1. บ้าน
  2. ข้อมูลผลิตภัณฑ์
  3. อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิของเหลว Chiller PCU Series
  4. สถานที่ใกล้เคียง
  5. 1. ของเหลวที่ต้องได้รับการระบายความร้อนในสถานที่ผลิต
  6. 1-1.“なぜ”冷却に水を利用するのか

สถานที่ใกล้เคียง

1-1. เหตุใดจึงต้องใช้น้ำในการระบายความร้อน?

บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมน้ำจึงเป็นตัวกลางในการทำความเย็นที่ดีเยี่ยม รวมถึงปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องด้วย

มีสิ่งต่างๆ มากมายรอบตัวเราที่ใช้น้ำเพื่อการทำความเย็น
เมื่อคุณถูกไฟไหม้ คุณจะทำให้บริเวณนั้นเย็นลงด้วยน้ำที่ไหลผ่าน เครื่องปรับอากาศในอาคารและสถานที่เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ก็ใช้น้ำเป็นตัวกลางเช่นกัน

น้ำยังใช้เพื่อการทำความเย็นในสถานการณ์อื่นๆ อีกมากมาย

 

น้ำเป็นตัวกลางในการทำความเย็นที่ดีเยี่ยม

เหตุผลที่ใช้น้ำเพื่อทำความเย็นในสถานการณ์ต่างๆ ก็คือ นอกจากน้ำจะหาได้ง่ายแล้ว น้ำยังมีคุณสมบัติในการทำความเย็นได้ดีเยี่ยมอีกด้วย

  1. มีเสถียรภาพทางเคมี

    น้ำเป็นสารที่ไม่สลายตัวเป็นสารอื่นเมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิห้อง และมีความเสี่ยงน้อยมากที่น้ำจะกัดกร่อนสารอื่นอย่างมีนัยสำคัญ

  2. ความร้อนจำเพาะสูง

    ความร้อนจำเพาะคือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของสาร 1 กรัมขึ้น 1°C (K)
    หน่วยที่ใช้คือ kJ/(kg・℃)
    ความร้อนจำเพาะบ่งบอกถึง "ระดับความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสาร" ยิ่งความร้อนจำเพาะของสารสูง ความร้อนที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงก็จะยากขึ้น
    ความร้อนจำเพาะสูง = ต้องใช้ความร้อนมากในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ
    ซึ่งหมายความว่า หากคุณเทน้ำลงบนไฟ ก็สามารถดึงความร้อนออกจากวัสดุที่กำลังเผาไหม้ได้มากก่อนที่อุณหภูมิของน้ำจะสูงขึ้นและเดือด
    จากตารางด้านล่างนี้จะเห็นได้ว่าเมื่อเปรียบเทียบอากาศกับน้ำ น้ำจะมีความจุความร้อนจำเพาะมากกว่าอากาศถึง 4 เท่า
    ลองประยุกต์ใช้กับการทำความเย็นดูนะครับ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราต้องการน้ำ 1 กิโลกรัมเพื่อลดอุณหภูมิน้ำ 1 กิโลกรัมลง 1 องศาเซลเซียส เพื่อให้ได้ความเย็นเท่ากันโดยใช้อากาศ
    1กก. × 4.18 / 1.01 = 4.14กก.
    นี่เป็นสิ่งจำเป็น ถ้าเราแปลงเป็นปริมาตร
    น้ำ: 1 ลิตร
    อากาศ: 3436L (3.5m3)
    เมื่อพิจารณาว่าการทำความเย็นด้วยน้ำต้องใช้น้ำเพียง 1 ลิตรก็สามารถทำความเย็นได้เท่ากับการใช้ลม 3.5 ลูกบาศก์เมตร แสดงว่าการใช้น้ำมีประสิทธิภาพในการทำความเย็นมากกว่าการใช้ลม
    น้ำยังมีค่าความจุความร้อนจำเพาะสูงเมื่อเทียบกับของเหลวชนิดอื่น และทราบกันว่าน้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูงที่สุดเมื่อเทียบกับของเหลวชนิดอื่นๆ ที่อุณหภูมิห้อง

     

    ชื่อสาร ความร้อนจำเพาะ [kJ/kg・℃] / 20℃
    อากาศ 1.01
    น้ำ 4.18
    เอทานอล 2.42
    น้ำมันแร่ 1.85
    เอทิลีนไกลคอล 2.38

    เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ น้ำจึงมักใช้เพื่อจุดประสงค์ในการทำความเย็น

  3. ความร้อนจากการระเหยสูง

    ความร้อนจากการกลายเป็นไอ คือ ความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นก๊าซ ความร้อนจากการกลายเป็นไอเป็นความร้อนแฝงชนิดหนึ่ง หรือที่เรียกว่า ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ดังจะเห็นได้จากตารางด้านล่าง ความร้อนจากการกลายเป็นไอของน้ำสูงกว่าความร้อนของสารอื่นๆ อย่างมาก

     

    ชื่อสาร จุดเดือด [℃] ความร้อนของการระเหย [kJ/kg]
    น้ำ 100 2250
    เอทานอล 80 393
    ปรอท 357 285
    ออกซิเจนเหลว -183 213
    ไนโตรเจนเหลว -196 199

    ยิ่งความร้อนจากการระเหยสูงเท่าใด ก็ยิ่งต้องใช้ความร้อนมากขึ้นเท่านั้นในการระเหย จึงกล่าวได้ว่าการระเหยนั้นทำได้ยาก ในทางกลับกัน ยิ่งความร้อนจากการระเหยสูงเท่าใด สารก็จะยิ่งดูดซับความร้อนจากสภาพแวดล้อมขณะระเหยได้มากขึ้นเท่านั้น จึงกล่าวได้ว่าสารนั้นมีความสามารถในการทำความเย็นที่มากขึ้น หลักการนี้ยังใช้เพื่อทำให้การรดน้ำบนระเบียงในยามเย็นของฤดูร้อนรู้สึกเย็นสบายยิ่งขึ้นอีกด้วย

     

    อีกหนึ่งระบบทำความเย็นที่ใช้หลักการนี้ทั้งในภาคพาณิชย์และอุตสาหกรรมคือหอหล่อเย็น หอหล่อเย็นคืออุปกรณ์ทำความเย็นที่ใช้หล่อเย็นน้ำอุตสาหกรรมและตู้แช่แข็งในระบบปรับอากาศอาคาร ระบบทำความร้อนและความเย็นแบบรวมศูนย์ น้ำหล่อเย็นจะสัมผัสกับอากาศภายนอกโดยตรง ทำให้น้ำหล่อเย็นบางส่วนระเหยออกไป ทำให้น้ำที่เหลือเย็นลง ที่อุณหภูมิห้อง ความร้อนแฝงของการระเหยของน้ำอยู่ที่ประมาณ 2,250 กิโลจูล/กิโลกรัม และความร้อนจำเพาะอยู่ที่ 4.2 กิโลจูล/กิโลกรัม/℃ ดังนั้นการระเหยของน้ำหล่อเย็นเพียง 1% จะทำให้อุณหภูมิของน้ำที่เหลือลดลงประมาณ 6℃

คอลัมน์ที่เกี่ยวข้อง: ทำไมเกียวโตถึงร้อนมากในช่วงฤดูร้อน?

เมื่อพูดถึงงานเทศกาลฤดูร้อนในเกียวโต เทศกาลกิองและโกซันโนะโอคุริบิ (ไฟไดมอนจิ) ถือเป็นกิจกรรมยอดนิยม แม้ว่าเกียวโตจะคึกคักไปด้วยนักท่องเที่ยวจำนวนมากทุกปี แต่เกียวโตยังขึ้นชื่อเรื่องฤดูร้อนที่ร้อนอบอ้าวและฤดูหนาวที่หนาวเหน็บ อุณหภูมิเฉลี่ยในเดือนสิงหาคม ปี 2017 ที่เกียวโตอยู่ที่ 28.7 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิเฉลี่ย 25.6 องศาเซลเซียสที่เมืองโชชิ จังหวัดชิบะ ซึ่งตั้งอยู่ในละติจูดใกล้เคียงกันสูงกว่า 3.1℃ในทางกลับกัน อุณหภูมิเฉลี่ยในเดือนมกราคมคือ 4.8℃ ในเกียวโต และ 7.0℃ ในโชชิต่ำกว่า 2.2℃(สำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น, อุณหภูมิประจำปี 2017 (ค่ารายเดือน) แต่ทำไมถึงมีความแตกต่างกันมากขนาดนั้น?
คุณสมบัติของน้ำก็เข้ามามีบทบาทเช่นกัน
นอกจากความหนาแน่นแล้ว น้ำยังมีคุณสมบัติเด่นคือความจุความร้อนจำเพาะ ซึ่งก็คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นต่อการเพิ่มอุณหภูมิของสาร 1 กรัมขึ้น 1 องศาเซลเซียส ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมีค่าสูงมากเมื่อเทียบกับสารอื่นๆ
ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ 4.18 kJ/kg·°C มีค่าประมาณ 1.7 เท่าของความจุความร้อนจำเพาะของเอธานอล ซึ่งมีค่า 2.42 kJ/kg·°C และมีค่าประมาณ 9 เท่าของความจุความร้อนจำเพาะของเหล็ก ซึ่งมีค่า 0.46 kJ/kg·°C
มักมีการกล่าวกันบ่อยครั้งว่า "น้ำให้ความร้อนได้ยาก และทำให้เย็นได้ยาก" แต่ที่กล่าวกันนี้เป็นเพราะน้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูง จึงต้องใช้ความร้อนจำนวนมากในการให้ความร้อน แต่เมื่อได้รับความร้อนแล้ว ก็สามารถกักเก็บความร้อนไว้ได้ในปริมาณหนึ่ง
เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำใช้ความร้อนจำเพาะขนาดใหญ่ของน้ำเพื่อระบายความร้อนเครื่องยนต์ด้วยน้ำ (หรือสารละลายสารป้องกันการแข็งตัวในน้ำ)
อุณหภูมิร่างกายของคนเราจะไม่สูงขึ้นอย่างกะทันหันแม้ในหน้าร้อน และจะไม่สูงขึ้นทันทีแม้จะออกกำลังกายก็ตาม เนื่องจากร่างกายของเราประกอบด้วยน้ำมากกว่าร้อยละ 60
นอกจากนี้ ความร้อนจากการระเหยของน้ำมีค่าเท่ากับ 2,257 กิโลจูล x กิโลกรัม-1 ซึ่งสูงกว่าเอทานอลเกือบสามเท่า (838 กิโลจูล x กิโลกรัม-1) เมื่อคนเราเหงื่อออกและเหงื่อระเหยออกไป ความร้อนจากการระเหยของน้ำจะดูดซับออกไป ทำให้สามารถควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้
ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อน้ำแข็งละลาย มันจะดูดซับความร้อนจากการหลอมเหลวปริมาณมาก 334 กิโลจูล x กิโลกรัม-1 จากสภาพแวดล้อม ในทางกลับกัน เมื่อน้ำแข็งแข็งตัว มันจะปลดปล่อยความร้อนจากการแข็งตัวในปริมาณที่เท่ากัน เมื่อนำน้ำแข็งไปแช่ในน้ำ น้ำจะเย็นลงเนื่องจากน้ำแข็งดูดซับความร้อนจากการหลอมเหลวขณะละลาย ค่านี้มีค่ามากกว่าความจุความร้อนจำเพาะของน้ำปริมาณเท่ากันถึง 80 เท่า
ในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิ บางครั้งไร่ชาจะมีการรดน้ำในตอนกลางคืน เนื่องจากความร้อนจากการแข็งตัวของชาที่ปล่อยออกมาเมื่อน้ำบนใบชาแข็งตัว ทำให้ยอดชามีอุณหภูมิประมาณ 0°C ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ยอดชาเสียหายจากน้ำค้างแข็งหากอุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง
ในพื้นที่ที่ถูกล้อมรอบด้วยทะเลทั้งสามด้าน เช่น ที่เมืองโชชิในจังหวัดชิบะ ปริมาณน้ำทะเลที่มากจะช่วยบรรเทาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อนจึงค่อนข้างน้อย
อย่างไรก็ตาม ในแอ่งน้ำภายในที่ไม่มีทะเลเช่นเกียวโต เมื่อแผ่นดินได้รับความอบอุ่นจากความร้อนของดวงอาทิตย์ในฤดูร้อน แผ่นดินจะร้อนมากเนื่องจากความร้อนไม่สามารถระบายออกไปสู่ทะเลได้ และแม้ว่าจะเย็นลงในฤดูหนาว แต่ก็เย็นลงเนื่องจากไม่มีแหล่งความร้อนจากทะเล
แม้ว่าทั้งสองเมืองจะตั้งอยู่ในละติจูดเดียวกัน แต่สถานการณ์น้ำแตกต่างกันมาก ซึ่งส่งผลต่ออุณหภูมิรายปี

ที่มา: อ้างอิงจาก “บทที่ 1 คุณสมบัติและบทบาทของน้ำ 1-2 ทำไมเกียวโตถึงร้อนมากในฤดูร้อน” (กระทรวงศึกษาธิการ วัฒนธรรม กีฬา วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี)
(http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu0/shiryo/attach/1331537.htm)

 

รายการถัดไป: 1-2. ของเหลวเฉื่อยที่มีฟลูออรีนเป็นส่วนประกอบ

ข้อมูลผลิตภัณฑ์เครื่องทำความเย็นที่นี่

กรณีศึกษาเครื่องทำความเย็นแบบไม่ใช้สารฟรีออนซีรีส์ PCU-NE [การทำงานแบบปลอดสาร CFC เปลี่ยนแปลงสถานที่ทำงาน]

การสอบถาม

สำหรับการสอบถามผลิตภัณฑ์, การขอใบเสนอราคา, ฯลฯ
โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

TEL0120-945-354

一部のIP電話からはご利用いただけません。

support@apiste.co.jp