หม้อน้ำมีหน้าที่อะไร?

หน้าที่ของหม้อน้ำคือการดูดซับความร้อนนี้แล้วกระจายความร้อนเข้าหรือภายนอกแชสซีเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของส่วนประกอบคอมพิวเตอร์เป็นปกติ หม้อน้ำส่วนใหญ่จะดูดซับความร้อนโดยการสัมผัสพื้นผิวของส่วนประกอบทำความร้อน จากนั้นจึงถ่ายเทความร้อนไปยังสถานที่ห่างไกลด้วยวิธีการต่างๆ เช่น อากาศภายในแชสซี จากนั้นแชสซีจะถ่ายเทอากาศร้อนไปยังด้านนอกของแชสซีเพื่อกระจายความร้อนของคอมพิวเตอร์ให้สมบูรณ์

หม้อน้ำส่วนใหญ่จะให้ความร้อนแก่ห้องของคุณโดยใช้การพาความร้อน การพาความร้อนนี้จะดึงอากาศเย็นจากด้านล่างของห้อง และเมื่อมันผ่านร่อง อากาศจะร้อนขึ้นและลอยขึ้น การเคลื่อนที่เป็นวงกลมนี้ช่วยป้องกันอากาศเย็นจากหน้าต่างของคุณ และช่วยให้ห้องของคุณคงความอบอุ่นและอบอุ่น

ในรถยนต์และรถจักรยานยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในระบายความร้อนด้วยของเหลว หม้อน้ำจะเชื่อมต่อกับช่องที่วิ่งผ่านเครื่องยนต์และฝาสูบ เพื่อใช้ในการสูบของเหลว (สารหล่อเย็น) ของเหลวนี้อาจเป็นน้ำ (ในภูมิอากาศที่น้ำไม่น่าจะแข็งตัว) แต่โดยทั่วไปแล้วจะเป็นส่วนผสมของน้ำและสารป้องกันการแข็งตัวในสัดส่วนที่เหมาะสมกับสภาพอากาศ สารป้องกันการแข็งตัวนั้นมักจะเป็นเอทิลีนไกลคอลหรือโพรพิลีนไกลคอล (มีสารยับยั้งการกัดกร่อนจำนวนเล็กน้อย)

ระบบทำความเย็นยานยนต์ทั่วไปประกอบด้วย:

· ชุดแกลเลอรีที่หล่อเข้าไปในเสื้อสูบและฝาสูบ โดยรอบๆ ห้องเผาไหม้ด้วยของเหลวหมุนเวียนเพื่อนำความร้อนออกไป

· หม้อน้ำที่ประกอบด้วยท่อขนาดเล็กจำนวนมากที่มีครีบแบบรังผึ้งเพื่อกระจายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งรับและทำให้ของเหลวร้อนออกจากเครื่องยนต์เย็นลง

· ปั๊มน้ำ ซึ่งโดยปกติจะเป็นแบบหมุนเหวี่ยง เพื่อหมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านระบบ

· เทอร์โมสตัทเพื่อควบคุมอุณหภูมิโดยการเปลี่ยนปริมาณสารหล่อเย็นที่ส่งไปยังหม้อน้ำ

· พัดลมเพื่อดึงอากาศเย็นผ่านหม้อน้ำ

กระบวนการเผาไหม้ทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก หากปล่อยให้ความร้อนเพิ่มขึ้นโดยไม่ตรวจสอบ อาจเกิดการระเบิด และส่วนประกอบภายนอกเครื่องยนต์อาจทำงานล้มเหลวเนื่องจากอุณหภูมิที่มากเกินไป เพื่อต่อสู้กับผลกระทบนี้ สารหล่อเย็นจะไหลเวียนผ่านเครื่องยนต์เพื่อดูดซับความร้อน เมื่อสารหล่อเย็นดูดซับความร้อนจากเครื่องยนต์ สารหล่อเย็นจะไหลไปยังหม้อน้ำต่อไป หม้อน้ำจะถ่ายเทความร้อนจากสารหล่อเย็นไปยังอากาศที่ไหลผ่าน

หม้อน้ำยังใช้เพื่อทำให้น้ำมันเกียร์อัตโนมัติ สารทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ อากาศไอดี และบางครั้งใช้ในการทำความเย็นน้ำมันเครื่องหรือน้ำมันพวงมาลัยพาวเวอร์อีกด้วย โดยทั่วไปหม้อน้ำจะติดตั้งอยู่ในตำแหน่งที่รับอากาศจากการเคลื่อนตัวไปข้างหน้าของยานพาหนะ เช่น หลังกระจังหน้า ในกรณีที่เครื่องยนต์ติดตั้งไว้ตรงกลางหรือด้านหลัง เป็นเรื่องปกติที่จะติดตั้งหม้อน้ำไว้ด้านหลังกระจังหน้าเพื่อให้อากาศไหลเวียนได้อย่างเพียงพอ แม้ว่าจะต้องใช้ท่อน้ำหล่อเย็นที่ยาวก็ตาม อีกทางหนึ่ง หม้อน้ำอาจดึงอากาศจากการไหลเหนือด้านบนของรถหรือจากตะแกรงที่ติดตั้งด้านข้าง สำหรับรถยนต์ขนาดยาว เช่น รถโดยสาร การไหลเวียนของอากาศด้านข้างเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดสำหรับการระบายความร้อนของเครื่องยนต์และระบบเกียร์ และการไหลเวียนของอากาศด้านบนที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ

วิธีการก่อสร้างก่อนหน้านี้คือหม้อน้ำแบบรังผึ้ง ท่อกลมถูกมัดให้เป็นรูปหกเหลี่ยมที่ปลาย จากนั้นจึงซ้อนกันและบัดกรี ขณะที่พวกมันสัมผัสกันที่ปลายของมันเท่านั้น สิ่งนี้ก็ก่อให้เกิดสิ่งที่กลายเป็นแท้งค์น้ำแข็งซึ่งมีท่ออากาศจำนวนมากผ่านมัน

รถโบราณบางคันใช้แกนหม้อน้ำที่ทำจากท่อขดซึ่งมีโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแต่เรียบง่ายกว่า

วิธีการก่อสร้างก่อนหน้านี้คือหม้อน้ำแบบรังผึ้ง ท่อกลมถูกมัดให้เป็นรูปหกเหลี่ยมที่ปลาย จากนั้นจึงซ้อนกันและบัดกรี ขณะที่พวกมันสัมผัสกันที่ปลายของมันเท่านั้น สิ่งนี้ก็ก่อให้เกิดสิ่งที่กลายเป็นแท้งค์น้ำแข็งซึ่งมีท่ออากาศจำนวนมากผ่านมัน

รถโบราณบางคันใช้แกนหม้อน้ำที่ทำจากท่อขดซึ่งมีโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแต่เรียบง่ายกว่า

หม้อน้ำใช้การไหลในแนวตั้งลดลงเป็นครั้งแรก โดยขับเคลื่อนด้วยเทอร์โมไซฟอนเพียงอย่างเดียว สารหล่อเย็นจะถูกทำให้ร้อนในเครื่องยนต์ มีความหนาแน่นน้อยลง และเพิ่มขึ้นมาก เมื่อหม้อน้ำเย็นลงของเหลว สารหล่อเย็นจะมีความหนาแน่นมากขึ้นและตกลงมา ผลกระทบนี้เพียงพอสำหรับเครื่องยนต์ที่อยู่กับที่กำลังต่ำ แต่ไม่เพียงพอสำหรับรถยนต์ทุกประเภท ยกเว้นรถยนต์รุ่นแรกๆ รถยนต์ทุกคันใช้ปั๊มหอยโข่งเพื่อหมุนเวียนสารหล่อเย็นเครื่องยนต์เป็นเวลาหลายปีแล้ว เนื่องจากการไหลเวียนตามธรรมชาติมีอัตราการไหลต่ำมาก

โดยปกติแล้ว ระบบวาล์วหรือแผ่นกั้น หรือทั้งสองอย่างจะรวมเข้าด้วยกันเพื่อใช้งานหม้อน้ำขนาดเล็กภายในรถยนต์ไปพร้อมๆ กัน หม้อน้ำขนาดเล็กนี้และพัดลมโบลเวอร์ที่เกี่ยวข้อง เรียกว่าแกนฮีตเตอร์ และทำหน้าที่อุ่นภายในห้องโดยสาร แกนเครื่องทำความร้อนทำหน้าที่ขจัดความร้อนออกจากเครื่องยนต์เช่นเดียวกับหม้อน้ำ ด้วยเหตุนี้ ช่างเทคนิคยานยนต์จึงมักแนะนำให้ผู้ปฏิบัติงานเปิดเครื่องทำความร้อนและตั้งค่าให้สูงหากเครื่องยนต์มีความร้อนสูงเกินไป เพื่อช่วยหม้อน้ำหลัก

อุณหภูมิเครื่องยนต์ในรถยนต์ยุคใหม่ควบคุมโดยเทอร์โมสตัทชนิดเม็ดขี้ผึ้งเป็นหลัก ซึ่งเป็นวาล์วที่เปิดเมื่อเครื่องยนต์ถึงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

เมื่อเครื่องยนต์เย็น เทอร์โมสตัทจะปิด ยกเว้นการไหลของบายพาสเล็กน้อย เพื่อให้เทอร์โมสตัทเปลี่ยนอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นในขณะที่เครื่องยนต์อุ่นเครื่อง สารหล่อเย็นเครื่องยนต์จะถูกควบคุมโดยเทอร์โมสตัทไปยังทางเข้าของปั๊มหมุนเวียน และจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องยนต์โดยตรง โดยบายพาสหม้อน้ำ การกำหนดทิศทางของน้ำให้ไหลเวียนผ่านเครื่องยนต์เท่านั้นช่วยให้เครื่องยนต์มีอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุดโดยเร็วที่สุด ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยง "จุดร้อน" ในท้องถิ่น เมื่อสารหล่อเย็นถึงอุณหภูมิที่เทอร์โมสตัทเปิดใช้งาน จะเปิดขึ้นเพื่อให้น้ำไหลผ่านหม้อน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิสูงขึ้น

เมื่ออุณหภูมิเหมาะสม เทอร์โมสตัทจะควบคุมการไหลของน้ำหล่อเย็นเครื่องยนต์ไปยังหม้อน้ำ เพื่อให้เครื่องยนต์ยังคงทำงานต่อไปที่อุณหภูมิที่เหมาะสม ภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักสูงสุด เช่น การขับช้าๆ ขึ้นเนินสูงชันในขณะที่บรรทุกสัมภาระหนักในวันที่อากาศร้อน เทอร์โมสตัทจะเปิดเต็มที่เนื่องจากเครื่องยนต์จะผลิตกำลังใกล้สูงสุดในขณะที่ความเร็วของอากาศที่ไหลผ่านหม้อน้ำต่ำ (ในฐานะที่เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ความเร็วของอากาศที่ไหลผ่านหม้อน้ำมีผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถในการกระจายความร้อน) ในทางกลับกัน เมื่อล่องเรือลงเนินอย่างรวดเร็วบนมอเตอร์เวย์ในคืนที่หนาวเย็นด้วยคันเร่งเบา เทอร์โมสตัทก็จะเกือบปิด เนื่องจากเครื่องยนต์ผลิตกำลังได้น้อย และหม้อน้ำสามารถกระจายความร้อนได้มากกว่าที่เครื่องยนต์ผลิตได้มาก การปล่อยให้น้ำหล่อเย็นไหลไปยังหม้อน้ำมากเกินไปจะส่งผลให้เครื่องยนต์เย็นเกินไปและทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงลดลงและการปล่อยไอเสียเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ความทนทานของเครื่องยนต์ ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานที่ยาวนานบางครั้งอาจลดลง หากส่วนประกอบใดๆ (เช่น แบริ่งเพลาข้อเหวี่ยง) ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้คำนึงถึงการขยายตัวเนื่องจากความร้อนเพื่อให้พอดีกับระยะห่างที่ถูกต้อง ผลข้างเคียงอีกประการหนึ่งของการระบายความร้อนมากเกินไปคือประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องทำความร้อนในห้องโดยสารลดลง แม้ว่าในกรณีทั่วไป เครื่องจะยังคงเป่าลมที่อุณหภูมิสูงกว่าสภาพแวดล้อมอยู่มากก็ตาม

เทอร์โมสตัทจึงเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องตลอดช่วงการทำงาน ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของภาระในการทำงานของยานพาหนะ ความเร็ว และอุณหภูมิภายนอก เพื่อรักษาเครื่องยนต์ให้มีอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

ในรถโบราณ คุณอาจพบเทอร์โมสตัทแบบสูบลม ซึ่งมีที่สูบลมลูกฟูกที่บรรจุของเหลวระเหยง่าย เช่น แอลกอฮอล์หรืออะซิโตน เทอร์โมสแตทประเภทนี้ทำงานได้ไม่ดีที่แรงดันของระบบทำความเย็นที่สูงกว่าประมาณ 7 psi ยานยนต์สมัยใหม่มักทำงานที่ประมาณ 15 psi ซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้เทอร์โมสตัทแบบสูบลมได้ สำหรับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศโดยตรง เทอร์โมสตัทสูบลมที่ควบคุมวาล์วปีกนกในช่องอากาศนั้นไม่เป็นปัญหา

ปัจจัยอื่นๆ ที่มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิของเครื่องยนต์ รวมถึงขนาดหม้อน้ำและประเภทของพัดลมหม้อน้ำ ขนาดของหม้อน้ำ (และความสามารถในการทำความเย็น) ถูกเลือกเพื่อให้เครื่องยนต์สามารถรักษาอุณหภูมิตามการออกแบบภายใต้สภาวะที่รุนแรงที่สุดที่ยานพาหนะจะต้องเผชิญ (เช่น การปีนเขาในขณะที่บรรทุกของเต็มในวันที่อากาศร้อน) .

ความเร็วของการไหลของอากาศผ่านหม้อน้ำมีอิทธิพลสำคัญต่อความร้อนที่กระจายไป ความเร็วของยานพาหนะส่งผลต่อสิ่งนี้ โดยเป็นสัดส่วนคร่าวๆ กับความพยายามของเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงให้ผลตอบรับด้านการควบคุมตนเองอย่างหยาบคาย ในกรณีที่เครื่องยนต์ขับเคลื่อนพัดลมระบายความร้อนเพิ่มเติม ระบบจะติดตามความเร็วของเครื่องยนต์เช่นเดียวกัน

พัดลมที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์มักถูกควบคุมโดยคลัตช์พัดลมจากสายพานขับเคลื่อน ซึ่งจะเลื่อนและลดความเร็วพัดลมที่อุณหภูมิต่ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดยไม่เปลืองแรงในการขับเคลื่อนพัดลมโดยไม่จำเป็น ในรถยนต์ยุคใหม่ การควบคุมอัตราการทำความเย็นเพิ่มเติมทำได้โดยความเร็วที่แปรผันหรือพัดลมหม้อน้ำแบบหมุน พัดลมไฟฟ้าถูกควบคุมโดยสวิตช์ควบคุมอุณหภูมิหรือชุดควบคุมเครื่องยนต์ พัดลมไฟฟ้ายังมีข้อได้เปรียบในการไหลเวียนของอากาศและการระบายความร้อนที่ดีที่รอบเครื่องยนต์ต่ำหรือเมื่ออยู่กับที่ เช่น ในการจราจรที่เคลื่อนตัวช้า

ก่อนการพัฒนาพัดลมขับเคลื่อนแบบหนืดและไฟฟ้า เครื่องยนต์ได้รับการติดตั้งพัดลมแบบคงที่ธรรมดาซึ่งดึงอากาศผ่านหม้อน้ำตลอดเวลา ยานพาหนะที่การออกแบบจำเป็นต้องติดตั้งหม้อน้ำขนาดใหญ่เพื่อรับมือกับงานหนักที่อุณหภูมิสูง เช่น รถเพื่อการพาณิชย์และรถแทรกเตอร์ มักจะทำงานเย็นในสภาพอากาศหนาวเย็นภายใต้ภาระที่เบา แม้ว่าจะมีเทอร์โมสตัทอยู่ก็ตาม เนื่องจากหม้อน้ำขนาดใหญ่และอยู่กับที่ พัดลมทำให้อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นลดลงอย่างรวดเร็วและสำคัญทันทีที่เทอร์โมสตัทเปิด ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการติดตั้งมู่ลี่หม้อน้ำ (หรือผ้าห่อหม้อน้ำ) เข้ากับหม้อน้ำ ซึ่งสามารถปรับให้ปิดกั้นการไหลเวียนของอากาศผ่านหม้อน้ำบางส่วนหรือทั้งหมดได้ ที่ง่ายที่สุด มู่ลี่คือม้วนวัสดุ เช่น ผ้าใบหรือยาง ที่คลี่ไปตามความยาวของหม้อน้ำเพื่อปกปิดส่วนที่ต้องการ ยานพาหนะรุ่นเก่าบางรุ่น เช่น เครื่องบินรบเครื่องยนต์เดียว S.E.5 ในยุคสงครามโลกครั้งที่ 1 และ SPAD S.XIII มีชุดบานเกล็ดที่สามารถปรับได้จากที่นั่งคนขับหรือที่นั่งนักบินเพื่อให้สามารถควบคุมได้ในระดับหนึ่ง รถยนต์สมัยใหม่บางรุ่นมีชุดบานประตูหน้าต่างที่เปิดและปิดโดยอัตโนมัติโดยชุดควบคุมเครื่องยนต์ เพื่อให้เกิดความสมดุลของการระบายความร้อนและอากาศพลศาสตร์ตามต้องการ