขและการใช้สมการอย่างง่าย เปรียมเทียบกับเวลานำการแช่แข็งจากการทดลอง พบว่าแบบจำลองคณิตศาสตร์ที่สร้างด้วยวิธีเชิงเลขให้ความเม่นยำในการทำนายมากที่สุดโดยมีความผิดพลาด 1.5%