สารทำความเย็น REFRIGERANTS

Posted on : 22-05-2013 | By : Author | In : ระบบต่าง ๆ ในรถยนต์

คำว่ารีฟริจเจอแรนท์ (Refrigerants) คือสารทำความเย็นซึ่งในวงการเครื่องเย็นเรียกกันว่าน้ำยาทำความเย็น หรือน้ำยาเฉยๆ ก็มี สารทำความเย็นหมายถึง ของเหลวที่เป็นตัวทำให้เกิดความเย็นโดยการพาความร้อนออกไปสู่ภายนอกในรูปของการพาความร้อนแฝง
โดยธรรมชาติแล้วไม่ได้มีสารทำความเย็นที่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นอยู่เองที่มนุษย์ต้องค้นคว้าหาสารทำความเย็นที่เหมาะสมที่สุดและพบว่าสารฟลูโอริเตท หรือไฮโดรคาร์บอน หรือคาร์บอนเตทตร้าคลอไรด์เป็นสารที่มีคุณสมบัติที่สมบูรณ์หรือใกล้เคียงกับความต้องการมากที่สุด
คาร์บอนเตทตราคลอไรด์หรือที่เรียกกันสั้นๆ ว่า “คาร์บอน-เตท”(carbon Tet) ประกอบด้วยโครงสร้างของคาร์บอน (C) 1อะตอม และคลอรีน 4 อะตอมมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า CCL4


ภาพที่ 6.1 แสดงองค์ประกอบ, จุดเดือดและคุณสมบัติของสารทำความเย็น
รีฟริจเจอแรนท์ Refrigerant หมายถึง น้ำยาทำความเย็นหรือที่เรียกกันย่อๆ ว่าน้ำยา (สำหรับในที่นี้จะใช้คำว่า “สารทำความเย็น” ซึ่งเหมาะสมกว่า) เพื่อที่จะได้สารทำความเย็นที่มีคุณสมบัติตามต้องการจึงต้องมีการปรบปรุงโครงสร้างทางเคมีของธาตุดังกล่าวเสียใหม่โดยเอาคลอรีนออกเสีย ๒ อะตอม และเติมฟลูออรีน (fluorine (F) ) เข้าไป 2 อะตอมกลายเป็นสารประกอบชนิดใหม่ขึ้นมีชื่อว่า “ไดคลอโรไดฟลูออโรมีเทน (Dichlorodifluoromethane หรือ Refrigerant-12)” นั่นเอง ซึ่งมีสัญญลักษณ์ทางเคมีว่า CCL2 F2 “R-12” เป็นสารทำความเย็นที่นิยมใช้กับเครื่องปรับอากาศรถยนต์, ตู้เย็น, รีฟริจเจอแรนท์ 12 หรือ R-12 นี้ประกอบไปด้วยคาร์บอน 1 อะตอม คลอรีน 2 อะตอม ฟลูออรีน 2 อะตอม นับว่าเป็นสารทำความเย็นที่ดีที่สุด
คุณสมบัติของสารทำความเย็น
สารทำความเย็นที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศ ตู้เย็น และเครื่องปรับอากาศรถยนต์ ควรมีคุณสมบัติดังนี้
1. ไม่เป็นสารที่มีพิษ
2. ไม่มีคุณสมบัติเป็นวัตถุระเบิด
3. ไม่กัดกร่อน
4. ไม่ไวไฟ
5. สามารถตรวจสอบการรั่วได้โดยง่าย
6. มีจุดเดือดต่ำ
7. ไม่ทำปฏิกริยากับสารอื่นง่าย
8. ไม่รวมตัวกับน้ำมันหล่อลื่น
9. ไม่เป็นอันตรายต่อผิวหนัง และระบบการหายใจ
10. มีคุณสมบัติเป็นตัวนำความร้อนแฝงได้ดีที่สุด
11. สามารถทนต่อความกดดันสูงๆ ในลักษณะของเหลวได้ดี(เพื่อง่ายต่อการบรรจุลงถังบรรจุ)
12. การหมุนเวียนในระบบไม่ขัดข้องง่าย
13. ความดันไอและความดันในการกลั่นตัวแตกต่างกันน้อย
สารทำความเย็นที่มีคุณสมบัติดังกล่าวจึงจะเป็นสารความเย็นที่ดีที่สุด
สารทำความเย็นกำหนดเป็นสัญญลักษณ์โดยใช้ตัวเลขตามหลักอักษร R (R = Refrigerant) ตัวเลขที่ตามหลังอักษร R หมายถึง ชนิดของสารทำความเย็น เช่น R-12, R-22 เป็นต้น
การกำหนดตัวเลขตามอักษรนั้น กำหนดโดยมีจุดประสงค์เพื่อให้มาตรฐานเดียวกันเพื่อสะดวกต่อการจดจำและการเลือกใช้ การกำหนดชนิดของสารทำความเย็นตามตัวเลขกำหนดโดยสมาคมวิศวกร เครื่องทำความร้อน และเครื่องปรับอากาศของสหรัฐอเมริกา มีชื่อเรียกย่อๆ ว่า ASHRAE (American Society of Heatiug Refrigrating and Air-Conditioning Engineers) สารทำความเย็นทำขึ้นจากสารประกอบหลายชนิดซึ่งส่วนใหญ่แล้วประกอบไปด้วยสารจำพวกฟลูออรีน ไอโอดีน คลอรีนและโพรมีน สารจำพวกนี้เมื่อเกิดขึ้นและกระทบกับเปลวไฟจะมีสีม่วงทันที ซึ่งทำให้ง่ายต่อการตรวจเช็คการรั่วของสารทำความเย็นในระบบ
ตารางชื่อสารทำความเย็นที่นิยมใช้ในวงการอุตสาหกรรมทำความเย็นประกอบไปด้วยชื่อและสัญลักษณ์ทางเคมี


ตารางแสดงชนิดสารทำความเย็นที่นิยมใช้กันมากที่สุด
การแบ่งประเภทของสารทำความเย็น
การแบ่งประเภทของสารทำความเย็นนั้นถูกจัดโดยองค์การ 2 องค์การ คือ
1. องค์การเพื่อความปลอดภัยของสารทำความเย็นแห่งชาติอเมริกา ซึ่งมีชื่อย่อ NRSC (National Refrigeration Safety Code) ได้ทำการแบ่งโค๊ดของสารทำความเย็นออกเป็น 3 พวก คือ
1. สารทำคววมเย็นประเภทมีความปลอดภัยสูง ได้แก่ R-11, R-12 R-22, R-500, R-502, R-503, R-504, R-774
2. สารทำความเย็นที่ค่อนข้างอันตรายและค่อนข้างไวไฟ ได้แก่ R-40, R-160 R-611, R-717, R-1130
3. สารทำความเย็นประเภทไวไฟ ได้แก่ R-600 (Butane), R-170 (Ethane),R-290 (propame)
สารทำความเย็นประเภทที่มีความปลอดภัยสูงสุด
ในจำพวกสารทำความเย็นพวกที่ 1 R – 12 เป็นสารทำความเย็นที่นิยมใช้มากที่สุดรองลงมาได้แก่ R – 22
ตารางแสดงสารทำความเย็นประเภทมีความปลอดภัยสูงสุด


2. สารทำความเย็นที่ค่อนข้างอันตรายและค่อนข้างไวไฟ สารทำความเย็นประเภทนี้ เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจของมนุษย์อยู่บ้าง แต่ไม่มากนัก สารทำความเย็นประเภทนี้ได้แก่
ตารางแสดงสารทำความเย็นที่ค่อนข้างอันตรายและไวไฟ


สารทำความเย็นพวกที่ 2 ที่นิยมใช้ก็คือ R-717 ซึ่งเป็นสารทำความเย็นที่มีอัตราการดูดซึมความร้อนได้สูง ปัจจุบันนิยมใช้ในกิจการอุตสาหกรรมทำความเย็นขนาดใหญ่ ส่วน R – 764 และ R-40 มีข้อเสียกล่าวคือ R- 40 มีเม็ททิลคลอไรด์มาก และ R – 764 มีซัลเฟอร์ไดออกไซค์มาก ดังนั้นส่วนใหญ่ยังคงนิยมใช้ R – 12 มากกว่าทุกชนิด
R – 717 ใช้ในกิจการอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ R 717 เป็นสารประกอบทางเคมีของไฮโดรเจนและไนโตรเจน ภายใต้สภาวะปกติธรรมดาเป็นแกสที่ไม่มีสีและมีจุดเดือดต่ำ ดังนั้นจึงสามารถดูดหรือรับความร้อนแฝงได้ดีคือประมาณ 565 ปอนด์ ที่ 5 องศาฟาเรนไฮท์ หรือ – 15 องศาเซลเซียสเท่านั้นเนื่องจากมีอัตราการรับความร้อนที่จุดเดือดต่ำมากนี้เองการระบายความร้อนออกจากสารทำความเย็นที่แผงคอนเด็นเซอร์ จึงต้องกระทำโดยเร็วโดยใช้น้ำเป็นตัวระบายความร้อนจากแผงคอนเดนเซอร์ แต่ปัจจุบันก็มีการใช้วิธีระบายความร้อนโดยวิธี Air Cool บ้างแล้ว

3. สารทำความเย็นประเภทไวไฟ สารทำความเย็นประเภทนี้เป็นพวกที่ไวไฟเมื่อทำปฏิกริยากับอากาศจะติดไฟได้ง่าย ซึ่งได้แก่
R-600    บิวเธน    c4 H10
R-170    เอ็ทเธน C2H6
R-190    โฟรเพน    C3H4
2. การแบ่งประเภทสารทำความเย็นตามมาตรฐานขององค์การป้องกันไฟไหม้แห่งชาติของอเมริกัน (NBFU) ซึ่งแบ่งชนิดของสารทำความเย็นออกเป็น 6 ชนิด โดยกำหนดเป็น ตัวเลขจาก 1-6 เลขจำนวนสูงแสดงถึงความปลอดภัยสูงสุดและค่าตัวเลขจะต่ำลงเป็นลำดับลงมาจนกระทั่งถึง 1 ซึ่งมีความปลอดภัยต่ำลดหลั่นกันลงมาตามลำดับ
ตารางเปรียบเทียบความปลอดภัยของสารทำความเย็นตามมาตรฐานของ NRSC & NBFU


ตารางต่อไปนี้แสดงลักษณะการเป็นไออิ่มตัวของ R-12 และ R-22 โดยสังเกตความสัมพันธ์อุณหภูมิการระเหยเป็นไอของ R-12 ที่ 5°ฟ (-15°ซ) และอุณหภูมิการกลั่นตัวของ R – 12 ที่ 80°ซ ( – 30°ฟ )


ภาพที่ 6-5 ภาพไดอะแกรมแสดงความดันและเอ็นทัลฟีของ R-12 ให้สังเกตดูเส้นเอนทัลฟี เริ่มต้นที่ – 46°ฟ (-40°ซ)


การใช้ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิ USE OF PRESSURE – TEMPERATURE TABLES
ตารางข้างล่างต่อไปนี้เป็นตารางแสลงความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิของสารทำความเย็นที่สำคัญๆ การใช้ตารางนี้มีประโยชน์คือ เราสามารถทราบอุณหภูมิของสารทำความเย็นได้เมื่อเราทราบค่าความดันในระบบ หรือถ้าเราทราบความดันในระบบ ก็สามารถทราบค่าอุณหภูมิของสารทำความเย็นได้เช่นเดียวกัน
ตารางข้างล่างนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิของ R -12 R -22, R -500, R- 502, R- 717


EV ความดันเฉลี่ยด้านความดันต่ำ
WC ความดันเฉลี่ยในระบบ (ใช้น้ำระบายความร้อน)
AC ความดันเฉลี่ยในระบบ (ใช้อากาศระบายความร้อน)
วัตถุประสงค์อย่างหนึ่งของการปรับอากาศหรือการทำความเย็นก็คือ การทำให้คอยล์เย็นหรือขดอีแวปปอเรเตอร์ (Evaporator) มีความเย็นที่สุดโดยที่คอยล์เย็นและครีบที่อีแวปปอเรเตอร์ไม่เป็นน้ำแข็ง การที่จะดำเนินการให้บรรลุจุดประสงค์ดังกล่าวจึงจำเป็นต้องทำการควบคุมความดันของสารทำความเย็นที่จะผ่านเข้าไปในคอยล์เย็นหรือแผงอี- แวปปอเรเตอร์
การที่จะทราบว่า ณ ที่ความดันจุดๆ หนึ่งสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่แวปปอเรเตอร์อย่างไรนั้นสามารถทราบได้จากตารางซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ และความดัน ตัวอย่างเช่น
เข็มเกจวัดความดันชี้ที่ 28 Psig อุณหภูมิของสารทำความเย็นที่ผ่านขดอีแวปปอเรเตอร์หรือคอยล์เย็นจะมีอุณหภูมิประมาณ 30°ฟ เพื่อให้การปรับอากาศมีการทำความเย็นอย่างถูกต้องและเหมาะสมควรใช้เทอร์โมมิเตอร์สำหรับวัดอุณหภูมิประกอบกับเกจวัดความ ดันด้วยจะสมบูรณ์ยิ่งขึ้น
การใช้สารทำความเย็น(น้ำยาทำความเย็น)
REFRIGERANTS
สารทำความเย็นเป็นของเหลว ควรระมัดระวังอย่าให้เข้าตาเพราะอาจทำให้ตาบอดได้ สารทำความเย็นถ้าถูกผิวหนังของร่างกายจะทำให้เกิดเป็นรอยด่างสีขาวคล้ายกับเป็นขี้กลาก
ถ้าภาชนะที่บรรจุสารทำความเย็นได้รับความร้อน ความดันของสารทำความเย็น จะเพิ่มขึ้นตามส่วนที่ได้รับความร้อนและอาจเกิดการระเบิดขึ้น ถ้าหากภาชนะที่บรรจุสารทำความเย็นไม่สามารถทนแรงดันได้
ถ้าสารทำความเย็นถูกเปลวไฟ หรือถูกโลหะที่มีความริ้นจัดจะเกิดควัน และถ้าสูดควันแก๊สสารทำความเย็นเข้าไป จะทำลายเยื่อจมูกและทำให้คนที่สูดไอแกสเข้าไปเป็นไข้ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Violently III จงจำไว้ว่าสารทำความเย็นไม่ใช่ของเล่น คนที่ใช้สารชนิดนี้ควรเป็นบุคคลที่ได้รับการอบรม หรือเป็นช่างเทคนิคที่บริการเครื่องปรับอากาศและการทำความเย็นเท่านั้น
ควรจำไว้ว่า “ฟรีออน” กับคำว่า รีฟริจเจอแรนท์-12 หรือ R-12 นั้น หมายถึงสารทำความเย็นชนิดเดียวกันซึ่งได้จดทะเบียนเครื่องหมายการค้าโดยบริษัท อี.ไอ.ดูปองท์ เดอ นีมัวส์ (E.I. Dupount De Nemoors) รีฟริจเจอร์แรนท์- 12 หรือ R- 12 ที่บรรจุขายในอเมริกามีหลายยี่ห้อเช่น ยีเนตรอน-12, ไอโซฅรอน-13, ยูคอน-12 และยี่ห้ออื่นๆ อีกหลายยี่ห้อทั้งของยุโรปและของญี่ปุ่น ของญี่ปุ่นซึ่งมีใช้ในตลาดเมืองไทยได้แก่ อาซาฮีฟรอน
R – 12 ที่บรรจุขายในประเทศสหรัฐอเมริกามีหลายขนาด มีขนาดตั้งแต่บรรจุขวดเล็ก 15 ออนซ์, 1 ปอนด์, 2 ปอนด์, 2.5 ปอนด์ แต่ละขนาดจะมีที่สำหรับเติมสารทำความเย็นโดยเฉพาะไม่ควรพยายามเติมสารทำความเย็นด้วยวิธีอื่น
นอกจากจะบรรจุกระป๋อง หรือขวดเล็กๆ แล้วยังมีขนาดบรรจุถังขนาด 10, 12, 25, 145 ปอนด์ นอกจากนี้หากนำไปส่งตามโรงงานอุตสาหกรรมก็มีขนาดบรรจุ ถึงขนาด 2000 ปอนด์ และขนาดที่ขนส่งโดยรถบรรทุกแกสอีกด้วย


ภาพที่ 6-6 ขนาดถังบรรจุสารทำความเย็นขนาดต่างๆ รูปขวามือเป็นถังชนิดหิ้วเคลื่อนย้ายได้ สะดวกในการใช้มากที่สุดแบบหนึ่ง
ขนาดของถังบรรจุสารทำความเย็นชนิดถังและชนิดกระป๋องขนาด 1 ปอนด์ จัดเป็นชนิดประหยัดและถูกที่สุดเพราะว่าสะดวกในการใช้และง่ายต่อการวัดปริมาณของสารทำความเย็นที่ป้อนเข้าไปในระบบ
ถังที่บรรจุไม่ควรมีอายุการใช้งานนานเกินกว่า 6 ปี บริษัทผู้ผลิตที่มีมาตรฐานความปลอดภัยสูงจะกำหนดให้ส่งถังบรรจุคืนโรงงานทุกๆ 6 เดือน เพื่อทำการตรวจสอบสภาพของถังและลิ้นควบคุมที่หัวถังว่าปลอดภัยดีหรือไม่ (ที่หัวถังหรือที่หัวขวดจะเป็นที่ติดตั้งลิ้นสำหรับเปิด – ปิด สารทำความเย็น) นอกจากนี้ยังมีฝาเหล็กหรือโครงเหล็กสำหรับป้องกันลิ้นที่หัวถังหรือหัวขวดอีกชั้นหนึ่งเพื่อความปลอดภัย
สีสัญลักษณ์ของถังบรรจุสารทำความเย็น COLOR CODE FOR REFRIGERANT CYLINDER
ก่อนที่จะลงมือเติมสารทำความเย็นทุกครั้ง จงตรวจดูชื่อ ฉลาก หรือโค้ดสีที่ทาไว้ข้างขวด หรือถังบรรจุให้แน่ใจเสียก่อนว่ามิได้ใช้สารทำความเย็นผิดประเภท
สารทำความเย็นที่ใช้ในรถยนต์ปัจจุบันคือ R- 12 ในสมัยก่อนใช้ R – 22 R- 22 เป็นสารทำความเย็นเช่นเดียวกันแต่มีโครงสร้างทางเคมีแตกต่างกันสาร R- 22 เรารู้จักชื่อทางเคมีว่า โมโนคลอโรไดฟลูออโรเมเทน (Monochlodifluoro Methane) มีสัญลักษณ์ทางเคมีว่า CHCLF2 โดยเอาธาตุคลอรีนออกไปจาก R – 12 หนึ่งอะตอม แล้วเพิ่มอะตอมของไฮโดรเจนเข้ามาแทนที่ สารทำความเย็น R – 22 นิยมใช้กับเครื่อง ปรับอากาศตามบ้าน
นอกจากสารทำความเย็น R – 12, R- 22 แล้วก็ยังมี R- 512, R- 514, R – 717
R- 512 มีชื่อเรียกทางเคมีว่า โมโนคลอโรไดฟลูออโรมีเธน หรือเพนตัลฟลูออโรมีเธน มีสัญลักษณ์ทางเคมีว่า CHCLF2 หรือ CCLF2CF2
R- 512 เป็นสารผสมระหว่าง R- 12 กับ R- 115 แต่ที่เราไม่นิยมใช้ R- 512 เพราะว่า R- 512 มีราคาแพงกว่า
นอกจาก R- 12, R – 22, R-512 ก็ยังมี R-717 ซึ่งเป็นแอมโม เนีย (AMMONIA) จัดเป็นสารทำความเย็นเช่นกันแต่มีราคาแพงและนิยมใช้กับกิจการอุตสาหกรรมทำความเย็นขนาดใหญ่
ตารางต่อไปนี้เป็นตารางแสดงชื่อสารทำความเย็น ชื่อเรียกทางเคมีและโค้ดสีที่ทาข้างถังบรรจุสารทำความเย็น

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.