การจำลองแบบเชิงตัวเลขสำหรับการแจกแจงอุณหภูมิในเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียง

Abstract

เนื่องจากการตรวจสอบอุณหภูมิเหล็กแท่งในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าในระหว่างการลำเลียงเป็นสิ่งที่มีความสำคัญต่อกระบวนผลิตแต่สามารถทำได้ยาก ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตุประสงค์เพื่อสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขที่สามารถทำนายการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียงได้ รวมถึงการตรวจสอบผลที่ได้จากแบบจำลองกับผลที่ได้จากการวัดอุณหภูมิเหล็กแท่งจริงด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อน

ในงานวิจัยนี้เลือกใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์ดิฟเฟอเรนซ์แบบสองมิติในการแก้ปัญหาการนำความร้อนภายในเหล็กแท่ง เพื่อคำนวณการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งภายใต้สภาวะที่ไม่มีฉนวนกันความร้อนและมีฉนวนกันความร้อนที่ความหนาต่าง ๆ ในระหว่างการลำเลียง ซึ่งเหล็กแท่งในแบบจำลองจะถูกพิจารณาว่ามีการสูญเสียความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสีความร้อนเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีการนำผลการแจกแจงอุณหภูมิของเหล็กแท่งที่ได้จากแบบจำลองมาคำนวณความร้อนที่สูญเสียสู่สิ่งแวดล้อมต่อเวลารวมถึงปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการอุ่นเหล็กแท่งที่ถูกลำเลียงมาเป็นเวลาต่าง ๆไปที่อุณหภูมิ 1250 องศาเซลเซียส

ผลงานวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของเหล็กแท่งที่ได้จากแบบจำลองนั้นมีค่าแตกต่างจากค่าที่ได้จากการวัดจริงด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนอยู่ที่ร้อยละ 9.827 เมื่อเทียบกับค่าที่ได้จากการตรวจวัดและความหนาของฉนวนกันความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออุณหภูมิของเหล็กแท่งในระหว่างการลำเลียง ซึ่งงานวิจัยนี้อาจเป็นประโยชน์ในการพัฒนาระบบตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิรวมถึงการสูญเสียพลังงานความร้อนของเหล็กแท่งในกระบวนการผลิตเหล็กได้ในอนาคต