หน่วยที่ 2_วิชาเครื่องทำความเย็น

หน่วยที่ 2 การทาความเยน็ ระบบอดั ไอ 1

คอมเพรสเซอร์ ทาหนา้ ท่ีดูดสารทาความเยน็ ในสถานะ แก๊สความดนั ต่าอุณหภูมิต่าและอดั สารทาความเย็นในสถานะ แก๊ส แรงดนั สูงอุณหภูมิสูง 2

คอมเพรสเซอร์ สามารถแบ่งออกได้ 3 ชนิด 1. ชนิดแบ่งตามโครงสร้าง 2. ชนิดแบ่งตามหลกั การทางาน 3. ชนิดแบ่งตามตน้ กาลงั 3

1.1 ชนิดแบง่ ตามโครงสรา้ ง คือ การแบ่งคอมเพรสเซอร์จากลกั ษณะของโครงหุม้ ภายนอกของ คอมเพรสเซอร์ ซ่งึ จะรวมตน้ กาลงั ในการขบั เคลอ่ื นชดุ ดูด และอดั สารทาความ เยน็ ไวใ้ นโครงสรา้ งเดยี วกนั สามารถ แบง่ ออกได้ 2 ชนิด 1. ชนดิ ปิดสนิท 2. ชนิดก่งึ ปิดสนทิ 4

คอมเพรสเซอรช์ นิดปิดสนิท มีช่ือเรียกวา่ ชนิดเฮอร์เมติกคอมเพรสเซอร์ (Hermetic - Compressor) ขบั เคล่ือนคอมเพรสเซอร์ซ่ึงอยใู่ นตวั เดียวกนั โดย เชื่อมปิ ด หมด จะมีท่อออกมา 3 ท่อ คือ ท่ออดั ท่อดูดและท่อบริการ ชนิดลกู สูบ ชนิดโรตาร่ี 5

คอมเพรสเซอรช์ นิดก่งึ ปิดสนิท เป็นคอมเพรสเซอรท์ ม่ี ที ง้ั มอเตอรแ์ ละคอมเพรสเซอรอ์ ยู่รวมกนั ในเปลอื กเดียวกนั แต่ไม่ไดเ้ ช่ือมปิดแบบถาวร คอมเพรสเซอร์ชนิดน้ี สามารถถอดออก หรือเปิดเพอ่ื ซ่อมแซมมอเตอร์ และชุดดูดอดั สารทา ความเยน็ ได้ 6

2.2 ชนิดแบ่งตามหลกั การทางาน คอมเพรสเซอรช์ นิดแบง่ ตามหลกั การทางาน คอื การแบง่ ชนดิ ของ คอมเพรสเซอรโ์ ดยอาศยั หลกั การทางานตามลกั ษณะโครงสรา้ ง ของชดุ ดูดและ อดั สารทาความเยน็ ในรูปแบบต่างๆ โดยทวั่ ไปสามารถ แบง่ ออกได้ 2 ชนดิ 1. คอมเพรสเซอร์ชนิดลูกสูบ (Reciprocating Compresser) 2. คอมเพรสเซอร์ชนิดโรตารี (Rotary Compresser) 7

คอมเพรสเซอร์ชนิดลกู สูบ (Reciprocating Compresser) การทางานของคอมเพรสเซอร์ชนิดลูกสูบ คือ การดูดและอดั สารทาความเย็นในสถานะท่ีเป็ นแก๊สโดยดูดสารทาความเย็นใน สถานะแก๊สที่มีความดนั ต่าและอุณหภูมิต่าจากอีวาพอเรเตอร์เขา้ มาอดั สารทาความเยน็ ใหเ้ ป็นแก๊สท่ีมีความดนั สูงอุณหภมู ิสูง 8

คอมเพรสเซอร์ชนิดโรตารี (ROTARY COMPRESSER) ทาหน้าท่ีดูดและอดั สารทาความเยน็ ในสถานะแก๊ส โดยอาศยั การกวาดตัวตามแกนโรเตอร์ (Rotor) คอมเพรสเซอร์ชนิดโรตารีน้ีมี ข้อจากัดในการทางาน คือ ทางานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง กิน กระแสไฟนอ้ ย 9

3. 3 ชนิดแบ่งตามต้นกาลงั คือ การแบ่งคอมเพรสเซอร์จากตน้ กาลงั ในการขบั เคล่ือน ชุดดูดอดั สารทาความเยน็ สามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิด 1. ตน้ กาลงั ภายนอก คือ คอมเพรสเซอร์ที่มีชุดดูดอดั สารทาความเยน็ แยกกนั อยกู่ บั ชุดตน้ กาลงั ขบั เคล่ือน 2 ตน้ กาลงั ภายใน คือ คอมเพรสเซอร์ท่ีมีตน้ กาลงั และชุดดูดอดั สารทา ความเยน็ รวมไวใ้ นชุดเดียวกนั คอมเพรสเซอร์ชนิดตน้ กาลงั ภายนอก คอมเพรสเซอร์ชนิดตน้ กาลงั ภายใน 10

2. คอนเดนเซอร์ (Condenser) หนา้ ท่ีทาให้สารทาความเยน็ ในสถานะแก๊สท่ีมีความดนั สูง และอุณหภูมิสูงที่ถูกส่งมาจากคอมเพรสเซอร์ เพื่อกลนั่ ตวั ให้เป็ น สารทาความเยน็ เหลวในคอนเดนเซอร์ดว้ ยการระบายความร้อนออก จากสารทาความเยน็ 11

คอนเดนเซอร์ สามารถแบ่งออกได้ 3 ชนิด 1. คอนเดนเซอร์ชนิดระบายความร้อนดว้ ยอากาศ (Air - Cooled) 2. คอนเดนเซอร์ชนิดระบายความร้อนดว้ ยน้า (Water - Cooled) 3. คอนเดนเซอร์ชนิดอีวาพอเรตีฟ (Evaporative) 12

คอนเดนเซอร์ชนิดระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air - Cooled) คอนเดนเซอร์ชนิดน้ีใชอ้ ากาศเป็นตวั กลางในการระบายความร้อนออก จากคอนเดนเซอร์ ซ่ึงเป็นอากาศท่ีหมุนเวยี นโดยธรรมชาติหรืออาจใชพ้ ดั ลม ช่วย สามารถแบ่งออกไดเ้ ป็น 2 ชนิด 1 ชนิดใชอ้ ากาศหมุนเวียนพาความร้อนออกโดยธรรมชาติ 2. ชนิดมีพดั ลมช่วย ชนิดใชอ้ ากาศหมุนเวยี นพา ชนิดมีพดั ลมช่วย ความร้อนออกโดยธรรมชาติ 13

คอนเดนเซอร์ชนิดระบายความร้อนด้วยนา้ (Water - Cooled) คอนเดนเซอรช์ นิดน้ีใชน้ า้ เป็นตวั กลางในการระบายความรอ้ น จากสารทา ความเยน็ ภายในระบบ เพอ่ื ใหส้ ารทาความเยน็ ในสถานะแกส๊ ภายในคอนเดนเซอร์ กลนั่ ตวั เป็นสารทาความเยน็ เหลว ซง่ึ สามารถแบง่ ออกได้ 3 ชนิด 1. ชนิดท่อสองชนั้ 2. ชนดิ ท่อใหญ่มขี ดท่อภายใน 3. ชนิดระบายความรอ้ นดว้ ยนา้ ชนดิ ท่อใหญ่มที อ่ ตรงภายใน 14

คอนเดนเซอร์ชนิดอวี าพอเรตฟี (Evaporative) เป็ นคอนเดนเซอร์ท่ีอาศยั ท้งั อากาศและน้าเป็ นตวั กลาง ในการถ่ายเท ความร้อนออกจากสารทาความเยน็ ในสถานะแก๊ส เพ่ือให้สารทาความเยน็ ในสถานะแก๊สกลนั่ ตวั เป็นสารทาความเยน็ เหลว 15

3. ชุดควบคุมสารทาความเยน็ (Expansion Valve) ทาหนา้ ท่ีควบคุมความดนั และปริมาณการไหล ของสารทาความ เยน็ ก่อนท่ีผา่ นเขา้ ยงั อีวาพอเรเตอร์ ใหม้ ีความดนั ต่าลงจนสามารถเดือด เปล่ียนสถานะเป็นแก๊สไดท้ ี่อุณหภมู ิต่า ๆ ในอีวาพอเรเตอร์ 16

ชดุ ควบคมุ สารทาความเยน็ สามารถแบง่ ออกได้ 7 ชนิด 17

4. อวี าพอเรเตอร์ (Evaporator) มีหนา้ ท่ีดูดรับปริมาณความร้อนจากบริเวณท่ีตอ้ งการทาความเยน็ โดย จะดูดรับปริมาณความร้อนผา่ นผวิ ท่อทางเดินสารทาความเยน็ เขา้ ไปยงั สารทาความเยน็ ในระบบ ทาใหอ้ ุณหภมู ิโดยรอบอีวาพอเรเตอร์ลดลง สามารถแบ่งออกไดเ้ ป็น 2 ชนิด 1. อีวาพอเรเตอร์ชนิดแหง้ (Direct Evaporator) 2. อีวาพอเรเตอร์ชนิดเปี ยก (Flooded Evaporator) 18

4.1 อวี าพอเรเตอร์ชนิดแห้ง (Direct Evaporator) หลกั การทางานคือสารทาความเยน็ ที่ไหลเขา้ มาในอีวาพอเรเตอร์สารทา ความเยน็ เหลวบางส่วนประมาณ 10 เปอร์เซนต์ เปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สใน ขณะที่ไหลผา่ นชุดควบคุมสารทาความเยน็ สารทาความเยน็ 90 เปอร์เซ็นต์ ส่วนที่เหลือไหลผา่ นเขา้ ไปในอีวาพอเรเตอร์ โดยใชป้ ริมาณความร้อนจาก สสาร สามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิด 1. อีวาพอเรเตอร์ชนิดขดท่อและครีบ 2. อีวาพอเรเตอร์ชนิดเพลท 19

อวี าพอเรเตอร์ชนิดขดท่อและครีบ นิยมใชก้ นั โดยทว่ั ไปมีลกั ษณะเป็นท่อทองแดงขดไปมา และ มีครีบอะลมู ิเนียมเป็นตวั เพิ่มพ้ืนท่ีผวิ ในการถ่ายเทความร้อนใหก้ บั สารทาความเยน็ ท่ีไหลอยภู่ ายในท่อ 20

อวี าพอเรเตอร์ชนิดเพลท (Plate Evaporator) อีวาพอเรเตอร์แบบน้ีทาจากอะลูมิเนียมโดยมีท่อขดโดยรอบบดั กรี ติดกนั ไวห้ รืออีวาพอเรเตอร์ของตูเ้ ยน็ ที่ผลิตจากโรงงานโดยใชแ้ รงอดั เพลทอะลูมิเนียมที่ข้ึนรูปเป็ นท่อสารทาความเย็น 2 แผ่นเขา้ ด้วยกัน และมีท่อทางเดินสารทาความเยน็ อยภู่ ายในตรงกลางของอีวาพอเรเตอร์ 21

4.2 อวี าพอเรเตอร์ชนิดเปี ยก (Flooded Evaporator) อีวาพอเรเตอร์ชนิดเปี ยก มีสารทาความเยน็ เหลวท่ีมีความดนั ต่าบรรจุอยู่ เตม็ ภายในอีวาพอเรเตอร์ตลอดเวลา จะถูกรักษาระดบั ไวด้ ว้ ยลกู ลอย ขอ้ ดีของอีวาพอเรเตอร์ชนิดเปี ยก คือ ภายในท่ออีวาพอเรเตอร์มีสารทา ความเยน็ เหลวเตม็ อยตู่ ลอดเวลา ซ่ึงสามารถดูดรับปริมาณความร้อนไดอ้ ยา่ ง รวดเร็ว -นิยมใชก้ นั มากในระบบทาความเยน็ แบบชีลเลอร์ (Chiller) 22

5. ถงั พกั สารทาความเยน็ เหลว (Liquid Receiver) ถงั พกั สารทาความเยน็ เหลว ติดต้งั อยทู่ ี่ทางออกของคอนเดนเซอร์ ทาหนา้ ท่ีรับสารทาความเยน็ เหลวที่ควบแน่นจากคอนเดนเซอร์ เพ่ือ ส่งไป ทาความเยน็ ในอีวาพอเรเตอร์ 23

6. อปุ กรณ์กรองและเกบ็ ความชื้น (Filter - Drier) เป็นอุปกรณ์ช่วยของวงจรทางกลท่ีติดต้งั อยกู่ ่อนช่วงสารทา ความเยน็ เขา้ ชุดควบคุมสารทาความเยน็ ทาหนา้ ท่ีกรองสิ่งสกปรก และเกบ็ ความช้ืนที่ปนมากบั สารทาความเยน็ 24

7. อุปกรณ์แยกนา้ มันหล่อลนื่ (Oil Separator) เป็นอุปกรณ์ช่วยของวงจรทางกลติดต้งั ที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์ ทาหนา้ ท่ีแยกน้ามนั หล่อล่ืนท่ีปนออกมากบั ไอสารทาความเยน็ ใหก้ ลบั ไป อ่างน้ามนั หล่อล่ืน เพ่ือรักษาระดบั น้ามนั หล่อล่ืนในคอมเพรสเซอร์ 25

8. อปุ กรณ์แยกสารทาความเยน็ เหลว (Accumulator) เป็ นอุปกรณ์ ท่ีติดต้งั ระหว่างท่อทางออกของอีวาพอเรเตอร์ และท่อ ทางดูดของคอมเพรสเซอร์ ทาหน้าที่ป้ องกนั สารทาความเยน็ เหลวกลบั เขา้ คอมเพรสเซอร์ เม่ือสารทาความเยน็ เหลวไหลกลบั เขา้ คอมเพรสเซอร์ จะทาใหล้ ิ้นดูด-อดั ของคอมเพรสเซอร์เกิดการแตกหรือชารุด 26

9. อปุ กรณ์แลกเปลย่ี นความร้อน (Heat Exchanger) เป็นอุปกรณ์ที่ทางานร่วมกนั ระหวา่ ง ท่อสารทาความเยน็ เหลวช่วง ระหว่างอุปกรณ์กรองและเก็บความช้ืนกบั ชุดควบคุมสารทาความเยน็ และท่อสารทาความเยน็ ดา้ นดูด โดยนาท่อสารทาความเยน็ ท้งั 2 ส่วน มาแนบสัมผสั กนั เพื่อแลกเปล่ียนความร้อนซ่ึงทาให้สารทาความเย็น เหลวก่อนเขา้ ชุดควบคุมสารทาความเยน็ มีสภาพเป็นของเหลวเยน็ 27

10. กระจกมองสารทาความเยน็ (Sight Glasses) เป็นอุปกรณ์ใชส้ าหรับมองสารทาความเยน็ ภายในระบบการทาความเยน็ วา่ มีเพียงพอหรือไม่ ซ่ึงตามปกติแลว้ ส่วนใหญ่ติดต้งั อยใู่ นช่วงท่อสารทาความ เยน็ เหลว โดยทวั่ ไปท่ีนิยมใช้ มี 2 ชนิด คือ ชนิดแฟลร์นตั และชนิดเชื่อม 28

11. วาล์วบริการ (Service Valve) ทาหนา้ ท่ีสาหรับการทาสุญญากาศของระบบและบรรจุสารทา ความเยน็ เขา้ สู่ภายในระบบ ซ่ึงทาให้ มีความสะดวกในการตรวจซ่อม บารุงรักษา โดยทว่ั ไปวาลว์ บริการที่นิยมใช้ มี 2 ชนิด 1. วาลว์ บริการชนิดเปิ ด - ปิ ดดว้ ยมือ 2. วาลว์ บริการชนิดลูกศร 29

11.1 วาล์วบริการชนิดเปิ ด - ปิ ดด้วยมือ นิยมใชก้ บั เคร่ืองทาความเยน็ ท่ีมีขนาดใหญ่ หรือเคร่ืองปรับอากาศ สามารถป้ องกนั สารทาความเยน็ ร่ัวซึมออกจากระบบไดด้ ีและมีความ ทนทานสูง 30

11.2 วาล์วบริการชนิดลูกศร • นิยมใชก้ นั มากในเคร่ืองทาความเยน็ เช่น ตเู้ ยน็ ตูแ้ ช่ หรือเคร่ือง ทาความเยน็ ท่ีมีขนาดเลก็ วาลว์ บริการชนิดหวั ลูกศรใชง้ ่ายและ สะดวกมากกวา่ วาลว์ บริการชนิดเปิ ด-ปิ ด • ขอ้ เสียของวาลว์ ชนิดน้ีไม่ทนทาน และการซ่อมบารุงระบบ บางคร้ังการปฏิบตั ิงานไม่สะดวกเหมือนวาลว์ บริการชนิดเปิ ด-ปิ ด ดว้ ยมือ 31

สรุป 1. อุปกรณ์หลกั ของเครื่องทาความเยน็ แบบอดั ไอ ประกอบดว้ ยอุปกรณ์ สาคญั 4 ชนิด คือคอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ ชุดควบคุมสารทาความเยน็ และอีวาพอเรเตอร์ ซ่ึงมีหนา้ ที่หลกั ในการทางานตามวฎั จกั รการทางานของ การทาความเยน็ แบบอดั ไอ 2. อุปกรณ์ช่วยของเคร่ืองทาความเยน็ แบบอดั ไอประกอบดว้ ยอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ถงั พกั สารทาความเยน็ เหลว อุปกรณ์กรองสิ่งสกปรกและลดความช้ืน อุปกรณ์แยกน้ามนั หล่อล่ืน อุปกรณ์แยกสารทาความเยน็ เหลว อุปกรณ์ แลกเปลี่ยนความร้อน วาลว์ บริการและกระจกมองสารทาความเยน็ 32