บทคัดย่อ
ปริญญานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเกี่ยวกับการใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ปัญหาการถ่ายเทความร้อนแบบคอนจูเกตโดยใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ จำลองการใช้งานจริงในซอฟต์แวร์เพื่อดูพฤติกรรมของการทำงาน หรือทดสอบผลจากการออกแบบแทนการทดสอบจริงเพื่อลดต้นทุนรวมถึงลดระยะเวลาในการดำเนินงานได้
การจำลองการอบเหล็ก (normalizing) นำเตาอบของภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา มาเป็นต้นแบบจำลองในวิเคราะห์ด้วยซอฟต์แวร์ว่าต้องใช้เวลาในการอบนานเท่าไหร่จึงจะได้อุณหภูมิที่ 573-973 K ซึ่งจะทำให้เหล็ก AISI1040 ที่ใช้อบเปลี่ยนเฟสเป็น Ferrite + Cementie เพื่อที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของเหล็กให้มีความเหนียวเพิ่มขึ้น โดยมีเงื่อนไขขอบเขตที่ต้องป้อนข้อมูลในซอฟแวร์คือ เตาอบมีฉนวนความร้อนทำมาจากอิฐทนไฟ มีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (k) เท่ากับ 1 ค่าความจุความร้อนจำเพาะ (C) เท่ากับ 960 และค่าความหนาแน่นของวัสดุ (ρ) เท่ากับ 2,645 มีขดลวดความร้อนเป็นตัวผลิตความร้อนค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (k) เท่ากับ 15 ค่าความจุความร้อนจำเพาะ (C) เท่ากับ 480 และค่าความหนาแน่นของวัสดุ (ρ) เท่ากับ 8,300 เหล็กที่ใช้ในการอบเป็นเหล็กชนิด AISI 1040 ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน (k) เท่ากับ 50.7 ค่าความจุความร้อนจำเพาะ (C) เท่ากับ 486 และค่าความหนาแน่นของวัสดุ (ρ) เท่ากับ 7,845 จากนั้นทำการจำลองโมเดลเตาอบป้อนเข้าสู่ซอฟต์แวร์วิเคราะห์จำลองการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นในการอบเพื่อดูแนวโน้มพฤติกรรมอุณหภูมิภายในเตา และอุณหภูมิเหล็กว่าได้อุณหภูมิตามที่ต้องการจะต้องใช้เวลาเท่าไหร่ในการอบ
จากการวิเคราะห์ปัญหาด้วยซอฟแวร์ได้ระยะเวลาในการอบที่ 65 นาที เพียงพอที่จะทำให้อุณหภูมิภายในเตาเท่ากับ 967 K เหล็กที่ใช้อบมีอุณหภูมิเท่ากับ 903 K ซึ่งอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ต้องการ หลังจากนั้นนำผลที่ได้จากซอฟต์แวร์มาทำการทดสอบอบจริงว่าผลที่ได้เป็นไปตามซอฟต์แวร์หรือไม่ ผลจากการทดสอบอบเหล็กจริงเป็นเวลา 65 นาทีเทียบกับผลลัพธ์จากการทำนายของซอฟต์แวร์ไปในทางเดียวกัน มีอุณหภูมิที่เวลาต่างๆใกล้เคียงกัน และเมื่อครบเวลาที่ 65นาที จากการอบจริงอุณหภูมิ เฉลี่ยภายในเตามีค่าเป็น 957.667 K โดยที่ผลจากซอฟต์แวร์อุณหภูมิภายในเตาเมื่อครบเวลา 65 นาทีมีค่าเป็น 967 K คิดเป็นเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนของอุณหภูมิภายในเตาจากการทดลองอบจริงเทียบกับผลจากซอฟแวร์อยู่ที่เพียง 0.965 % แสดงว่าผลการทำนายจากซอฟแวร์มีความแม่นยำและน่าเชื่อถือได้