E-book เรื่อง หลักพื้นฐานการทำความเย็น

1 เอกสารประกอบการสอน หน่วยที่ 1 ชื่อวชิ า เครื่องทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1 สัปดาห์ท่ี 1 ชื่อหน่วยการสอน หลกั พ้ืนฐำนกำรทำควำมเยน็ ช่ัวโมงรวม 3 ชื่อเรื่อง หลกั พ้นื ฐำนกำรทำควำมเยน็ จานวนชั่วโมง 3 หวั ข้อเร่ือง 1.1 ควำมรู้เก่ียวกบั กำรทำควำมเยน็ 1.1.1 ประวตั ิกำรทำควำมเยน็ 1.1.2 กำรถนอมอำหำร 1.1.3 ววิ ฒั นำกำรของกำรทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1.1.4 ควำมหมำยของกำรทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1.1.5 กฎกำรทำควำมเยน็ 1.2 ควำมรู้พ้ืนฐำนในงำนเครื่องทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1.2.1 ควำมร้อน 1.2.2 กำรถ่ำยเทควำมร้อน 1.2.3 ปริมำณควำมร้อน 1.2.4 อุณหภูมิ 1.2.5 กำรเปลี่ยนแปลงสถำนะของสสำร 1.2.6 ตนั ของกำรทำควำมเยน็ 1.2.7 แรงดนั สาระสาคญั กำรทำควำมเยน็ ในสมยั ก่อนมีวธิ ีกำรทำให้อำหำรใหค้ งสภำพเดิมโดยนำหิมะมำกลบ ตอ่ มำก็ ไดม้ ีกำรพฒั นำกำรทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ โดยอำศยั เครื่องจกั รในกำรทำควำมเยน็ ในปัจจุบนั ระบบ ทำควำมเยน็ และระบบปรับอำกำศ เขำ้ มำมีบทบำทกบั กำรดำรงชีวติ ของมนุษยม์ ำกข้ึน จะเห็น ควำมจำเป็ นในกำรเก็บถนอมรักษำอำหำรดว้ ยควำมเยน็ กำรท่ีใชเ้ ครื่องปรับอำกำศ ในท่ีอยู่อำศยั สำนกั งำน งำนอุตสำหกรรม วงกำรแพทย์ กำรศึกษำเกี่ยวกบั วชิ ำเครื่องทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ จึงจำเป็ นจะตอ้ งเรียนรู้เน้ือหำ เพ่ือเป็ นควำมรู้พ้ืนฐำน ในงำนเคร่ืองทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ เกี่ยวกบั ควำมร้อน กำรถ่ำยเทควำมร้อน ปริมำณควำมร้อน อุณหภูมิ กำรเปลี่ยนแปลงสถำนะของ สสำร ตนั ของกำรทำควำมเยน็ และแรงดนั

2 จุดประสงค์การเรียนการสอน จุดประสงค์ทวั่ ไป 1. เพ่อื ใหม้ ีควำมรู้เกี่ยวกบั หลกั พ้ืนฐำนกำรทำควำมเยน็ 2. เพือ่ ใหส้ ำมำรถนำควำมรู้ ควำมเขำ้ ใจไปใชใ้ นกำรคำนวณ กำรหำค่ำปริมำณของ ควำมร้อนและคำนวณกำรเปลี่ยนอุณหภูมิได้ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. นกั เรียนสำมำรถอธิบำยควำมรู้เก่ียวกบั กำรทำควำมเยน็ ไดแ้ ก่ ประวตั ิกำรทำ- ควำมเยน็ กำรถนอมอำหำร ววิ ฒั นำกำรของกำรทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ ควำมหมำยของกำรทำ- ควำมเยน็ และปรับอำกำศ และกฎกำรทำควำมเยน็ ไดถ้ ูกตอ้ ง 2. นกั เรียนสำมำรถอธิบำยควำมรู้พ้นื ฐำน ในงำนเคร่ืองทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ ไดถ้ ูกตอ้ ง 3. นกั เรียนสำมำรถคำนวณหำคำ่ ปริมำณควำมร้อนไดถ้ ูกตอ้ ง 4. นกั เรียนสำมำรถคำนวณกำรเปล่ียนอุณหภูมิไดถ้ ูกตอ้ ง

3 ใบความรู้ หน่วยท่ี 1 ชื่อวชิ า เคร่ืองทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1 ช่ือหน่วยการสอน หลกั พ้ืนฐำนกำรทำควำมเยน็ สัปดาห์ที่ 1 ช่ือเรื่อง หลกั พ้ืนฐำนกำรทำควำมเยน็ จานวนชั่วโมงรวม 3 จานวนช่ัวโมง 3 1.1 ความรู้เกยี่ วกบั การทาความเยน็ 1.1.1 ประวตั กิ ารทาความเยน็ ในสมยั ก่อน มนุษยย์ งั ไมร่ ู้จกั วธิ ีกำรเก็บรักษำอำหำรทำให้ อำหำรท่ีผลิตไดต้ อ้ งสูญเสียไป เช่น บูด เน่ำ และคุณค่ำอำหำรลดลง ตอ่ มำ มนุษยพ์ ยำยำมท่ีจะศึกษำ ถึงวิธีกำรท่ีจะเก็บรักษำอำหำร และคงคุณค่ำทำงอำหำรไวใ้ หด้ ีท่ีสุด เช่น กำรนำอำหำรไปแช่แขง็ ใน หิมะตำมธรรมชำติ ใชแ้ พร่หลำยในประเทศท่ีมีอำกำศหนำว ประมำณ ค.ศ. 1806 มีกำรตดั น้ำแขง็ ที่ เกิดข้ึนตำมธรรมชำติในฤดูหนำวจำกแม่น้ำ มำเก็บไวใ้ นหอ้ งที่มีฉนวนกนั ควำมร้อน ที่บุไวโ้ ดยรอบ เพ่ือเอำไวใ้ ชใ้ นฤดูร้อน ส่วนในประเทศไทยและประเทศในเอเชีย ชำวต่ำงประเทศ ตอ้ งสั่งน้ำแขง็ มำทำงเรือจำกประเทศองั กฤษ หรือในยโุ รป เพื่อนำมำแช่เบียร์ด่ืม เนื่องจำกประเทศในเอเชีย ยงั ไม่ รู้จกั ตูเ้ ยน็ หรือเครื่องทำควำมเยน็ 1.1.2 การถนอมอาหาร มีจุดประสงคส์ ำคญั คือ ตอ้ งกำรที่จะเก็บอำหำร ไวใ้ ห้นำนที่สุด ไม่ให้เน่ำเสีย สำเหตุที่สำคญั ที่ทำใหอ้ ำหำรเน่ำเสีย คือ จุลินทรีย์ กำรถนอมอำหำรยงั มีประโยชน์และมี ควำมสำคญั หลำยอยำ่ ง เช่น ช่วยบรรเทำควำมขำดแคลนอำหำร กำรเก็บรักษำ และแปรรูปอำหำรใน ช่วงสงครำม กำรเกิดภยั ธรรมชำติ ช่วยให้มีอำหำรไวบ้ ริโภคนอกฤดูกำล ช่วยเพิ่มมูลค่ำผลผลิตทำง กำรเกษตร ลดปัญหำผลผลิตล้นตลำด กำรถนอมอำหำร โดยกำรช่วยยบั ย้งั กำรเจริญของจุลินทรีย์ สำมำรถแบ่งได้ 6 วธิ ี ดงั น้ี 1. กำรใช้ควำมร้อน สำมำรถที่จะทำลำยจุลินทรีย์ และเอนไซม์ที่มีอยู่ใน อำหำรแตโ่ ปรตีนจะมีกำรเปลี่ยนสภำพไป 2. กำรใชค้ วำมเยน็ เป็ นกำรลดอุณหภูมิ ของอำหำรให้ลดต่ำลงกวำ่ 10˚C เพื่อ ยบั ย้งั กำรเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ทำใหช้ ะลอกำรเน่ำเสีย ยดื อำยกุ ำรเกบ็ รักษำอำหำรไดร้ ะยะหน่ึง 3. กำรทำให้แห้ง เป็ นกำรกำจดั น้ำส่วนใหญ่ ท่ีอยู่ในอำหำรออก ทำให้กำร เจริญของจุลินทรียเ์ กิดไดช้ ำ้ ลง ท้งั ยงั เป็นกำรลดอตั รำเร็วของปฏิกิริยำกำรหืนของไขมนั 4. กำรหมกั ดอง เป็ นกระบวนกำรท่ีเกิดจำกจุลินทรียไ์ ดท้ ำกำรย่อยสลำยสำร คำร์โบไฮเดรตหรือสำรอ่ืน ภำยใต้สภำวะที่มีหรือไม่มีอำกำศ ตกต่ำงจำกกำรถนอมอำหำรอื่น ท่ีตอ้ งกำรทำลำยจุลินทรียแ์ ละเอนไซมธ์ รรมชำติ

4 5. กำรใชส้ ำรเคมี มีผลยบั ย้งั กำรเน่ำเสียจำกจุลินทรีย์ สำรเคมีที่มีฤทธ์ิยบั ย้งั กำรเจริญของจุลินทรีย์ ไดแ้ ก่ เกลือ น้ำตำล กรด สำรกนั เสีย สำรกนั หืน 6. กำรใช้รังสี เป็ นกำรถนอมอำหำรที่ตอ้ งกำรหลีกเล่ียงควำมร้อน เนื่องจำก ควำมร้อน สำมำรถเปล่ียนแปลงคุณสมบตั ิ ดำ้ นประสำทสัมผสั ของอำหำรน้นั ๆ ได้ โดยรังสีชนิดท่ี แตกตวั คือ รังสีไอออไนซ์ (Ionizing Radiation) เป็ นรังสีท่ีมีช่วงคลื่นส้ันมำก สำมำรถจะยบั ย้งั กำร เจริญของจุลินทรีย์ กำรทำงำนของเอนไซม์ กำรเจริญเติบโตของไข่ และตวั อ่อนของแมลงได้ ท้งั ยงั ป้องกนั กำรงอกของผกั ผลไม้ โดยยงั คงคุณค่ำทำงโภชนำกำร เน้ือสัมผสั และรสชำติของอำหำรไดด้ ี รังสีที่ใชใ้ นกำรถนอมอำหำร จะมี 3 ชนิด คือ รังสีแกมมำ (Gamma Radiation) รังสีเอกซ์ (X-Radiation) และรังสีอิเล็กตรอนกำลงั สูง (High Speed Electron) กำรเก็บอำหำรตำมวิธีดงั กล่ำว จึงไม่เกิดกำรบูดเน่ำ ต่อมำไดค้ น้ พบวำ่ พวกจุลินทรียจ์ ะหยดุ แพร่พนั ธุ์หรือไม่เจริญเติบโตในสถำนท่ีเยน็ หรืออุณหภูมิท่ีต่ำกวำ่ ปกติ ทำใหอ้ ำหำรคงทนอยูไ่ ดน้ ำน ไม่เน่ำเสียง่ำย เพรำะวำ่ จุลินทรียไ์ มส่ ำมำรถแพร่พนั ธุ์หรือเติบโตได้ วธิ ีน้ีเรียกวำ่ วิทยำกำรทำควำม เยน็ (Refrigeration) 1.1.3 ววิ ฒั นาการของการทาความเยน็ และปรับอากาศ มีววิ ฒั นำกำรโดยใชว้ ธิ ีกำร ดงั น้ี 1. กำรเก็บอำหำร โดยกำรทำควำมเยน็ เป็นกำรเก็บอำหำรท่ีดีท่ีสุดนอกจำกจะ ไม่บูดเน่ำแลว้ ยงั คงสภำพท้งั รสและสีสันตำมธรรมชำติ 2. กำรใชน้ ้ำแข็งในธรรมชำติ เฟรดเดอริก ทิวดอร์ (Frederic Tudor) คน้ พบวำ่ น้ำแขง็ มีประโยชน์ และในปลำยปี ค.ศ. 1806 ทิวดอร์ ไดค้ ิดวธิ ีที่จะรักษำน้ำแขง็ ไวใ้ หน้ ำน โดยกำร ใชข้ ้ีเลื่อยหุ้มเป็ นฉนวนรอบกอ้ นน้ำแข็ง เพ่ือให้น้ำแข็งคงทนอยไู่ ดใ้ นระหวำ่ งที่ทำกำรส่งน้ำแข็งไป ยงั เมืองต่ำง ๆ ทว่ั โลก ชำวกรีกและโรมนั สร้ำงท่ีอำศยั โดยกำรใชห้ ิมะอดั ให้แน่นทำเป็นห้องและใช้ ฉนวนจำพวกหญำ้ หรือดินมำพอกหิมะ เพื่อป้องกนั กำรละลำยและใชเ้ ป็นท่ีเกบ็ อำหำร 3. กำรทำควำมเยน็ ในศตวรรษท่ี 19 วิศวกรชำวอเมริกนั ช่ือ จำคอบ เพอร์- คิน (Jacob Perkins) แสดงดงั รูปที่ 1-1 (ก) ไดจ้ ดทะเบียนเครื่องทำน้ำแขง็ ข้ึนเป็ นคร้ังแรก โดยเป็ น ระบบท่ีใชก้ ำลงั อดั แสดงดงั รูปท่ี 1-1 (ข) ซ่ึงประเทศองั กฤษ เป็นผจู้ ดลิขสิทธ์ิใหใ้ นปี ค.ศ. 1834 ซ่ึงในรูปท่ี 1-1 (ข) เคร่ืองทำน้ำแขง็ ในระบบที่ใชก้ ำลงั อดั จะประกอบดว้ ย เครื่องอดั หรือ คอมเพรสเซอร์ทำงำนโดยอำศยั มือโยก เคร่ืองควบแน่นหรือคอนเดนเซอร์ เป็ นชนิดท่ีระบำยควำม- ร้อนดว้ ยน้ำตวั ควบคุมสำรทำควำมเยน็ โดยใช้น้ำหนกั ถ่วง และตวั อีวำโปเรเตอร์ที่จุ่มลงไปในน้ำท่ีจะ ทำควำมเยน็ หรือน้ำที่จะทำน้ำแขง็ ภำยในระบบเคร่ืองเยน็ ใชอ้ ีเธอร์ (Ether) เป็นสำรทำควำมเยน็

5 เคร่ืองอดั คอนเดนเซอร์ อีวำโปเรเตอร์ ตวั ควบคุมสำรทำควำมเยน็ (ก) เคร่ืองทำน้ำแขง็ ของ จำคอบ เพอร์คิน (ข) เคร่ืองทำน้ำแขง็ ระบบท่ีใชก้ ำลงั อดั รูปที่ 1-1 เคร่ืองทำน้ำแขง็ ที่มำ : เคร่ืองทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ 1 (เฉลิมรัตน์ ชมพูประเภท. 2553 : 8) และ http:// www.singhasquare.com /academy/news/12186 ในช่วงระหวำ่ งสงครำมกลำงเมืองของสหรัฐ เฟอร์ดินำนด์ แคร์ (Ferdinand Carre) วิศวกร ชำวฝรั่งเศสแสดงดงั รูปท่ี 1-2 (ก) โดยไดน้ ำระบบเคร่ืองทำควำมเยน็ แบบดูดซึม (Absorption Type System) มำใช้ โดยกล่ำวว่ำ ระบบเคร่ืองทำควำมเยน็ ท่ีมนุษยส์ ร้ำงข้ึนน้ัน มีควำมจำเป็ นมำกในกำร ดำรงชีวิต เพรำะน้ำแข็งท่ีขนส่งมำจำกข้วั โลกเหนือ ไม่สำมำรถทำไดใ้ นเวลำน้ี แคร์ จึงได้ใช้ระบบ เคร่ืองทำควำมเย็นแบบดูดซึม ซ่ึงประกอบด้วย อีวำโปเรเตอร์ คอนเดนเซอร์ ตวั จ่ำยสำรทำควำมเย็น เครื่องอัดและตัวดูดซึม ซ่ึงในระบบเครื่องทำควำมเย็นชนิดน้ี ถูกออกแบบโดยใช้แอมโมเนีย เป็นสำรทำควำมเยน็ เคร่ืองทำน้ำแขง็ ของแคร์ แสดงดงั รูปท่ี 1-2 (ข) (ก) เฟอร์ดินำนด์ แคร์ (ข) เครื่องทำน้ำแขง็ ของ แคร์ รูปท่ี 1-2 ระบบเครื่องทำควำมเยน็ แบบดูดซึม ของ เฟอร์ดินำนด์ แคร์ ท่ีมำ : http://www.thailandindustry.com/guru/view.php?id=12493&section=9

6 ในปี ค.ศ. 1890 เคร่ืองทำควำมเยน็ ของ เดอร์ ลำ เวอร์ค (De La Vergne) แสดงดงั รูปท่ี 1-3 ไดผ้ ลิตออกสู่ตลำดโดยคอมเพรสเซอร์ทำงำนดว้ ยระบบไอน้ำ สำมำรถทำงำนไดถ้ ึง 50 รอบต่อนำที ทำควำมเยน็ ไดถ้ ึง 220 ตนั (1 ตนั ควำมเยน็ ดูดรับควำมร้อนได้ 12,000 BTU/h) รูปท่ี 1-3 เคร่ืองทำควำมเยน็ ของ เดอร์ ลำ เวอร์ค ท่ีมำ : http://www.smokstak.com/gallery/showimage.php?i=7425&c= 4. กำรทำควำมเยน็ ตน้ ศตวรรษที่ 20 ในปี ค.ศ. 1911 ไดผ้ ลิตคอมเพรสเซอร์ท่ี มีควำมเร็วสูง ระหว่ำง 100 ถึง 900 รอบต่อนำที ในปี ค.ศ. 1915 สร้ำงระบบเคร่ืองทำควำมเยน็ ท่ีใช้ คอมเพรสเซอร์ 2 ชุด และในปี ค.ศ. 1940 มีผูค้ ิดระบบเครื่องทำควำมเยน็ ชนิดท่ีใช้คอมเพรสเซอร์ แบบโรตำร่ีข้ึน เริ่มใชแ้ พร่หลำยในระหวำ่ งสงครำมโลกคร้ังที่ 2 5. วิวฒั นำกำรตูเ้ ยน็ ตูแ้ ช่ ที่ใชใ้ นครัวเรือน เริ่มทำกำรผลิตออกสู่ตลำดใน คร้ังแรกเมื่อปี ค.ศ. 1910 และ เจ เอ็ม ลำเซน (J.M. Larsen)ไดผ้ ลิตตูเ้ ยน็ ท่ีทำงำนโดยอำศยั แรงคนท่ี เป็ นแบบคนั โยก ต่อมำในปี ค.ศ. 1918 บริษทั เคลวเิ นเตอร์ เป็ นบริษทั แรกท่ีไดผ้ ลิตตูเ้ ยน็ อตั โนมตั ิ ออกสู่ตลำด บริษทั เยนเนอรัลอีเล็กตริก ซ่ึงเดิมผลิตแต่เครื่องเสียง ได้ใช้เวลำทดสอบเก่ียวกับระบบ เครื่องเยน็ เป็ นเวลำ 11 ปี จึงผลิตตูเ้ ยน็ ชนิดท่ีใชค้ อมเพรสเซอร์แบบเชื่อมปิ ดสนิท ออกจำหน่ำยในปี ค.ศ. 1926 บริษทั อีเล็กโทรลกั ซ์ เป็ นบริษทั แรกผลิตตูเ้ ยน็ น้ำมนั ก๊ำด แสดงดงั รูปท่ี 1-4 และใช้ระบบ เคร่ืองทำควำมเยน็ แบบดูดซึม ในขณะเดียวกนั ไดผ้ ลิตเคร่ืองปรับอำกำศ ออกจำหน่ำยในปี ค.ศ. 1927

7 ข) รูปดำ้ นล่ำงของตูเ้ ยน็ น้ำมนั ก๊ำด (ก) รูปดำ้ นหนำ้ ของตูเ้ ยน็ น้ำมนั กำ๊ ด (ค) รูปดำ้ นหลงั ของตูเ้ ยน็ น้ำมนั กำ๊ ด รูปท่ี 1-4 ตูเ้ ยน็ น้ำมนั ก๊ำด ที่มำ : http://thaiboran.com/index.php?topic=510.0 6. กำรกำเนิดโรงงำนผลิตน้ำแข็งแห่งแรกในประเทศไทย เกิดข้ึนในปี พ.ศ. 2448 ในสมยั รัชกำลท่ี 5 พระยำภกั ดีนรเศรษฐ หรือ นำยเลิศ เศรษฐบุตร แสดงดงั รูปท่ี 1-5 ไดเ้ ริ่ม กิจกำรโรงน้ำแข็ง ถือเป็ นโรงน้ำแขง็ แห่งแรกของไทย ต้งั ข้ึนท่ีสะพำนเหล็กล่ำง ถนนเจริญกรุง ชื่อ วำ่ น้ำแขง็ สยำม แต่เป็นท่ีรู้จกั ในชื่อ โรงน้ำแขง็ นำยเลิศ รูปที่ 1-5 พระยำภกั ดีนรเศรษฐ หรือ นำยเลิศ เศรษฐบุตร ท่ีมำ: http://www.bloggang.com/mainblog.php?id=kanichikoong&month

8 1.1.4 ความหมายของการทาความเยน็ และปรับอากาศ 1. ปรับอุณหภูมิ (Temperature) คือ ระบบเคร่ืองทำควำมเย็น ที่ต้องปรับ อุณหภูมิใหเ้ หมำะกบั ร่ำงกำยคน คือประมำณ 72˚F ซ่ึงอุณหภูมิของร่ำงกำยคนประมำณ 98.6˚F 2. ปรับควำมช้ืน (Humidity) คือ กำรปรับสภำพของควำมช้ืน ของอำกำศใน- ห้อง ควำมช้ืนมีหน่วยวดั เป็ นเปอร์เซ็นต์ เรียกว่ำ ควำมช้ืนสัมพทั ธ์ (Relative Humidity) ควำมช้ืน สัมพทั ธ์ที่เหมำะสมกบั ร่ำงกำยคนจะมีคำ่ ประมำณ 50-55 เปอร์เซ็นต์ 3. เคร่ืองกรองอำกำศ (Air Filter) เป็ นกำรกรองอำกำศให้สะอำด โดยกำรใช้ ฟิ ลเตอร์หรือเคร่ืองมือทำงไฟฟ้ำสำหรับกรองอำกำศ 4. ระบบกำรถ่ำยเทของอำกำศ (Ventilation) คือ กำรถ่ำยเทอำกำศดีเขำ้ ภำยใน ห้องและดูดอำกำศเสียออกนอกห้อง ตวั อย่ำงเช่น เคร่ืองปรับอำกำศแบบหน้ำต่ำง จะมีป่ ุมสำหรับเปิ ด และปิ ดท่ีดำ้ นหนำ้ ของเครื่อง ถำ้ ตอ้ งกำรใหอ้ ำกำศภำยนอกเขำ้ มำกเ็ ปิ ดป่ ุมถ่ำยเทของอำกำศ ซ่ึงป่ ุมน้ี จะไปดึงให้หนำ้ ต่ำงเล็ก ๆ ที่ก้นั ระหวำ่ งอำกำศภำยนอกและภำยในเปิ ด เพื่อให้อำกำศภำยนอกเขำ้ มำภำยใน กำรดูดเอำอำกำศออก กบั กำรเปิ ดให้อำกำศเขำ้ จะตอ้ งสมดุลกนั ถำ้ ดูดอำกำศออกมำกกวำ่ อำกำศเขำ้ แรงดนั ของอำกำศภำยในห้องจะน้อยกวำ่ แรงดนั ภำยนอก เรียกวำ่ แรงดนั ลบ แบบน้ีไม่ดี เพรำะทำให้อำกำศร้อนภำยนอก แทรกซึมเขำ้ มำภำยในห้อง และจะเพ่ิมโหลดให้กบั ห้อง ซ่ึงเป็ น อนั ตรำยต่อร่ำงกำย ถำ้ ปล่อยให้อำกำศเขำ้ มีปริมำณมำกกวำ่ อำกำศท่ีดูดออก เรียกวำ่ แรงดนั บวก แบบน้ีอำกำศภำยในหอ้ งดีกวำ่ ป่ ุมเปิ ด-ปิ ดอำกำศเขำ้ -ออกของเครื่องปรับอำกำศแบบหนำ้ ต่ำง แสดง ดงั รูปท่ี 1-6 (ก) (ข) เครื่องปรับอำกำศ ป่ มุ เปิ ด-ปิ ด อำกำศเขำ้ -ออก แบบหนำ้ ต่ำง (ค) (ง) กรณีปิ ด กรณีเปิ ด ช่องอำกำศเขำ้ ช่องอำกำศเขำ้ รูปที่ 1-6 ป่ ุมเปิ ด-ปิ ดอำกำศเขำ้ -ออกของเครื่องปรับอำกำศแบบหนำ้ ต่ำง

9 5. ระบบส่งแรงลม คือ ระบบส่งลมเย็นออกมำยงั ห้องที่ตอ้ งกำรจะให้เยน็ อำจทำไดโ้ ดยส่งโดยตรง เช่น เครื่องปรับอำกำศแบบติดหนำ้ ต่ำง ให้อีวำโปเรเตอร์อยูภ่ ำยในหอ้ ง และคอนเดนเซอร์ยื่นออกไปภำยนอกห้อง ส่วนเครื่องปรับอำกำศแบบตูต้ ้งั ให้อีวำโปเรเตอร์อยู่- ภำยในหอ้ งและคอนเดนเซอร์ติดต้งั อยภู่ ำยนอกอำคำร 1.1.5 กฎของการทาความเยน็ มีดงั ต่อไปน้ี 1. ของเหลวจะดูดควำมร้อน ขณะที่ตวั มนั เองเปลี่ยนสถำนะจำกของเหลวไป เป็นแก๊สและคำยควำมร้อน เม่ือตวั มนั เองเปล่ียนสถำนะจำกแก๊สไปเป็นของเหลว 2. อุณหภูมิขณะเปล่ียนสภำวะจะคงท่ี แต่อุณหภูมิน้ีเปล่ียนไปตำมแรงดนั 3. ควำมร้อนจะเคลื่อนท่ีจำกสิ่งท่ีมีอุณหภูมิสูงกวำ่ ไปส่ิงท่ีอุณหภูมิต่ำกวำ่ 4. วสั ดุท่ีใช้สำหรับส่วนท่ีทำควำมเยน็ และส่วนท่ีกลน่ั ตวั ตอ้ งมีคุณสมบตั ิ เป็นตวั นำควำมร้อนท่ีดี 5. พลงั งำนควำมร้อนและพลงั รูปอ่ืน ๆ สำมำรถปรับเปลี่ยนกนั ได้ 1.2 ความรู้พืน้ ฐานในงานเครื่องทาความเยน็ และปรับอากาศ 1.2.1 ความร้อน เป็ นพลงั งำนอยำ่ งหน่ึง สำมำรถท่ีจะทำงำนและอำจจะเปล่ียนแปลงเป็ น พลงั งำนในรูปอื่นได้ ควำมร้อนจะถ่ำยเทจำกสสำรที่มีอุณหภูมิสูงกว่ำ ไปยงั สสำรซ่ึงมีอุณหภูมิ ท่ีต่ำกวำ่ จนกระทง่ั อุณหภูมิของสสำรน้นั เท่ำกนั ก็จะหยุดกำรถ่ำยเท ในสสำรทุกชนิดจะประกอบ ไปดว้ ยโมเลกุลหลำยโมเลกุล โดยแต่ละโมเลกุล จะมีกำรเคลื่อนตวั อยูต่ ลอดเวลำ ทำให้เกิดควำมร้อน ข้ึนในสสำรน้นั ๆ ควำมร้อนมำกหรือนอ้ ย อยูท่ ่ีควำมเขม้ ขน้ ของควำมร้อนหรืออุณหภูมิ ควำมร้อน แบง่ ออกไดเ้ ป็น 3 ชนิด คือ 1. ควำมร้อนสัมผสั (Sensible Heat) คือ ควำมร้อนจำนวนหน่ึงท่ีให้กบั สสำร แลว้ จะทำให้สสำรน้นั มีอุณหภูมิทีเปลี่ยนแปลงไป เช่น น้ำในภำชนะหน่ึงมีอุณหภูมิ 70˚F เมื่อให้ ควำมร้อนแลว้ ทำให้น้ำน้นั มีอุณหภูมิ 90˚F เพ่ิมข้ึนจำกเดิม 20˚F อุณหภูมิท่ีเพ่ิมข้ึนน้ีเกิดจำกควำมร้อน สมั ผสั 2. ควำมร้อนจำเพำะ (Specific Heat) คือ ควำมร้อนท่ีทำให้สสำรหนัก 1 ปอนดม์ ีอุณหภูมิเพิม่ ข้ึนหรือลดลง 1˚F ซ่ึงเรียกควำมร้อนน้ีวำ่ ควำมร้อนจำเพำะ เช่น น้ำมีคำ่ ควำมร้อน จำเพำะเท่ำกบั 1 หมำยควำมวำ่ น้ำ 1 ปอนด์ (lb) ใหค้ วำมร้อนแก่น้ำ จนอุณหภูมิของน้ำเพิ่มข้ึน 1˚F เรียกวำ่ น้ำมีคำ่ ควำมร้อนจำเพำะเทำ่ กบั 1 สสำรแต่ละชนิดจะมีคำ่ ควำมร้อนจำเพำะที่แตกต่ำงกนั ไป 3. ควำมร้อนแฝง (Latent Heat) คือ ควำมร้อนที่ทำให้สสำร เปล่ียนสถำนะ แต่มีอุณหภูมิเท่ำเดิมไม่เปล่ียนแปลง กำรเปลี่ยนสถำนะของสสำร เช่น น้ำเดือดจนกลำยเป็ นไอหรือ

10 ไอน้ำกลนั่ ตวั เป็ นของเหลว ใชค้ วำมร้อนแฝงของกำรกลำยเป็ นไอ ส่วนควำมร้อนแฝงของกำรหลอม- ละลำย ไดแ้ ก่ ควำมร้อนที่ให้แก่สสำร แลว้ ทำให้เปล่ียนสถำนะเป็ นของเหลว โดยอุณหภูมิไม่ เปลี่ยนแปลง คำ่ ควำมร้อนแฝงของสสำรต่ำงชนิด แสดงดงั ตำรำงที่ 1-1 ควำมร้อนแฝงมี 5 ลกั ษณะ คือ (1) ควำมร้อนแฝงของกำรกลำยเป็ นไอ (Latent Heat of Vapori- zation) เป็ นค่ำควำมร้อนท่ีเพ่ิมให้กับของเหลว เพื่อให้ของเหลวน้ันกลำยเป็ นไอ โดยที่อุณหภูมิ ไม่เปล่ียนแปลง มีค่ำเท่ำกบั 970 BTU/lb (2) ควำมร้อนแฝงของกำรควบแน่น (Latent Heat of Condensation) เป็ นค่ำควำมร้อนท่ีต้องดึงออกจำกไอ เพ่ือให้ไอน้ันเปล่ียนสถำนะเป็ นของเหลว โดยที่อุณหภูมิ ไมเ่ ปลี่ยนแปลง มีคำ่ เท่ำกบั 970 BTU/lb (3) ควำมร้อนแฝงของกำรหลอมละลำย (Latent Heat of Melting) เป็นค่ำของควำมร้อนจำนวนหน่ึง ที่ตอ้ งเพ่ิมใหก้ บั ของแขง็ ที่มีอุณหภูมิถึงจุดหลอมละลำยแลว้ แต่ยงั ไม่ ละลำย ซ่ึงตอ้ งกำรปริมำณควำมร้อนแฝงจำนวนหน่ึงไปทำใหม้ นั ละลำย โดยอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง (4) ควำมร้อนแฝงของน้ำแข็ง (Latent Heat of Fusion) เป็ นค่ำควำม- ร้อนท่ีจะตอ้ งพำออกจำกน้ำท่ีอุณหภูมิ 32˚F ซ่ึงพร้อมจะเป็ นน้ำแขง็ ถำ้ ไม่พำเอำควำมร้อนแฝงออก 144 BTU/lb น้ำจะไม่เป็นน้ำแขง็ และน้ำแขง็ น้ีอุณหภูมิจะคงเดิม คือ 32 ˚F (5) ควำมร้อนแฝงของกำรระเหิด (Latent Heat of Sublimation) เป็ นค่ำควำมร้อนท่ีเพ่ิมให้กบั วตั ถุ เพ่ือให้วตั ถุน้นั เปล่ียนสภำพจำกของแข็งเป็ นไอหรือแก๊ส โดยไม่- ตอ้ งเป็ นของเหลวก่อน เช่น กำรระเหิดของน้ำแข็งแห้ง ค่ำควำมร้อนของกำรระเหิด มีค่ำเท่ำกบั ผลรวมของควำมร้อนแฝงของกำรหลอมละลำยกบั ควำมร้อนแฝงของกำรกลำยเป็นไอ ตารางท่ี 1-1 แสดงคำ่ ควำมร้อนแฝงของสสำรตำ่ งชนิด สสาร ความร้อนแฝงของนา้ แข็ง ความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ และการหลอมละลาย และการควบแน่น 1. น้ำ 144 BTU/lb 970.40 BTU/lb ที่ 212˚F 2. R-12 - 8.20 BTU/lb ที่ 5˚F 3. R-22 - 93.20 BTU/lb ที่ 5˚F 4. R-40 - 178.50 BTU/lb ท่ี 5˚F 5. R-502 - 68.96 BTU/lb ที่ 5˚F 6 R-717 - 565.00 BTU/lb ท่ี 5˚F ที่มำ : เคร่ืองทำควำมเยน็ และเครื่องปรับอำกำศรถยนต์ (สนอง อิ่มเอม. 2547 : 137)

11 ตวั อย่าง เช่น น้ำแขง็ 1 lb อุณหภูมิ 32˚F ถำ้ จะใหค้ วำมร้อนแก่น้ำแขง็ น้นั เพม่ิ ข้ึนอีก 144 BTU น้ำแข็งกลำยเป็ นน้ำ 32˚F ทนั ที หรือน้ำร้อนที่อุณหภูมิ 212˚F หนกั 1 lb ถำ้ หำกเพ่ิมควำมร้อน ใหน้ ้ำอีก 970 BTU น้ำกลำยเป็นไอที่ 212˚F สูตรที่ใชใ้ นกำรคำนวณหำค่ำควำมร้อนแฝง มีดงั น้ี สูตร Q = mL …(1-1) เม่ือ Q = ปริมำณควำมร้อน หน่วย BTU m = น้ำหนกั ของสสำร หน่วย lb L = ค่ำควำมร้อนแฝง หน่วย BTU/lb ตัวอย่างท่ี 1.1 ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อนเท่ำไร ในกำรเปล่ียนน้ำแขง็ ที่หนกั 5 lb อุณหภูมิ 32˚F ให้ ละลำยกลำยเป็ นน้ ำหมดท่ีอุณหภูมิเดียวกนั วิธีทา จำกตำรำงท่ี 1-1 ควำมร้อนแฝงของน้ำแข็งและกำรหลอมละลำย มีค่ำเท่ำกบั 144 BTU/lb จำก Q = mL แทนคำ่ Q = 5 lb × 144 BTU/lb ดงั น้นั Q = 720 BTU ตอบ ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อน 720 BTU ในกำรเปลี่ยนน้ำแขง็ หนกั 5 lb อุณหภูมิ 32˚F ให้ ละลำยกลำยเป็ นน้ ำหมดท่ีอุณหภูมิเดียวกนั 1.2.2 การถ่ายเทความร้อน คือ กำรเคล่ือนท่ีของควำมร้อน จำกที่หน่ึงไปอีกท่ีหน่ึงซ่ึง ควำมร้อนจะไหลจำกจุดท่ีมีอุณหภูมิสูงกว่ำ ไปหำจุดที่มีอุณหภูมิต่ำกว่ำ โดยถ่ำยเทควำมร้อน จนกระทงั่ อุณหภูมิของสสำรน้นั เท่ำกนั กำรถ่ำยเทควำมร้อน แสดงดงั รูปท่ี 1-7 มี 3 วธิ ี คือ 1. กำรนำควำมร้อน (Thermal Conduction) เป็ นกำรเคล่ือนที่ของควำมร้อน โดยท่ีส่งผำ่ นจำกโมเลกุลหน่ึงไปอีกโมเลกลุ หน่ึงท่ีมีอุณหภูมินอ้ ยกวำ่ ภำยในสสำรชิ้นเดียวกนั ทำให้ โมเลกุลขำ้ งเคียงเร่ิมร้อนข้ึน 2. กำรพำควำมร้อน (Thermal Convection) ส่วนมำกก็จะพบในของเหลว และแก๊สเท่ำน้นั เพรำะโมเลกุลของของเหลวและแก๊สสำมำรถเคลื่อนที่ไดง้ ่ำย สำมำรถพำเอำควำม- ร้อนติดไปดว้ ย ส่วนโมเลกลุ ของของแขง็ ไมอ่ ำจเคลื่อนท่ีได้ จึงไมส่ ำมำรถพำควำมร้อนได้

12 3. กำรแผ่รังสีควำมร้อน (Thermal Radiation) จะอยูใ่ นรูปของคลื่นควำม- ร้อน เช่นเดียวกบั แสง ที่เดินทำงในรูปแบบของคลื่นแสง คล่ืนควำมร้อนสำมำรถผ่ำนไดแ้ มใ้ น สุญญำกำศ ไดแ้ ก่ แสงอำทิตยท์ ี่ส่องมำยงั โลก กำรนำควำมร้อน กำรพำควำมร้อน กำรแผร่ ังสีควำมร้อน รูปท่ี 1-7 กำรถ่ำยเทควำมร้อน ที่มำ : http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/3/science/physics/index1.htm 1.2.3 ปริมาณความร้อน คือ จำนวนของควำมร้อน ท่ีมีอยู่ในสสำร จะมีมำกหรือน้อย ข้ึนอยู่กบั ตวั แปร 3 ประกำร คือ น้ำหนักของสสำร ควำมร้อนจำเพำะของสสำร และอุณหภูมิท่ี เปล่ียนไป สำมำรถเขียนเป็นสมกำรไดด้ งั น้ี ปริมำณควำมร้อน = น้ำหนกั ของสสำร × ควำมร้อนจำเพำะ × อุณหภูมิที่ปลี่ยนไป สูตร Q = mst … (1-2) เม่ือ Q = ปริมำณควำมร้อนในสสำร หน่วย BTU m = น้ำหนกั ของสสำร หน่วย lb s = ควำมร้อนจำเพำะของสสำร หน่วย BTU/lb/˚F t = อุณหภูมิแตกตำ่ งที่เปลี่ยนไป หน่วย˚F ตัวอย่างที่ 1.2 ถำ้ ตอ้ งกำรทำน้ำที่อุณหภูมิ 70˚F ให้มีอุณหภูมิเพ่ิมข้ึนเป็ น 90˚F โดยที่ควำมร้อน จำเพำะของน้ำมีคำ่ เทำ่ กบั 1 BTU/lb/˚F จะตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อนเทำ่ ไร เม่ือน้ำมีน้ำหนกั ก. น้ำหนกั น้ำ 5 lb ข. น้ำหนกั น้ำ 10 lb วธิ ีทา ก. น้ำหนกั น้ำ 5 lb จำก Q = mst แทนคำ่ Q = 5 lb × 1 BTU/lb/˚F × (90 - 70)˚F

13 ดงั น้นั Q = 100 BTU ตอบ ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อน 100 BTU ในกำรใหค้ วำมร้อนกบั น้ำจำนวน 5 lb อุณหภูมิ 70˚F ใหม้ ีอุณหภูมิเพ่มิ ข้ึนเป็น 90˚F วธิ ีทา ข. น้ำหนกั น้ำ 10 lb จำกสูตร Q = mst แทนค่ำ Q = 10 lb × 1 BTU/lb/˚F × (90 - 70)˚F ดงั น้นั Q = 200 BTU ตอบ ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อน 200 BTU ตัวอย่างที่ 1.3 ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อนเท่ำไร เพื่อละลำยน้ำแขง็ ซ่ึงหนกั 1 lb อุณหภูมิ 32˚F ให้ กลำยเป็นไอน้ำท่ีอุณหภูมิ 212˚F วธิ ีทา ตอนที่ 1 ทำน้ำแขง็ 1 lb 32˚F ใหเ้ ป็นน้ำ 1 lb 32˚F จำกสูตร Q = mL แทนค่ำ Q = 1 lb × 144 BTU/lb ดงั น้นั Q = 144 BTU ตอนที่ 2 ทำน้ำ 1 ปอนด์ 32˚F ใหเ้ ป็นน้ำ 1 lb 212˚F จำกสูตร Q = mst แทนคำ่ Q = 1 lb × 1 BTU/lb/˚F × (212 - 32)˚F ดงั น้นั Q = 180 BTU ตอนที่ 3 ทำน้ำ 1 lb 212˚F ใหเ้ ป็นไอน้ำที่อุณหภูมิ 212˚F จำกสูตร Q = mL แทนค่ำ Q = 1 lb × 970˚F Q = 970 BTU ดงั น้นั Q = 144 + 180 + 970 ความร้อนรวม = 1,294 BTU ตอบ ตอ้ งใช้ปริมำณควำมร้อน 1,294 BTU เพ่ือละลำยน้ำแข็งกอ้ นหน่ึง ซ่ึงน้ำหนัก 1 lb อุณหภูมิ 32˚F ใหก้ ลำยเป็นไอน้ำท่ีอุณหภูมิ 212˚F

14 1.2.4 อุณหภูมิ คือ ระดบั ควำมร้อนของส่ิงของ หรือสสำร เป็ นควำมเข็มขน้ ของควำม ร้อนที่อยใู่ นสสำรน้นั สำหรับกำรวดั อุณหภูมิ คือ กำรวดั ว่ำสภำวะควำมร้อนของสสำรน้นั มีมำกน้อย เท่ำไร โดยใช้อุปกรณ์ วดั หำระดบั ควำมร้อน ท่ีเรียกว่ำ เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer) เมื่อตอ้ งกำร ทรำบค่ำระดบั ควำมร้อนในสสำรใด ตอ้ งนำส่วนรับควำมรู้สึก หรือกระเปำะของเทอร์โมมิเตอร์สัมผสั กบั สสำร จะทรำบค่ำท่ีวดั ไดเ้ ป็ นค่ำบนสเกล เช่น สเกลองศำฟำเรนไฮต์ สเกลองศำแรงคิน สเกล องศำเซลเซียส และสเกลองศำเคลวนิ การเปรียบเทยี บความสัมพนั ธ์ระหว่างอณุ หภูมิหน่วยต่าง ๆ 1. เทอร์โมมิเตอร์แบบฟำเรนไฮต์ ได้แบ่งสเกล ออกเป็ นขีดละ 1 องศำโดย กำหนดจุดเยือกแขง็ อยทู่ ี่อุณหภูมิ 32˚F และจุดเดือดอยทู่ ่ีอุณหภูมิ 212˚F คิดเป็นช่วงสเกลระหวำ่ งจุด เยือกแข็งกบั จุดเดือดห่ำงกนั 180 ขีด และกำหนดอุณหภูมิ 0 องศำสัมบูรณ์อยู่ท่ี -460˚F แสดงดังรูป ท่ี 1-8 (ก) 2. เทอร์โมมิเตอร์แบบแรงคิน แบ่งสเกลเป็ นขีดละ 1 องศำ โดยกำหนดจุด เยอื กแข็งที่อุณหภูมิ 492˚R และจุดเดือดอยทู่ ี่อุณหภูมิ 672˚R ซ่ึงคิดเป็ นช่วงสเกลระหวำ่ งจุดเยือกแขง็ กบั จุดเดือดห่ำงกนั 180 ขีด และกำหนดอุณหภูมิ 0 องศำสัมบูรณ์อยทู่ ่ี 0˚R แสดงดงั รูปที่ 1-8 (ก) 3. เทอร์โมมิเตอร์แบบเซลเซียส แบ่งสเกล ออกเป็ นขีดละ 1 องศำ โดยได้ กำหนดใหจ้ ุดเยอื กแขง็ อยทู่ ี่อุณหภูมิ 0˚C และจุดเดือดอยทู่ ่ีอุณหภูมิ 100˚C และอุณหภูมิ 0 องศำสมั บูรณ์ อยทู่ ี่ -273˚C แสดงดงั รูปที่ 1-8 (ข) 4. เทอร์โมมิเตอร์แบบเคลวิน ไดม้ ีกำรแบ่งสเกลออกเป็ นขีดละ 1 องศำ โดย กำหนดให้จุดเยือกแข็งอยูท่ ่ีอุณหภูมิ 273˚K และจุดเดือดอยูท่ ่ี อุณหภูมิ 373˚K และอุณหภูมิ 0 องศำ สัมบูรณ์อยทู่ ี่ 0˚K แสดงดงั รูปท่ี 1-8 (ข) จำกรูปที่ 1-8 สังเกตเห็นว่ำสเกลของ ˚F ต่ำงกบั ˚R อยู่ 460 ขีด ดงั น้ัน จึงสรุปเป็ นสูตร ในกำรคำนวณหำคำ่ กำรเปลี่ยนมำตรำวดั อุณหภูมิระหวำ่ ง ˚F กบั ˚R ไดด้ งั น้ี สูตร R = 460 + F …(1-3) เมื่อ R = องศำแรงคิน F = องศำฟำเรนไฮต์

15 ฟำเรนไฮต์ (˚F) แรงคิน (˚R) เซลเซียส (˚C) เคลวนิ (˚K) จุดเดือด 212˚F 672˚R 100˚C 373˚K จุดเยอื กแขง็ 32˚F 492˚R 0˚C 273˚K 0˚F 4˚6R0˚R ศูนยอ์ งศำสมั บูรณ์ -460˚F 0˚R -273˚C 0˚K (ก) เปรียบเทียบสเกลวำ่ งระหวำ่ ง ˚F กบั ˚R (ข) เปรียบเทียบสเกลระหวำ่ ง ˚C กบั ˚K (ก) รูปที่ 1-8 กำรเปรียบเทียบสเกลระหวำ่ งอุณหภูมิหน่วยตำ่ ง ๆ ท่ีมำ : http://mte.kmutt.ac.th/elearning/themodanamic/web1/1_8.htm ตวั อย่างท่ี 1.4 จงเปลี่ยนมำตรำวดั อุณหภูมิ 76˚F ใหเ้ ป็นมำตรำวดั อุณหภูมิแบบ ˚R วธิ ีทา จำกสูตร R = 460 + F แทนค่ำ R = 460 + 76 ดงั น้นั R = 536 ตอบ ท่ีอุณหภูมิ 76 ˚F ทำให้เป็นมำตรำวดั อุณหภูมิแบบ ˚R ไดค้ ่ำอยทู่ ่ี 536˚R จำกรูป 1-8 (ข) สังเกตไดว้ ่ำ สเกลของ ˚C ต่ำงกบั ˚K อยู่ 273 ขีด ดงั น้ัน จึงสรุปสูตร ในกำรคำนวณหำคำ่ กำรเปล่ียนมำตรำวดั อุณหภูมิระหวำ่ ง ˚C กบั ˚K ไดด้ งั น้ี สูตร K = 273 + C …(1-4)

16 เม่ือ K = องศำเคลวนิ C = องศำเซลเซียส ตัวอย่างที่ 1.5 อุณหภูมิของอีวำโปเรเตอร์ในตูเ้ ยน็ มีอุณหภูมิ -18˚C คิดเป็ น ˚K ไดเ้ ทำ่ ไร วธิ ีทา จำกสูตร K = 273 + C แทนคำ่ K = 273 + (-18) ดงั น้นั K = 255 ตอบ อุณหภูมิของอีวำโปเรเตอร์ในตูเ้ ยน็ มีอุณหภูมิ -18˚C คิดเป็น 255˚K จำกรูป 1-8 (ก) และ (ข) แสดงเทอร์โมมิเตอร์แบบเซลเซียส กบั แบบฟำเรนไฮต์ สังเกตวำ่ สเกลของ ˚C ระหว่ำงจุดเยือกแข็ง กบั จุดเดือดแบ่งออกเป็ น 100 ขีด และสเกลของ ˚F ระหว่ำงจุด เยอื กแขง็ กบั จุดเดือดแบง่ เป็น 180 ขีด ดงั น้นั จึงสรุปเป็นสูตร ในกำรคำนวณหำค่ำกำรเปล่ียนมำตรฐำนวดั อุณหภูมิ ระหวำ่ ง ˚C กบั ˚F ไดด้ งั น้ี สูตร C5 = (F9-32) …(1-5) ตวั อย่างท่ี 1.6 อุณหภูมิของอีวำโปเรเตอร์หอ้ งเยน็ วดั ได้ -40˚F คิดเป็นมำตรำวดั ˚C ไดเ้ ท่ำไร วธิ ีทา C5 = (F9-32) จำกสูตร แทนค่ำ C5 = (-409-32) C= (-792) × 5 ดงั น้นั C = -40˚C ตอบ อุณหภูมิของอีวำโปเรเตอร์หอ้ งเยน็ วดั ได้ -40˚F คิดเป็นมำตรำวดั ˚C จะได้ -40˚C ตัวอย่างที่ 1.7 จงเปลี่ยนมำตรำวดั อุณหภูมิ 9˚K ให้เป็นมำตรำวดั อุณหภูมิแบบ ˚R วธิ ีทา ตอนท่ี 1 เปล่ียน ˚K ใหเ้ ป็น ˚C จำกสูตร K = 273 + C C = K - 273 แทนค่ำ C = 9 - 273 ดงั น้นั C = -264

17 ตอนที่ 2 เปลี่ยน˚C ใหเ้ ป็ น ˚F (F9-32) จำกสูตร C5 = (95C) + 32 9(-2654) + 32 กลบั สูตร F = -443.20 แทนคำ่ F = ดงั น้นั F = ตอนท่ี 3 เปลี่ยน ˚F ให้เป็น ˚R จำกสูตร R = 460 + F แทนค่ำ R = 460 + (-443.20) ดงั น้นั R = 16.80 ตอบ เปล่ียนมำตรำวดั อุณหภูมิ 9˚K ใหเ้ ป็ นมำตรำวดั อุณหภูมิแบบ ˚R จะได้ 16.80˚C 1.2.5 การเปลย่ี นแปลงสถานะของสสาร สสำรโดยทวั่ ไปแบ่งได้ 3 สถำนะ คือ ของแข็ง (Solid) ของเหลว (Liquid) และแก๊ส (Gas) สถำนะตำ่ ง ๆ ของสสำร สำมำรถเปล่ียนแปลงได้ ข้ึนอยู่ กบั อุณหภูมิ ควำมดนั ควำมร้อนท่ีมีอยูแ่ ละเปล่ียนแปลงเพ่ิมข้ึนหรือลดลง เช่น ถำ้ นำน้ำมำอยู่ ณ ควำมกดดนั บรรยำกำศเปล่ียนสถำนะเป็ นของแข็งไดถ้ ำ้ ลดอุณหภูมิลงท่ี 0˚C หรือจะเดือดกลำยเป็ น ไอได้ ที่อุณหภูมิ 100˚C แต่ถำ้ น้ำอยูใ่ นสภำพควำมกดดนั ท่ีลดลงกวำ่ บรรยำกำศ 14.7 ปอนด์ต่อ ตำรำงนิ้ว น้ำจะเดือดท่ีอุณหภูมิต่ำกวำ่ 100˚C เป็นตน้ สสำรสำมำรถเปล่ียนแปลงสถำนะได้ เช่น ของแขง็ เปล่ียนเป็นของเหลว ของเหลวเปล่ียน กลบั มำเป็ นของแข็ง ของเหลวเปล่ียนเป็ นแก๊ส และแก๊สเปลี่ยนกลบั เป็ นของเหลวได้ สถำนะของ สสำร แสดงดงั รูปที่ 1-9 ของแขง็ ของเหลว แก๊ส รูปที่ 1-9 สถำนะของสสำร ที่มำ : http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=68665

18 คุณสมบตั ิของสสำรท้งั 3 สถำนะไดแ้ ก่ 1. ของแข็ง โมเลกุลของสสำรจะจบั ยึดตวั กันแน่น เป็ นรูปทรงต่ำง ๆ เช่น เหล็ก พลำสติก ไม้ น้ำแขง็ เป็นตน้ และมีแรงกดกระทำตอ่ พ้ืนผวิ ดำ้ นล่ำงของสสำรน้นั 2. ของเหลว โมเลกุลของสสำรจะไม่จบั ยึดติดกนั แน่น สำมำรถท่ีจะเปลี่ยน รูปร่ำงไดง้ ่ำยตำมภำชนะที่บรรจุ มีแรงกดดนั กระทำต่อพ้นื ผวิ 3 ดำ้ น 3. แก๊ส โมเลกุลจะอยู่กระจดั กระจำยโดยรอบตำมภำชนะที่บรรจุ และมี แรงกดที่กระทำตอ่ พ้นื ผวิ รอบดำ้ น 1.2.6 ตันของการทาความเยน็ เป็ นหน่วยท่ีใชใ้ นกำรวดั ควำมสำมำรถของกำรทำควำม- เยน็ เป็ น BTU เช่น เคร่ืองปรับอำกำศขนำด 12,000 BTU/h หมำยควำมวำ่ เคร่ืองปรับอำกำศสำมำรถ ที่จะถ่ำยเทควำมร้อนไดช้ วั่ โมงละ 12,000 BTU ท่ีมำของตนั ควำมเยน็ เกิดจำกกำรทำละลำยน้ำแข็ง 1 ตนั (2,000 lb) หมดในเวลำ 24 ชว่ั โมง ดงั น้นั จึงสำมำรถคำนวณหำคำ่ ปริมำณควำมร้อนไดด้ งั น้ี จากสูตร Q = mL แทนคำ่ Q = 2,000 lb × 144 BTU/lb ดงั น้นั Q = 288,000 BTU/24 ชว่ั โมง อธิบำยไดว้ ่ำ ถำ้ ละลำยน้ำแข็งกอ้ นหน่ึงหนกั 2,000 lb ท่ีอุณหภูมิ 32˚F ให้กลำยเป็ นน้ำ ในเวลำ 24 ชว่ั โมง จะตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อนจำนวน 288,000 BTU หรือ 12,000 BTU/h 1.2.7 แรงดัน (Pressure) หมำยถึง แรงที่กดกระทำตอ่ พ้ืนผวิ ใดพ้ืนผวิ หน่ึง มีหน่วยเป็น น้ำหนกั ตอ่ พ้ืนท่ี เช่น ปอนดต์ ่อตำรำงนิ้ว ปอนดต์ ่อตำรำงฟุต สสำรที่อยบู่ นพ้ืนโลกท้งั หมดถูกแรงกด ของอำกำศท่ีห่อหุม้ โลก เรียกวำ่ แรงดนั บรรยำกำศ มีค่ำเท่ำกบั 14.7 ปอนดต์ ่อตำรำงนิ้ว หรือ 14.7 psi 1. แรงดนั บรรยำกำศ (Atmospheric Pressure หรือ psi) พ้ืนผิวของโลกถูก ปกคลุมและห่อหุ้มโดยรอบโลก เรียกว่ำ บรรยำกำศ ซ่ึงมีควำมหนำของบรรยำกำศประมำณ 85 กิโลเมตร เรียกว่ำ ช้นั มีโซสเฟี ยร์ ส่วนท่ีเกินจำกบรรยำกำศออกไปเป็ นอวกำศ เรำสำมำรถวดั แรง กดดนั ของบรรยำกำศ ณ ระดบั ผิวน้ำทะเลได้ 760 มิลลิเมตรปรอท หรือ 29.92 นิ้วปรอท หรือ 1.032 กิโลกรัมต่อตำรำงเซนติเมตร หรือ 14.696 psi ยง่ิ สูงจำกพ้ืนโลกข้ึนไปมำกเท่ำไร แรงกดของอำกำศ ยงิ่ ลดนอ้ ยลง มีผลท่ีทำใหเ้ กิดกำรเปลี่ยนสถำนะของของเหลว เช่น บนพ้ืนโลก ณ ควำมกดดนั 14.7 psi ตม้ น้ำกจ็ ะเดือดที่ 212˚F แต่ถำ้ ข้ึนไปบนยอดเขำที่สูงจำกจำกระดบั ผวิ น้ำทะเลข้ึนไปแรงกดของ บรรยำกำศที่กระทำต่อพ้ืนผิวจะลดลง ทำใหน้ ้ำสำมำรถเดือดไดท้ ี่อุณหภูมิต่ำกวำ่ 212˚F ในทำนอง เดียวกนั ถำ้ หำกสำมำรถลดแรงกดที่ผวิ น้ำในภำชนะบรรจุให้ลดต่ำลงโดยกำรดูดเอำอำกำศออกก็จะ

19 ทำใหเ้ ดือดท่ีอุณหภูมิต่ำกวำ่ 212˚F ไดเ้ ช่นเดียวกนั และถำ้ ยงิ่ ลดแรงกดดนั ลงมำกเท่ำใด จุดเดือดของ น้ำยง่ิ ต่ำลงมำก ดว้ ยเหตุน้ี จึงนำหลกั กำรน้ีไปประดิษฐ์เคร่ืองทำควำมเยน็ โดยใชส้ ำรทำควำมเยน็ ที่มี สภำพเป็ นของเหลว สำมำรถเดือดระเหยได้ในท่ีอุณหภูมิต่ำ นำไปถ่ำยเทควำมร้อนในระบบ บรรยำกำศท่ีหุม้ ห่อโลก แสดงดงั รูปที่ 1-10 รูปท่ี 1-10 บรรยำกำศที่หุม้ ห่อโลก ที่มำ : http://www.learners.in.th/blogs/posts/523816 2. แรงดนั สัมบูรณ์ (Absolute Pressure หรือ psia ) หมำยถึง แรงดนั ท่ีรวม เอำแรงดนั ของบรรยำกำศกบั แรงดนั ที่วดั ไดจ้ ำกเกจวดั แรงดนั เขำ้ ดว้ ยกนั เช่น เกจวดั แรงดนั อ่ำนค่ำ ได้ 50 psi แต่ควำมจริงแลว้ ไดม้ ีค่ำแรงดนั ของบรรยำกำศ 14.7 psi แฝงอยดู่ ว้ ย เพรำะเขม็ ที่เกจวดั อำ่ นแรงดนั จำก 0 ข้ึนไป ณ ตำแหน่งท่ีเกจช้ีตำแหน่ง 0 น้นั มีค่ำแรงดนั บรรยำยกำศอยูด่ ว้ ย แรงดนั สมั บูรณ์ จึงเท่ำกบั แรงดนั บรรยำกำศบวกกบั แรงดนั ที่เกจวดั ได้ แรงดนั สมั บูรณ์ แสดงดงั รูปที่ 1-11 p (นิ้วปรอท) = 2 × p (psi) นิ้วปรอท psia psig p (psig) = 14.7 + p (psig) 30 14.7 0 9.7 -5 14.7 psia 30 นิ้ว 20 4.7 -10 0 -14.7 0 psig 9.6 ปรอท 0 รูปท่ี 1-11 แรงดนั สัมบูรณ์ ท่ีมำ : http://pumpfundamentals.com/npsha_for_those.htm

20 3. เคร่ืองมือวดั แรงดนั (Gauge) เป็ นเคร่ืองมือท่ีใช้วดั แรงดนั ในระบบทำ- ควำมเยน็ ที่ช่วยให้ช่ำงซ่อมสำมำรถวิเครำะห์ไดว้ ่ำ เกิดอะไรข้ึนภำยในระบบทำควำมเยน็ ทำให้ แกไ้ ขปัญหำถูกจุด เกจวดั แรงดนั ที่นิยมใชค้ ือ เกจแมนนิโฟลด์ ประกอบดว้ ย เกจวดั 2 ตวั ถูกติดต้งั อยู่ บนฐำนเดียวกนั ดำ้ นซำ้ ยมือ สีน้ำเงินใชว้ ดั ค่ำแรงดนั ได้ 2 อยำ่ ง คือ แรงดนั ท่ีเหนือบรรยำกำศ และ อ่ำนค่ำ แรงดนั ที่ต่ำกวำ่ บรรยำกำศได้ จึงเรียกช่ืออีกอย่ำงหน่ึงวำ่ คอมปำวด์เกจ (Compound Gauge) ส่วนเกจตวั ขวำมือ สีแดงเรียกวำ่ เกจวดั แรงดนั ดำ้ นสูง (Pressure Gauge) จะใชว้ ดั ค่ำแรงดนั ที่สูงกวำ่ บรรยำกำศ สเกลกำรวดั จำก 0 psig ถึงค่ำสูงสุด ท่ีสำมำรถวดั ได้ เช่น 0-800 psig เกจแมนนิโฟลด์ แสดงดงั รูปท่ี 1-12 รูปที่ 1-12 เกจแมนนิโฟลด์ ท่ีมำ : http://www.stridetool.com/pressroom/pressimages.html

21 แบบทดสอบก่อนเรียนหน่วยท่ี 1 หลกั พืน้ ฐานการทาความเยน็ คาสั่ง จงเขียนเครื่องหมำยกำกบำท  ทบั ขอ้ ที่ถูกตอ้ งท่ีสุด 1. อุณหภูมิอ่ิมตวั คืออะไร ก. อุณหภูมิที่ของเหลวพร้อมเปล่ียนสถำนะเป็นไอ ข. อุณหภูมิท่ีของเหลวกลำยเป็นของแขง็ ค. อุณหภูมิที่ไอกลน่ั ตวั เป็นของเหลว ง. อุณหภูมิท่ีเพิ่มใหก้ บั ไอน้ำ 2. ควำมร้อนแบง่ ออกเป็ นกี่ชนิด ก. 2 ชนิด ข. 3 ชนิด ค. 4 ชนิด ง. 5 ชนิด 3. น้ำ 1 ลิตร อุณหภูมิ 32˚F ตอ้ งกำรทำใหม้ ีอุณหภูมิเพิม่ ข้ึนเป็น 180˚F ตอ้ งใชป้ ริมำณ ควำมร้อนเท่ำไร ก. 131 BTU ข. 231 BTU ค. 331 BTU ง. 431 BTU 4. กำรถ่ำยเทควำมร้อนมีก่ีวธิ ี ก. 1 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน ข. 2 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน และกำรพำควำมร้อน ค. 3 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน กำรพำควำมร้อน และกำรแผร่ ังสี ง. 4 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน กำรพำควำมร้อน กำรแผร่ ังสี และกำรระเหิด

22 5. ควำมร้อนท่ีใหก้ บั สสำรหลงั จำกท่ีสสำรน้นั เดือดเรียกวำ่ อะไร ก. Entropy ข. Super Heat ค. Enthalpy ง. Heat 6. 1 ตนั ควำมเยน็ คือปริมำณควำมร้อนเท่ำไร ก. 288,000 BTU/h ข. 1,000 kg ค. 2,000 lb ง. 12,000 BTU/h 7. วดั อุณหภูมิได้ 0˚K ถำ้ เปล่ียนเป็น ˚F จะมีค่ำเทำ่ ไร ก. 212˚F ข. 32˚F ค. 0˚F ง. - 460˚F 8. ควำมร้อนจำเพำะของสสำรหมำยถึงอะไร ก. ควำมร้อนท่ีทำใหส้ สำรหนกั 1 kg มีอุณหภูมิเพม่ิ ข้ึนหรือลดลง 1˚F ข. ควำมร้อนที่ทำใหส้ สำรหนกั 1 kg มีอุณหภูมิเพ่มิ ข้ึนหรือลดลง 1˚C ค. ควำมร้อนท่ีทำใหส้ สำรหนกั 1 lb มีอุณหภูมิเพิ่มข้ึนหรือลดลง 1˚C ง. ควำมร้อนที่ทำใหส้ สำรหนกั 1 lb มีอุณหภูมิเพิม่ ข้ึนหรือลดลง 1˚F 9. แรงดนั บรรยำกำศของโลกมีค่ำเทำ่ ไร ก. 28.82 นิ้วปรอท ข. 765 มิลลิเมตรปรอท ค. 14.7 ปอนด์ต่อตำรำงนิ้ว ง. 1.50 กิโลกรัมต่อตำรำงเซนติเมตร 10. แรงดนั สัมบูรณ์ หมำยถึงแรงดนั อะไร ก. แรงกดที่เกจวดั ได้ ข. แรงดนั ของช้นั บรรยำกำศ ค. แรงดนั 14.7 ปอนดต์ ่อตำรำงนิ้ว ง. แรงดนั ที่เริ่มวดั จำกจุดซ่ึงไม่มีแรงดนั อยเู่ ลย

23 แบบฝึ กหดั หน่วยท่ี 1 หลกั พืน้ ฐานการทาความเยน็ ตอนท่ี 1 คาส่ัง จงทำเคร่ืองหมำย  หนำ้ ขอ้ ที่ถูก และทำเครื่องหมำย  หนำ้ ขอ้ ท่ีผดิ ………1. กฎกำรทำควำมเยน็ มี 5 ขอ้ ………2. องคก์ ำรร่วมมือทำงเคร่ืองทำควำมเยน็ หรือ RMA ยอ่ มำจำก Refrigeration Machinery Association ………3. กำรทำควำมเยน็ คือ กำรเพม่ิ อุณหภูมิภำยใน ………4. วธิ ีกำรเก็บอำหำร จำแนกได้ 6 วธิ ี คือ กำรใชค้ วำมร้อน กำรใชค้ วำมเยน็ กำร- ทำใหแ้ หง้ กำรหมกั ดอง กำรใชส้ ำรเคมี และกำรใชร้ ังสี ………5. อำหำรบูดเน่ำเกิดจำกเช้ือแบคทีเรีย ******************************* ตอนที่ 2 คาส่ัง จงตอบคำถำมต่อไปน้ีโดยแสดงเป็ นวธิ ีทำใหถ้ ูกตอ้ ง 1. จงคำนวณหำปริมำณควำมร้อนท่ีทำใหน้ ้ำอุณหภูมิ 77˚F เปล่ียนไปเป็นน้ำท่ีมีอุณหภูมิ 212˚F ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 2. ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อนเทำ่ ไร เพื่อละลำยน้ำแขง็ กอ้ นหน่ึง ซ่ึงหนกั 240 lb อุณหภูมิ 32˚F ให-้ กลำยเป็นน้ำท่ีอุณหภูมิ 70˚F ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

24 3. ในร่ำงกำยของมนุษยม์ ีอุณหภูมิโดยประมำณ 37˚C ถำ้ คิดเทียบเป็น ˚F จะวดั ไดก้ ่ีองศำ ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 4. เครื่องปรับอำกำศเครื่องหน่ึงมีขนำดกำรทำควำมเยน็ 5 ตนั คิดเป็นก่ี BTU/h ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 5. เกจวดั แรงดนั อำ่ นคำ่ แรงดนั ได้ 120 psig ในขณะน้นั จะมีแรงดนั สัมบูรณ์เทำ่ ไร ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… *******************************

25 แบบทดสอบหลงั เรียนหน่วยท่ี 1 หลกั พืน้ ฐานการทาความเยน็ คาสั่ง จงเขียนเครื่องหมำยกำกบำท  ทบั ขอ้ ท่ีถูกตอ้ งท่ีสุด 1. กำรถ่ำยเทควำมร้อนมีก่ีวธิ ี ก. 1 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน ข. 2 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน และกำรพำควำมร้อน ค. 3 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน กำรพำควำมร้อน และกำรแผร่ ังสี ง. 4 วธิ ี คือ กำรนำควำมร้อน กำรพำควำมร้อน กำรแผร่ ังสี และกำรระเหิด 2. แรงดนั สมั บูรณ์ หมำยถึงแรงดนั อะไร ก. แรงกดท่ีเกจวดั ได้ ข. แรงดนั ของช้นั บรรยำกำศ ค. แรงดนั 14.7 ปอนดต์ ่อตำรำงนิ้ว ง. แรงดนั ที่เร่ิมวดั จำกจุดซ่ึงไมม่ ีแรงดนั อยเู่ ลย 3. ควำมร้อนท่ีใหก้ บั สสำรหลงั จำกท่ีสสำรน้นั เดือดเรียกวำ่ อะไร ก. Entropy ข. Super Heat ค. Enthalpy ง. Heat 4. ควำมร้อนจำเพำะของสสำรหมำยถึงอะไร ก. ควำมร้อนที่ทำใหส้ สำรหนกั 1 kg มีอุณหภูมิเพมิ่ ข้ึนหรือลดลง 1˚F ข. ควำมร้อนที่ทำใหส้ สำรหนกั 1 kg มีอุณหภูมิเพิ่มข้ึนหรือลดลง 1˚C ค. ควำมร้อนที่ทำใหส้ สำรหนกั 1 lb มีอุณหภูมิเพ่มิ ข้ึนหรือลดลง 1˚C ง. ควำมร้อนท่ีทำใหส้ สำรหนกั 1 lb มีอุณหภูมิเพม่ิ ข้ึนหรือลดลง 1˚F 5. อุณหภูมิอ่ิมตวั คืออะไร ก. อุณหภูมิท่ีของเหลวพร้อมเปล่ียนสถำนะเป็นไอ ข. อุณหภูมิท่ีของเหลวกลำยเป็นของแขง็ ค. อุณหภูมิที่ไอกลนั่ ตวั เป็นของเหลว ง. อุณหภูมิที่เพ่ิมใหก้ บั ไอน้ำ

26 6. แรงดนั บรรยำกำศของโลกมีคำ่ เท่ำไร ก. 28.82 นิ้วปรอท ข. 765 มิลลิเมตรปรอท ค. 14.7 ปอนด์ต่อตำรำงนิ้ว ง. 1.50 กิโลกรัมต่อตำรำงเซนติเมตร 7. ควำมร้อนแบ่งออกเป็ นก่ีชนิด ก. 2 ชนิด ข. 3 ชนิด ค. 4 ชนิด ง. 5 ชนิด 8. 1 ตนั ควำมเยน็ คือปริมำณควำมร้อนเท่ำไร ก. 288,000 BTU/h ข. 1,000 kg ค. 2,000 lb ง. 12,000 BTU/h 9. น้ำ 1 ลิตร อุณหภูมิ 32˚F ตอ้ งกำรทำใหม้ ีอุณหภูมิเพ่ิมข้ึนเป็น 180˚F ตอ้ งใชป้ ริมำณ ควำมร้อนเท่ำไร ก. 131 BTU ข. 231 BTU ค. 331 BTU ง. 431 BTU 10. วดั อุณหภูมิได้ 0˚K ถำ้ เปลี่ยนเป็น ˚F จะมีคำ่ เทำ่ ไร ก. 212˚F ข. 32˚F ค. 0˚F ง. - 460˚F