ของใช้ในครัวเรือนที่มีกันแทบทุกบ้านและตามร้านค้าร้านอาหารที่จะพบได้เสมอนั่นก็คือกระทะ ในปัจจุบันกระทะนั้นมีออกมากันหลายยี่ห้อ มีทั้งกระทะเหล็ก กระทะอลูมิเนียม เซรามิค หรือแม้แต่กระทะทองแดงที่หลาย ๆ คนอาจจะกลัวกันรวมถึงผมด้วย การใช้งานกระทะนั้นไม่ยุ่งยาก นำกระทะตั้งบนเตาไฟ เปิดไฟให้ร้อนด้านใต้และก็รอกระทะร้อน ใส่น้ำมัน บางคนก็จะใส่หอมกระเทียมลงไปผัดเลย บางคนก็จะลองทดสอบหยอดไข่ที่ตีแล้วลงไปหยดสองหยดเพื่อดูว่าน้ำมันร้อนหรือยัง บางคนก็เปิดไฟแรงมากเพื่อผัดเช่นผักบุ้งไฟแดงเป็นต้น จุดประสงค์เหล่านี้ก็คือเราจะดูว่ากระทะเรานั้นร้อนเร็วแค่ไหน ผมก็เป็นคนหนึ่งที่เข้าครัวบ้างเพื่อทำอาหารง่ายในวันที่แม่ไม่อยู่บ้าน และในช่วงเวลาที่เราเร่งรีบเราก็อยากให้อาหารเรามันสุกเร็ว ๆ ด้วยปัญหานี้ผมจึงเลยเอามาลองทำ Simulation ดูว่ากระทะที่ทำจากวัสดุใดที่มันจะร้อนได้เร็วกว่ากัน และอะไรที่เป็นตัวแปรในการทำให้มันร้อนได้เร็วกว่ากระทะอื่นๆ

กระทะนั้นผมได้สร้างแบบจำลองขึ้นมาง่าย ๆ ด้วยฟีเจอร์ Revolve และใส่ Fillet จากนั้นผมการ Extrude ก้อนทรงกระบอก 5 ก้อนด้านใต้เพื่อสมมิติให้เป็นก้อนเชื้อเพลิง สำหรับให้ความร้อนกับกระทะ และทำการ Move/Copy ออกมาเป็นกระทะ 4 ใบ เพื่อที่จะลองเปรียบเทียบวัสดุที่ใช้ทำกระทะกันครับ

solidworks-Simulation-whit-pan2.jpgsolidworks-Simulation-whit-pan1.jpg

 

 

 

 

 

 

 

เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับความร้อนแน่นอน Module ที่ผมจะใช้ใน SOLIDWORKS Simulation นั้นจะเป็น Module Thermal และการที่จะดูว่ากระทะไหนร้อนได้เร็วกว่ากันนั้นจะต้องเป็นการคำนวนให้เป็นแบบ Transient เนื่องจกาเราดูแข่งเทียบกับเวลา ดังนั้นใน หน้าต่างของ Thermal Properties นั้นผมจึงเป็น Solution Type เป็น Transient และกำหนดเวลาที่จะใช้คำนวนทั้งหมดรวมถึง Time Step ด้ว

 

solidworks-Simulation-whit-pan3.jpg

solidworks-Simulation-whit-pan4.png

ก้อนทรงกระบอกที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานั้นเบื้องต้นเพื่อความง่ายต่อการคำนวนผมจึงกำหนดให้เป็นวัตถุที่มีอุณหภูมิที่คงที่อยู่ตลอดเวลา และพลังงานที่เกิดจากอุณหภูมินี้จะถูกถ่ายทอดเข้าตัวกระทะผ่านทางการนำความร้อนเข้าไป ส่วกนตัวกระทะนั้นผมได้ลองเอาววัสดุทั้งหมด 4 ประเภทมาทดสอบ คือ กระทะเหล็ก กระทะอลูมิเนียม กระทะองแดง กระทะเซรามิคพอรซเลน และนี่คือผลของการคำนวนในแต่ละช่วงเวลาครับ

solidworks-Simulation-whit-pan5.jpg

ผลการคำนวนจะเห็นว่ากระทะที่ร้อนเร็วที่สุดแน่นอนคงไม่พ้นกระทะทองแดงที่กลัวกัน ถูกแล้วครับที่กลัวเพราะมันร้อนเร็วกว่ากระทะอื่นๆ รองลงมาคืออลูมิเนียม ที่ร้อนเร็วไม่แพ้กัน และปัจจุบันจะเห็นว่ากระทะ หม้อหุงข้าว หมอกับข้าวส่วนใหญ่จะทำจากอลูมิเนียมกันด้วยเหตุผลที่ร้อนเร็ว สนิมไม่ขึ้นและยังเบากว่าวสัดุชนิดอื่นอีก ส่วนกระทะที่ทำจากเซรามิตพอรสเลนนั้นมีความร้อนเกิดขึ้นน้อยเมื่อเทียบกับกระทะที่ทำจากชนิดอื่น เหตุผลของมันก็คือหลักการการนำความร้อนหรือ Heat Conduction นั่นเอง สมการของการนำความร้อนคือ

solidworks-Simulation-whit-pan6.jpg

โดยที่ Q คือความร้อนที่ให้ , t คือเวลาที่ผ่านไป , A คือพื้นที่ที่ความร้อนแพร่ผ่าน , T คืออุณหภูมิที่เกิดขึ้น , d คือความหนาของกระทะ และ K ค่าคงที่ของการนำความร้อน

ทุกอย่างเหมือนกันหมดยกเว้นแค่ K ค่า K ในแต่ละวัสดุนั้นมีค่าต่างกันที่ K มากก็จะส่งผ่านความร้อนได้ดีหรือจะร้อนเร็ว ถ้า K น้อยก็จะส่งผ่านความร้อนไม่ดีหรือร้อนช้านั่นเอง

solidworks-Simulation-whit-pan7.jpg

เป็นไปตามคาดและตามการคำนวนครับ ค่า K ของเซรามิคน้อยกว่า ทองแดง 260 เท่าแน่นอนครับ ลงกระทะเซรามิคน่อมดีกว่ากระทะทองแดงครับ

ความรู้เรื่องความร้อนของกระทะใบเล็กๆนี้คุณรู้หรือไม่ว่าถูกนำไปใช้ในยานอวกาศ เราอาจจะเคยดูดาวตกและเห็นแสงพุ่งเป็นทางสวยงาม แสงนั้นเกิดจากการที่ดาวตกหรือก้อนหินที่พุ่งด้วยความเร็วสูงเข้าสู่บรรยากาศโลกนั้น ด้วยอากาศที่มีในโลกจะเกิดการเสียดสีที่ผิวของก้อนหินนั้นจนทำให้เกิดความร้อนและลุกไหม้เกิดขึ้น เช่นเดียวกันกับยานอวกาศที่กลับเข้าสู่โลก ความเสียดสีนี้ก้ทำให้เกิดความร้อนลุกไหม้ที่ตัวยานอวกาศ แต่ทำไมมันไม่เกิดการเผาไหม้ที่ยานอวกาศกันละ ก็เพราะว่าเขาติดเซรามิคกันความร้อนไว้รอบๆตัวยานอวกาศนั่นเอง เหมือนเราปูกระเบื้องตามพื้นห้องเลยครับ จากที่เรา Simulation มาจะเห็นว่าอุณหภูมิที่เกิดขึ้นที่เซรามิคนั้นน้อยและช้า เราจึงสามารถนำมันมาคลุมตัวยานไม่ให้เกิดความร้อนเข้าสู่ตัวยานอวกาศได้ เทคโนโลยีง่ายๆแต่ใช้ได้จริงไม่ยากเลยใช่ไหมครับ และทำได้ง่ายด้วย SOLDWORKS Simulation

บทความโดย แอดโจ๊ก

ติดต่อเราได้ที่
โทร 02-089-4145 (จ-ศ 8.30 – 17.00 น.)
ติดต่อได้ทุกเวลาโทร 097-158-8174
LINE@ : @metrosolidworks คลิก https://bit.ly/2yrNF24
เว็บไซต์ http://metrosystems-des.com/contact-us/
YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks