การประยุกต์ใช้การไหลของของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน

การประยุกต์ใช้การไหลของของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันในวิศวกรรมความร้อน เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและการใช้งานวัสดุในกระบวนการต่างๆ

ในการศึกษาเรื่องการไหลของของไหล มีของไหลสองประเภทหลักๆ ได้แก่ ของไหลที่เป็นไปตามกฎของนิวตันและของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน ของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน (Non-Newtonian Fluids) เป็นของไหลที่พฤติกรรมของการไหลไม่เป็นไปตามความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดเฉือน (\( \tau \)) และอัตราเฉือน (\( \dot{\gamma} \)) แบบเส้นตรง ดังนั้น ของไหลประเภทนี้มีการใช้งานในหลายๆ ด้านในทางวิศวกรรมความร้อนและทางอุตสาหกรรม

วัตถุดิบในอุตสาหกรรมอาหาร: ของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน เช่น นม, ซุป, ยางมะตอย, และผลิตภัณฑ์จากนม มักพบในอุตสาหกรรมอาหาร การประเมินและควบคุมการไหลของของไหลเหล่านี้สำคัญมากเพื่อให้ได้ผลผลิตที่มีคุณภาพสม่ำเสมอ
การประยุกต์ใช้ในการแพทย์: ของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันยังมีการใช้งานในด้านการแพทย์ เช่น เลือด ซึ่งพฤติกรรมการไหลของมันเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพของการไหลและขนาดของหลอดเลือด ส่งผลต่อการออกแบบอุปกรณ์การแพทย์และการวิเคราะห์ทางชีววิทยา
วัสดุก่อสร้าง: เช่น ปูนซีเมนต์ ซึ่งเป็นของไหลที่ไม่เป็นไปตามแบบอย่างของนิวตัน มีคุณสมบัติที่สำคัญต่อการก่อสร้างและงานวิศวกรรมโครงสร้าง

สมบัติการไหลของของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน

พฤติกรรมการไหลของของไหลดังกล่าวจะมีความซับซ้อนและหลากหลาย โดยสามารถแบ่งเป็นประเภทหลัก ๆ ได้ดังนี้:

ของไหลระนาบผัน (Pseudoplastic Fluids): มีค่าความหนืดที่ลดลงเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น เช่น สีและน้ำหวาน
ของไหลขยายตัว (Dilatant Fluids): มีค่าความหนืดที่เพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น เช่น แป้งในน้ำ
ของไหลเชิงวิเหลียน (Bingham Fluids): มีค่าแรงเฉือนที่ต้องการเพื่อเริ่มการไหล เช่น โคลนเจาะและบางชนิดของภาพพู่กัน

การประยุกต์ใช้ในทางวิศวกรรมความร้อน

การใช้งานในทางวิศวกรรมความร้อนของของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันนี้มีอยู่หลากหลายด้าน:

การถ่ายเทความร้อน: วัสดุเช่นเจลและสารสังเคราะห์บางชนิดที่มีคุณสมบัติของไหลไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันสามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อน
การหล่อและการขึ้นรูป: ในกระบวนการนี้ การเลือกของไหลที่มีสมบัติการไหลที่เหมาะสมจะช่วยให้สามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความละเอียดและประสิทธิภาพสูงได้ดียิ่งขึ้น
ระบบทำความเย็นและการไหลของน้ำมัน: น้ำมันบางชนิดที่ใช้ในระบบทำความเย็นมีพฤติกรรมการไหลที่ไม่เป็นตามกฎของนิวตัน ซึ่งช่วยในการควบคุมการไหลและการถ่ายเทความร้อนได้มีประสิทธิภาพ

สรุปแล้ว ของไหลที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันมีบทบาทสำคัญในหลาย ๆ ด้าน ทั้งในอุตสาหกรรม, การแพทย์, และการก่อสร้าง การทำความเข้าใจพฤติกรรมการไหลของของไหลเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบและพัฒนากระบวนการและผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ให้ออกมามีประสิทธิภาพและความสามารถตามต้องการ