การวิเคราะห์ระบบถ่ายเทความร้อนของห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบ 3 มิติ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ปัจจุบันตามมาตรฐานห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่จะต้องมีการควบคุมสภาวะภายใน เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และความร้อน ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมทำให้มั่นใจได้ว่าห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่นั้นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นถ้าทราบถึงอุณหภูมิภายในห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ จะสามารถจัดระบบภายในห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ให้มีคุณภาพยิ่งขึ้น นอกจากนี้ระยะเวลาเป็นสิ่งที่สำคัญในการออกแบบห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ ถ้าอุณหภูมิเข้าสู่สมดุลทางความร้อนในเวลาที่เร็วที่สุดก็จะสามารถทำงานได้ทันเวลาที่ลูกค้าต้องการและเพิ่มความพอใจกับลูกค้ามากขึ้น
บทความวิจัยนี้ได้นำเสนอแบบจำลองคณิตศาสตร์ในห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ซึ่งแสดงอยู่ในรูปของสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยอันดับสอง การจำลองผลได้ใช้วิธีไฟไนท์เอลิเมนต์แบบ 3 มิติ ซึ่งพัฒนาขึ้นเองด้วยโปรแกรม MATLAB รวมทั้งประยุกต์ใช้การประมาณค่าแบบย้อนหลังที่ขึ้นกับเวลา โดยพิจารณาฉนวนที่ใช้เป็นผนังห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ 3 ชนิด คือ ฉนวนใยแก้ว ฉนวนโพลียูริเทน และฉนวนโพลีสไตรีน พบว่าฉนวนโพลียูรีเทนทำให้อุณหภูมิภายในห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่เข้าสู่สมดุลทางความร้อนเร็วที่สุดใช้เวลา 20 นาที ที่อุณหภูมิ 25 °C รองมาเป็นฉนวนโพลีสไตรีนและฉนวนใยแก้ว ตามลำดับ เนื่องจากฉนวนโพลียูริเทนนั้นมีค่าความสามารถในการแพร่ความร้อนที่น้อยที่สุด ส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนจากภายนอกห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ไม่สามารถถ่ายเทความร้อนเข้ามาภายในห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ได้หรือถ่ายเทเข้ามาได้น้อย
Article Details
เอกสารอ้างอิง
วริศรา ผานาค, “การออกแบบห้องปฏิบัติการสอบเทียบเคลื่อนที่ด้วยวิธีไฟไนท์อิลลิเมนต์ 3 มิติ” ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ปีการศึกษา 2561.
V. Karius, and S. Yimvuthikul S, “Experiences with stationary and mobile calibration laboratories”, 1999 Eleventh International Symposium on High Voltage Engineering. Vol. 1, No. 1, pp. 189-192, 1999.
B. Bräutigam ,J. H. González , M. Schwerdt, and M. Bachmann, TerraSAR-X instrument calibration results and extension for TanDEMX. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens, vol. 48, No. 2, pp. 702–715, 2010.
L. Xie , X. Yin, C. Lu, L. Yang, H. Zhao, and S. Li, “Hybrid analog–digital antenna array with built-in image injection calibration,” IEEE Trans. Antennas Propag. Vol. 62, No. 11, pp. 5513–5523, 2014.
L. Wu L, H. F. Leung, and A. Li, “A 4-element 60-GHz CMOS phasedarray receiver with beamforming calibration,” IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, Vol. 64, No. 3, pp. 642–652, 2017.
I. Amornsawatwattana, and P. Poa-la-or, “Analysis of temperature in solar thermal by 3-D finite element method,” 5th International Electrical Engineering Congress, pp. 208-211, 2017.
M. Bhatti, “Advanced Topics in Finite Element Analysis of Structures,” John Wiley & Sons, USA, 2006.
N. Sukumar, B. Moran, and T. Belytschko, “The natural element method in solid mechanics,” Int. J. Numer. Methods Eng, Vol. 43, No. 5, pp. 839–887, 1998.
P. Kattan, MATLAB Guide to Finite Elements (2nd edition). Springer Berlin Heidelberg, USA, 2007.
S. Patcharee, A Design of Calibration Scheduling Methodology for Measuring Instrument. Management Engineering, Burapha University, 2559.
R. Lewis, P. Nithiarasu, and K. Seetharamu, “Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow” John Wiley & Sons, US, 2004.
S. Vacharakup, M. Peerasaksophol, T. Kulworawanichpong, and P. Pao-la-or, “Study of Natural Frequencies and Characteristics of Piezoelectric Transformers by Using 3-D Finite Element Method,” Applied Mechanics and Materials, pp. 61-66, 2012.
I. Amornsawatwattana, “Increasing the Efficiency of solar Thermal by 3-D Finite Element Method” The 12th Conference of Electrical Engineering Network 2020 (EENET 2020), Nakornnayok, Thailand, 26-28 August 2020, pp. 254-257, 2020.
S. Nattawut, and P. Padej, “Analysis of Insulation Performance in Various Types inside Freezer of the Refrigerator by 3-D Finite Element Method,” 14th Conference on Energy Network of Thailand (E-NETT), Rayong, Thailand, 19-15 June 2018, p.p. 55-58.
Australian urethane systems, Thermal insulation of rigid polyurethane foam. Australian urethane systems PTY limited. A.C.N. 000 168 874. Australia.
Engineering ToolBox. (2003). Convective Heat Transfer,URL:https://www.engineeringtoolbox.com/convective-heat-transfer- d_430.html, access on 1/04/2018.
W. Phanayingphaisal. “Reduce Maintenance Cost and Improve Availability of Calibration Tester in Calibration Room: A Case Study Measure Engineering Co., Ltd,” Industrial Management Engineering King Mongkut’s University of Technology North Bangkok. 2008.
R. K. Pal,G. Parveen,S. Shankar. “Effect of cellulose fibre based insulation on thermal performance of buildings,” Materialstoday: Proceedings Available online 22 March 2021.
ภาคภูมิ สุภาชาติ, อดิศักดิ์ นาถกรณกุล และณัฏฐ์ กาศยนันทน์ (2550). “การศึกษาพฤติกรรมการไหลของลมร้อนโดยการจำลองด้วย EasyFEM และเทคนิคชาร์โดว์กราฟ”, การประชุมวิชาการด้านพลังงานสิ่งแวดล้อมและวัสดุครั้งที่ 1.
ปิยกานต์ หาญสมัคร, เอกลักษณ์ พรมภักดี และกีรติ สุลักษณ์ (2557). “การทำนายพฤติกรรมการระบายอากาศและการกระจายอุณหภูมิ ภายในห้องโดยสารของรถโดยสารปรับอากาศ”, การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย. ครั้งที่ 28 15-17 ตุลาคม 2557 จังหวัดขอนแก่น.
การรับรองห้องปฏิบัติการ ข้อแนะนำประกอบการตรวจประเมินตาม มอก. 17025-2561. สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมกระทรวงอุตสาหกรรม.
