ผลกระทบของความพรุนตาข่ายสแตนเลสต่อการถ่ายเทความร้อน ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลม
DOI:
https://doi.org/10.14456/jeit.2025.7คำสำคัญ:
เลขนัสเซิลท์, ตัวประกอบความเสียดทาน, สมรรถนะเชิงความร้อนบทคัดย่อ
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญในภาคอุตสาหกรรม การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยทั่วไปทำได้หลายวิธี การใช้วัสดุพรุนวางขวางการไหลภายในท่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก็เป็นอีกหนึ่งวิธีที่สามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนได้ อย่างไรก็ตามการเลือกใช้วัสดุพรุนที่เหมาะสมต้องพิจารณาจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ชนิดและค่าความพรุนของวัสดุ ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของค่าความพรุนต่อการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลมโดยใช้วัสดุพรุนตาข่ายสแตนเลสเกรด SUS 304 ที่มีค่าความพรุน (Porosity, X) ได้แก่ 0.55, 0.62, 0.70 และ 0.77 สัดส่วนระยะพิตช์ต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (PR) เท่ากับ 2 และสัดส่วนความสูงแผ่นหยักต่อเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (HR) เท่ากับ 0.40 โดยใช้อากาศเป็นของไหลด้วยความเร็วการไหลในรูปเลขเรย์โนลด์ (Re) ในช่วง 4,300-23,800 การศึกษากระทำภายใต้สภาวะเงื่อนไข ฟลักซ์ความร้อนที่ผิวท่อคงที่ จากการทดลองพบว่า X ลดลงทำให้ค่าการถ่ายเทความร้อน (Nu) และค่าตัวประกอบความเสียดทาน (f) มีค่าเพิ่มขึ้น เนื่องจากปริมาตรเนื้อวัสดุที่เป็นของแข็งเพิ่มมากขึ้นทำให้ความสามารถในการกักเก็บความร้อนในรูปของการนำความร้อนมีมากขึ้น ส่งผลให้การส่งถ่ายเทความร้อนจากเนื้อวัสดุไปยังของไหลมีปริมาณเพิ่มขึ้นตามไปด้วย โดยที่ X=0.55 จะมีค่า Nu และ f สูงสุด เท่ากับ 2.75 และ 23.85 เท่าเมื่อเทียบกับท่อผนังเรียบ ตามลำดับ และสมรรถนะเชิงความร้อน (TEF) สูงที่สุดมีค่าเท่ากับ 1.28 จะถูกพบที่ X=0.55 นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อค่า Re เพิ่มขึ้นทำให้ Nu มีค่าเพิ่มขึ้น และ f มีค่าลดลง
References
[1] S. Liu and M. Sakr, "A comprehensive review on passive heat transfer enhancements in pipe exchangers," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 19, pp. 64–81, Mar. 2013.
[2] ภาณุวัฒน์ หุ่นพงษ์ และ สมพล สกุลหงษ์, "การเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในท่อที่มีการไหล แบบปั่นป่วนผ่านแผ่นปีกสามเหลี่ยม," วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ, ปีที่ 28, ฉบับที่ 3, หน้า 557–566, ก.ค.–ก.ย. 2561.
[3] M. M. K. Bhuiya, et al., "Heat transfer and friction factor characteristics in turbulent flow through a tube fitted with perforated twisted tape inserts," Int. Commun. Heat Mass Transf., vol. 46, pp. 49–57, Aug. 2013.
[4] เก่งกล้า กุณรักษ์, มิตภาณี พุ่มกล่อม และ เชษฐ์ภณัฏ ปัญญวัชรวงศ์, "อิทธิพลของท่อผิวครีบที่มีแผ่นบิดส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน," วารสารวิชาการเทคโนโลยีพลังงานและสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 8, ฉบับที่ 1, หน้า 53–59, ม.ค.–มิ.ย. 2564.
[5] P. Promvonge and S. Skullong, "Heat transfer in a tube with combined V-winglet and twin counter-twisted tape," Case Stud. Therm. Eng., vol. 26, pp. 1–10, Aug. 2021.
[6] W. Chingtuaythong and S. Chokphoemphun, "Thermal performance augmentation in heat exchanger tube with oval–pentagon ring," J. Res. Appl. Mech. Eng., vol. 4, no. 2, pp. 166–174, Jul. 2018.
[7] วิทูรย์ ชิงถ้วยทอง และคณะ, "การศึกษาถึงการไหลแบบปั่นป่วนของอากาศและคุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนของท่อที่มีการสอดใส่วงแหวนข้าวหลามตัด-ข้าวหลามตัด," วารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรม, ปีที่ 13, ฉบับที่ 2, หน้า 161–168, พ.ค.–ส.ค. 2561.
[8] P. Promvonge and S. Skullong, "Thermal characterization in circular tube inserted with diamond-shaped ring," J. Res. Appl. Mech. Eng., vol. 7, no. 1, pp. 1–10, Nov. 2019.
[9] P. Hoonpong, P. Promvonge and S. Skullong, "Experimental study of thermal performance in a tubular heat exchanger using inclined perforated vortex rings," J. Res. Appl. Mech. Eng., vol. 8, no. 2, pp. 148–157, Nov. 2020.
[10] สุภัทรชัย สุวรรณพันธุ์, เอกวุฒิ แสนคำวงษ์ และ ชาญวิทย์ ชัยอมฤต, "การศึกษาเชิงทดลองของการถ่ายเทความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อกลมที่มีแผ่นบางรูปตัวไซน์," วารสาร มทร. อีสาน, ปีที่ 12, ฉบับที่ 3, หน้า 79–95, ก.ย.–พ.ย. 2562.
[11] S. Skullong, et al., "Thermal behaviors in a round tube equipped with quadruple perforated–delta–winglet pairs," Appl. Therm. Eng., vol. 115, pp. 229–243, Dec. 2017.
[12] A. T. Wijayanta, et al., "Effect of wing-pitch ratio of double-sided delta-wing tape insert on the improvement of convective heat transfer," Int. J. Therm. Sci., vol. 151, pp. 1–8, Nov. 2020.
[13] P. Promvonge and S. Skullong, "Thermo-hydraulic performance in heat exchanger tube with V-shaped winglet vortex generator," Appl. Therm. Eng., vol. 164, pp. 1–11, Jan. 2020.
[14] P. M. Erfanian Nakhchi and M. T. Rahmati, "Turbulent flows inside pipes equipped with novel perforated V-shaped rectangular winglet turbulators: numerical simulations," J. Energy Resour. Technol. Trans. ASME, vol. 142, pp. 1–10, Nov. 2020.
[15] A. Kumar, et al., "Developing heat transfer and pressure loss in an air passage with multi discrete V-blockages," Exp. Therm. Fluid Sci., vol. 84, pp. 266–278, Jun. 2017.
[16] R. Kumar, et al., "Performance evaluation and optimization of solar assisted air heater with discrete multiple arc shaped ribs," J. Energy Storage, vol. 26, pp. 1–17, Sep. 2019.
[17] นิวัฒน์ เกตุชาติ และคณะ, "การพัฒนาเตาเผาถ่านประสิทธิภาพสูงด้วยวัสดุพรุนชนิดตาข่ายสเตนเลส," วารสารนวัตกรรมวิทยาศาสตร์เพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน, ปีที่ 5, ฉบับที่ 2, หน้า 557–566, ก.ค.–ธ.ค. 2566.
[18] อนิรุตต์ มัทธุจักร และคณะ, "อิทธิพลของลวดตาข่ายสแตนเลสต่อประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเตาแก็สหุงต้ม แบบ Vertical port," วิศวสารลาดกระบัง, ปีที่ 33, ฉบับที่ 1, หน้า 24–29, มี.ค. 2559.
[19] คมเพ็ชร อินลา และคณะ, "การประยุกต์วัสดุพรุนชนิดตาข่ายสแตนเลสเพื่อลดการสิ้นเปลืองพลังงานของการอบแห้งแบบพาความร้อน," วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ, ปีที่ 32, ฉบับที่ 4, หน้า 830–842, ต.ค.–ธ.ค. 2565.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
หมวดหมู่
License
Copyright (c) 2025 วารสารวิศวกรรมและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์ของวารสาร
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรงซึ่งกองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใด จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักอักษรจากวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทยก่อนเท่านั้น
