ข้อมูลทางเทคนิค หน่วยทำความเย็นของแผงควบคุม

ส่วนนี้อธิบายหลักการของการทำความเย็น กฎการถ่ายเทความร้อน และสถานะทั้งสามของสสาร

จำเป็นต้องให้อากาศอุ่นและเย็นเพื่อให้ได้เครื่องปรับอากาศดังที่อธิบายไว้ใน “1-2 เครื่องปรับอากาศคืออะไร?”
เราทำให้สิ่งต่างๆ อบอุ่นขึ้น และทำให้สิ่งต่างๆ เย็นลงทุกวันในชีวิตจึงรู้สึกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงได้ง่ายมาก แต่หลักการเบื้องหลังนี้คืออะไร?
มีการอธิบายหลักการทำความเย็น ซึ่งจะนำไปสู่โครงสร้างของเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็น

(1) “ความเย็น” คืออะไร?

มีเครื่องมือและอุปกรณ์มากมายรอบตัวเราเพื่อทำให้สิ่งต่างๆ เย็นลง ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณมองไปรอบๆ บ้าน คุณจะเห็นสิ่งต่างๆ เช่น พัดลมมือถือ พัดลมไฟฟ้า เครื่องปรับอากาศในห้อง ตู้เย็น และอื่นๆ
เครื่องมือและอุปกรณ์เหล่านี้มีบางอย่างที่เหมือนกันในแง่ของหลักการพื้นฐานของการทำความเย็น แม้ว่าอุปกรณ์เหล่านี้อาจมีกลไกที่แตกต่างกัน
เมื่อคุณพัดตัวเองในห้องที่ร้อน ลมที่พัดมาจะพัดเอาอากาศร้อนรอบๆ ตัวคุณและความร้อนออกจากร่างกายเนื่องจากการระเหยของเหงื่อทำให้คุณรู้สึกเย็น

(2) การถ่ายเทความร้อน (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน)

เมื่อวัตถุสองชิ้นสัมผัสกันที่อุณหภูมิต่างกัน ความร้อนจะเคลื่อนจากวัตถุ "ร้อน" ไปยังวัตถุ "เย็น" เมื่อถึงจุดนี้ ความร้อนจะถูกดึงออกจากวัตถุที่ "ร้อน" เพื่อทำให้เย็นลง ในทางกลับกัน วัตถุ "เย็น" จะรับความร้อน ซึ่งทำให้วัตถุร้อนขึ้นหรืออุณหภูมิสูงขึ้น สิ่งนี้เรียกว่าการแลกเปลี่ยนความร้อน และหลักการพื้นฐานก็คือความร้อนจะเคลื่อนที่จากวัตถุที่ร้อนไปยังวัตถุที่เย็นเสมอ

กฎหมายสามข้อด้านล่างเกี่ยวข้องกับอัตราการแลกเปลี่ยนความร้อนและปริมาณ

1. พื้นที่ผิวสัมผัสกว้าง

2. การถ่ายเทความร้อนจะราบรื่นยิ่งขึ้นระหว่างวัสดุที่สามารถถ่ายเทความร้อนได้ดีขึ้น

ตามคำกล่าวนี้ ความร้อนจะถูกถ่ายเทเร็วขึ้นระหว่างวัสดุที่ถ่ายเทความร้อนได้ดี (การนำความร้อนสูง)
ด้วยเหตุนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องปรับอากาศจึงทำจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่ดี เช่น ทองแดง อะลูมิเนียม เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม วัสดุที่ไม่ถ่ายเทความร้อนได้ง่ายใช้เป็นวัสดุฉนวน เช่น ใยแก้ว เป็นต้น

3. ความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างวัสดุแลกเปลี่ยนความร้อน

ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสารทั้งสองสูงเท่าใด ความร้อนก็จะยิ่งเคลื่อนที่มากขึ้นเท่านั้น ในขณะที่การแลกเปลี่ยนความร้อนดำเนินต่อไป การถ่ายเทความร้อนจะลดลง และในที่สุดความแตกต่างของอุณหภูมิจะหายไป (สภาวะสมดุล)

ตามกฎการแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้ เครื่องปรับอากาศ เช่น เครื่องปรับอากาศในห้องมักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบและแบบท่อที่สัมผัสกันอย่างมีประสิทธิภาพกับครีบอะลูมิเนียมที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ทำให้อากาศไหลระหว่างช่องว่างในครีบอะลูมิเนียมแบบสัมผัสชิดกัน กับท่อทองแดงที่มีสารทำความเย็นไหลผ่าน

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพัดลมและท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประกอบด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวกับก๊าซ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบครีบและท่อ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อที่แลกเปลี่ยนความร้อนจากของเหลวเป็นของเหลว และอื่นๆ

(3) สามสถานะของสสารและความร้อน

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อน้ำอุ่น? แน่นอน อุณหภูมิจะสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม เรารู้ว่ามีอุณหภูมิที่อุณหภูมิจะไม่เพิ่มขึ้นอีกไม่ว่าคุณจะให้ความร้อนกับน้ำมากแค่ไหนก็ตาม
น้ำที่ขึ้นถึงอุณหภูมิ 100 °C จะไม่เพิ่มขึ้นเกินอุณหภูมินี้ แต่จะเดือดและระเหยกลายเป็นไอน้ำแทน ในทำนองเดียวกัน แม้ว่าความร้อนจะถูกนำไปใช้กับน้ำแข็ง อุณหภูมิจะไม่เพิ่มขึ้นเกิน 0 °C จนกว่าน้ำแข็งจะละลายจนกลายเป็นน้ำ
ในทางกลับกัน เมื่อนำความร้อนออกไปก็เช่นเดียวกัน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะไม่เกิดขึ้นจนกว่าไอน้ำทั้งหมดที่ 100 °C จะกลายเป็นน้ำ และน้ำทั้งหมดที่อุณหภูมิ 0 °C จะกลายเป็นน้ำแข็ง
ความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนเฉพาะอุณหภูมิของน้ำโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสถานะเรียกว่าความร้อนที่รับรู้ได้ และความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเรียกว่าความร้อนแฝง

เปรียบเทียบขนาดของความร้อนแฝงกับความร้อนที่รับรู้ของน้ำ โดยสมมติว่าปริมาณความร้อนที่ต้องการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำจาก 0 ถึง 100 °C คือ 100 ความร้อนแฝงของการแข็งตัวและการหลอมเหลว (เปลี่ยนสถานะจากน้ำแข็งเป็นน้ำ และในทางกลับกัน) จะเป็น 80 ในขณะที่ความร้อนแฝงของการระเหยและการควบแน่น (น้ำเป็นไอน้ำและในทางกลับกัน) จะเท่ากับ 540

เมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือ คุณจะพบว่าความร้อนแฝงของการระเหยและการควบแน่น (น้ำเป็นไอน้ำและในทางกลับกัน) มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษ กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อสารระเหย ความร้อนจำนวนมากจะถูกนำออกจากสภาพแวดล้อม และเมื่อมันควบแน่น ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม
รอบการทำความเย็นที่ใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศและการใช้งานอื่นๆ ใช้หลักการนี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดเพื่อให้เกิดความเย็นภายในอาคาร เราจะพูดถึงวิธีการทำงานในส่วนต่อไปนี้

รายการก่อนหน้า: 1-2. เกี่ยวกับเครื่องปรับอากาศ
รายการถัดไป: 1-4. หลักการของอุณหภูมิและความชื้น