การศึกษาผลกระทบของรูปทรงของท่อต่อรูปแบบการไหล และการกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศที่ไหลอยู่ระหว่างครีบแผ่นและท่อด้วยเทคนิคซีเอฟดี

Abstract

วัตถุประสงค์ของวิทยานิพนธ์นี้ คือ การศึกษาลักษณะการไหลและการกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศที่ไหลภายในช่องว่างระหว่างครีบแผ่น และท่อ โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ การจำลองปรากฏการณ์จะคำนวณด้วยชุดของสมการอนุรักษ์ (Conservation Equations) ซึ่งประกอบด้วย สมการความต่อเนื่อง (Continuity Equations) สมการอนุรักษ์พลังงาน (Energy Equations) นอกจากนี้ยังต้องใช้ แบบจำลองการไหลแบบปั่นป่วน (Turbulent Model) สำหรับการศึกษานี้ได้ใช้เทคนิค Computational Fluid Dynamics (CFD) ได้แก่โปรแกรม PHOENICS ส่วนความน่าเชื่อถือ และความเหมาะสมของโปรแกรม ได้ถูกตรวจสอบด้วยข้อมูลการทดลองของ G.P. Almeida และคณะ (1993) เพื่อคัดเลือกแบบจำลองของการไหลแบบปั่นป่วนที่น่าเชื่อถือมากที่สุด งานวิจัยนี้ได้ศึกษา 2 ปรากฏการณ์ คือ การศึกษาการนำความร้อน และการศึกษาการนำความร้อน และการพาความร้อนไปพร้อมกัน งานส่วนที่หนึ่ง คือ การศึกษาลักษณะการกระจายตัวของคุณหภูมิภายในครีบที่ติดกับท่อที่มีอุณหภูมิคงที่ จำนวน 2 อัน ซึ่งมีการจัดเรียงตัวในแนวเดียวกัน สำหรับงานในส่วนนี้เป็นการศึกษาปัจจัยทางด้านรูปทรงของท่อ และระยะห่างระหว่างท่อ ซึ่งรูปทรงของท่อประกอบด้วย ท่อรูปทรงแบน, ท่อรูปทรงวงรี และท่อรูปทรงหยดน้ำ ส่วนปัจจัยทางด้านระยะห่างระหว่างท่อ คือ 0.5 เซนติเมตร และ 1.0 เซนติเมตร ผลการจำลองที่ได้แสดงให้เห็นว่าระยะห่างระหว่างท่อมีผลต่อการกระจายตัวของอุณหภูมิภายในครีบแผ่นมากกว่ารูปทรงของท่อ และงานส่วนที่สอง คือ การศึกษาลักษณะการไหลและการกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศที่ไหลอยู่ระหว่างครีบแผ่น และท่อที่มีอุณหภูมิคงที่ จำนวน 2 อันซึ่งมีการจัดเรียงตัวในแนวเดียวกัน โดยปัจจัยที่ศึกษาในส่วนนี้จะเหมือนกับงานส่วนที่หนึ่ง และได้เพิ่มเติมปัจจัยทางด้านความเร็วขาเข้า คือ 15 เมตร/วินาที และ 20 เมตร/วินาที ผลการจำลองที่ได้แสดงให้เห็นว่ารูปทรงของท่อ และระยะห่างระหว่างท่อ มีผลต่อลักษณะการไหล และการกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศ นอกจากนี้ เมื่อความเร็วขาเข้าของอากาศมีค่าเพิ่มขึ้น ทำให้การกระจายตัวของอุณหภูมิของอากาศมีลักษณะที่แคบกว่า แต่ความร้อนถูกกำจัดออกได้ดีขึ้น