การศึกษาเชิงเลขของผลกระทบของสัมประสิทธิ์การพาความร้อนต่ออัตราการผลิตน้ำแข็งหลอด

Abstract

งานวิจัยนี้เกี่ยวกับการศึกษาเชิงเลขถึงผลกระทบของสัมประสิทธิ์การพาความร้อนต่ออัตราการผลิตน้ำแข็งหลอด โดยประดิษฐ์โปรแกรมคอมพิวเตอร์ซึ่งอาศัยวิธีผลต่างสืบเนื่องแบบปริยายเพื่อจำลองการแข็งตัวของน้ำแข็งหลอดของเครื่องผลิตน้ำแข็งหลอดแบบการแข็งตัวภายในท่อสเตนเลสชนิดผิวเรียบโดยมีแอมโมเนียทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็นอยู่โดยรอบ จากการศึกษาพบว่า ค่าความหนาของน้ำแข็งที่ได้จากการคำนวณ ณ จุดสิ้นสุดกระบวนการผลิต เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับค่าที่วัดได้จากโรงงานพบว่ามีค่าความผิดพลาดประมาณ 4% นอกจากนี้ยังพบว่าในช่วง 10 นาทีแรกของกระบวนการแข็งตัวค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อยของแอมโมเนีย, อัตราการแข็งตัวของน้ำแข็งหลอด และ ภาระทางความเย็นของระบบจะลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นอัตราการลดลงของค่าดังกล่าวจะเริ่มมีค่าน้อยลงเรื่อยๆ จนเกือบจะคงที่เป็นผลจากการที่น้ำแข็งมีค่าการนำความร้อนต่ำทำให้ประพฤติตัวเสมือนฉนวนทางความร้อน ดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไปความหนาของน้ำแข็งเพิ่มขึ้นจึงส่งผลให้สภาพการนำความร้อนโดยรวมของระบบลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนของแอมโมเนียส่งผลโดยตรงกับอัตราการผลิตน้ำแข็งหลอด โดยที่อุณหภูมิของแอมโมเนียเป็นปัจจัยที่ส่งผลกระทบอย่างมากกล่าวคือ เมื่อใช้อุณหภูมิที่ -7.5 (degrees Celsius) เป็นค่าอ้างอิงพบว่า การลดอุณหภูมิของแอมโนเนีย 0.5 (degress Celsius) จะส่งผลให้อัตราการผลิตเพิ่มขึ้นประมาณ 8% ส่วนค่าปริมาณพลังงานที่ใช้ต่อหนึ่งหน่วยมวลการผลิตในช่วงแรกจะมีค่าลดลงจนมีค่าต่ำสุดที่เวลา 4 นาทีจากนั้นจะค่อยๆเพิ่มขึ้นจนมีค่าสูงสุดที่จุดสิ้นสุดกระบวนการผลิต เมื่อพิจารณาโดยรวมจะพบว่าค่าดังกล่าวมีค่าเกือบจะคงที่ตลอดกระบวนการผลิตซึ่งมีค่าเฉลี่ยโดยรวมประมาณ 0.36 MJ/kg โดยมีความแตกต่างกับค่าสูงสุด และต่ำสุดประมาณ +7.5% และ -4% ตามลำดับ จากผลการวิจัยแสดงให้เห็นข้อเปรียบเทียบในเชิงของการใช้พลังงานที่สามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงเครื่องผลิตน้ำแข็งหลอดให้มีประสิทธิภาพในการทำงานมากขึ้นเพื่อช่วยประหยัดพลังงานอันเป็นต้นทุนในการผลิตน้ำแข็งหลอดได้