ค่าประสิทธิผลการนำความร้อนในวัสดุพรุนเม็ดกลมอัดแน่นชนิดเม็ดทองเหลือง

Abstract

การทดลองหาค่าประสิทธิผลการนำความร้อน (effective thermal conductivity, keff) ของวัสดุพรุนแบบเม็ดกลมอัดแน่นซึ่งเกิดจากอิทธิพลของการนำและการแผ่รังสี ความร้อนเป็นจุดมุ่งหมายในงานวิจัยนี้วัสดุพรุนที่ทำการทดลองคือเม็ดทองเหลืองกลม ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง (d) และค่าความพรุน () เท่ากับ 5 mm และ 0.452 ตามลำดับ การทดลองจะอ้างอิงตามมาตรฐาน ASTM E1225 โดยมีวัสดุอ้างอิงที่ทราบค่าการนำความร้อน (ksolid) คือทองเหลืองทึบ (70% Cu, 30% Zn) อุณหภูมิด้านสูง (TH) ได้รับจากขดลวดความร้อนที่มีค่ากำลังไฟฟ้าคงที่เท่ากับ 350 W และอุณหภูมิด้านต่ำ (TL) เกิดจากชุดระบายความร้อนด้วยน้ำเย็นที่ตำแหน่งปลายอีกด้านหนึ่งของอุปกรณ์การทดลอง จากการทดลองพบว่าค่า keff มีแนวโน้มลดลงเมื่อ TH สูงขึ้น และสามารถสร้างเป็นสมการความสัมพันธ์ระหว่าง keff กับ TH ที่มีความเหมาะสมในรูปสมการยกกำลังได้ (kfit = 3562 (TH/100)-2.69) เพราะมีค่าR2 = 0.952 นอกจากนี้ยังพบว่าค่าเฉลี่ยของ keff (kavg) มีแนวโน้มสูงกว่าค่าประสิทธิผลการนำความร้อนรวมของช่องว่างกับเนื้อเม็ดทอง เหลือง (k) เล็กน้อย (kavg > k) เพราะค่า kavg พิจารณาทั้งการนำและการแผ่รังสีความร้อน อย่างไรก็ตาม ค่า ksolid มีค่าสูงที่สุดเมื่อเทียบกับกรณีอื่น ๆ เนื่องจากวัสดุทึบไม่คิดค่าการนำความร้อนของรูพรุนหรือช่องว่าง