การหาค่าการนำความร้อนของวัสดุโดยอาศัยปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก
คำสำคัญ:
ค่าการนำความร้อน, ปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริก, ปรากฏการณ์เพลเทียร์, ปรากฏการณ์ซีเบค, เทอร์โมอิเล็กทริกโมดูลบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาชุดอุปกรณ์สำหรับหาค่าการนำความร้อนของวัสดุภายใต้การวัด แบบสภาวะคงตัว โดยใช้เทอร์โมอิเล็กทริกโมดูลที่หาได้ง่ายในท้องตลาดและมีราคาถูก มาประยุกต์ใช้เป็นแหล่งกำเนิดความร้อนและความเย็น ภายใต้ปรากฏการณ์เพลเทียร์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อน และใช้เป็นตัววัดฟลักซ์ความร้อน ภายใต้ปรากฏการณ์ซีเบคที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า สำหรับชุดทำความร้อนและความเย็นแต่ละชุดประกอบด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกโมดูล ขนาด 4.0 × 4.0 cm2 จำนวน 4 โมดูลมาต่อกันแบบขนาน ชุดทำความร้อนและชุดทำความเย็นถูกประกบเข้ากับแผ่นทองแดงแต่ละแผ่นที่ทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนให้แก่วัสดุทดสอบขนาด 8.0 × 8.0 cm2 ที่วางอยู่ตรงกลางระหว่างแผ่นทองแดงทั้ง 2 แผ่นในรูปแบบแซนวิชโดยจะมีการฝังเทอร์โมอิเล็กทริกโมดูลในแผ่นทองแดงที่ประกบติดกับชุดทำความร้อนเพื่อวัดฟลักซ์ความร้อนที่ไหลผ่านพื้นผิวของวัสดุทดสอบ เมื่อนำชุดอุปกรณ์นี้ไปทดลองหาค่าการนำความร้อนของแผ่นโฟมพอลิสไตรีนที่ทราบค่าการนำความร้อนจากการทดสอบตามวิธีมาตรฐาน ASTM C518 พบว่าชุดอุปกรณ์นี้มีความถูกต้องสูง มีค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย 0.87%
เอกสารอ้างอิง
ASTM C117. (2002). ASTM C177-97 Standard test method for steady-state heat flux measurements and thermal transmission properties by means of the guarded-hot-plate apparatus. Annual Book of ASTM Standards, 4(6), 21-32.
ASTM C518. (1998). ASTM C518 Standard test method for steady–state heat flux measurement
and thermal transmission properties by means of the heat flow meter apparatus. Annual Book of ASTM Standards, 4(6), 163-174.
Ajiwiguna, T.A. & Kim S.Y. (2016). Thermal conductivity measurement using thermoelectric
module. Journal of Physics: Conference Series, 8(776), 1-4.
Chinnaboon, P. (2012). University physics 1. Bangkok: Witthayaphat. 240-243. (In Thai)
Du, B. X., Kong, X. X., Li, J., & Xiao, M. (2019). High thermal conductivity insulation and sheathing
materials for electric vehicle cable application. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 26(4), 1363–1370.
Dubois, S. (2013). Design construction and validation of a guarded hot plate apparatus for thermal conductivity measurement of high thickness crop-based specimens. Materials and Structures, 48, 407-421.
Feofanov, S.A. & Chashchin, S.L. (2021). Thermoelectric modular systems based on
semiconductor elements of Peltier-Seebeck for vehicles. Journal of Physics: Conference Series, 2061, 012015.
Harun, M.H., Azmi, M.W.N., Aras, M.S.M., Azlan, U.A., Azahar, A.H., Annuar, K.A.M., Halim, M.F.M.A.,
Yaakub, M.F. & Abidin, A.F.Z. (2018). Study on the potential of peltier in generating electricity using heat loss at engine and exhaust vehicle. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 49(1), 77-84.
Khaothong, K. (2019). Experimental setup for measuring thermal conductivity of architecture
fabrics. The Engineering Institute of Thailand under H.M. The King’s Praronage, 31(1), 145-154. (In Thai)
Kraemer, D. & Chen, G. (2014). A simple differential steady-state method to measure the thermal
conductivity of solid bulk materials with high accuracy. Review of Scientific Instruments, 85(2), 025108.
RDI-SNRU. (2019). Thermoelectric technology. Retrieved from
B9%89%E0%B9%84%E0%B8%82.pdf [2023, 6 Apr.]
Reddy, K.S. & Jayachandran, S. (2016). Investigations on design and construction of a square
guarded hot plate (SGHP) apparatus for thermal conductivity measurement of insulation
materials. International Journal of Thermal Sciences, 120, 136-147.
Rincon-Tabares, J.S., Velasquez-Gonzalez J. C., Ramirez-Tamayo, D., Montoya, A., Millwater, H. &
Restrepo, D. (2022). Sensitivity analysis for transient thermal problems using the complex-variable finite element method. Applied Sciences, 12(5), 1-23.
Sánchez-Calderón, I., Merillas, B., & Bernardo, V. (2022). Methodology for measuring the thermal
conductivity of insulating samples with small dimensions by heat flow meter technique. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147, 12523–12533.
Seetawan, T. (2015). Thermoelectric technology. Bangkok: Chulalongkorn University Printing
House. (In Thai)
Tananchai, T. (2014). Design and construction of an experimental set to determine the
coefficient of thermal conductivity of materials. (Master of Science). Burapha University. (In Thai)
Thongchainumchok, K., Phutthaheng, W., Kirdsiri, K., & Srisittipokakun, N. (2022). Development of
thermal insulator from sugarcane leaves. In W. Pinkeaw (Ed.), The 14th NPRU National Academic Conference. Nakhon Pathom: Research and Development Institute. 313-317.
Umnyakova, N. (2020). Thermal protective qualities of the combined material with reflective
thermal insulation from aluminium foil. In N. Vatin (Ed.), IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 896, 012018.
Yüksel, N. (2016). The review of some commonly used methods and techniques to measure the thermal conductivity of insulation materials. In A. Almusaed (Ed.), Insulation Materials in Context of Sustainability. 113-140.
Zhang, J., Kutlu, S., Liu, G., & Tansu, N. (2011). High-temperature characteristics of Seebeck
coefficients for AllnN alloys grown by metalorganic vapor epitaxy. Journal of Applied Physics, 110(4), 043710.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
โปรดกรอกเอกสารและลงนาม "หนังสือรับรองให้ตีพิมพ์บทความในวารสารวิจัยมหาวิทยาลัยราชภัฏพระนคร สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี" ก่อนการตีพิมพ์
