อินเตอร์คูลเลอร์

อินเตอร์คูลเลอร์ () คืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้ทำให้อากาศเย็นลงหลังถูกบีบอัด มักพบได้ในเครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์ นอกจากนี้อินเตอร์คูลเลอร์ยังถูกนำไปใช้ในเครื่องอัดอากาศ เครื่องปรับอากาศ ระบบทำความเย็นและกังหันแก๊ส

เครื่องยนต์สันดาปภายใน

อินเตอร์คูลเลอร์ซึ่งมักใช้กับเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ถูกนำมาใช้เพื่อต้านทานความร้อนจากการอัดและความร้อนสะสมในอากาศไอดีที่ถูกอัด การลดอุณหภูมิของอากาศไอดีจะทำให้อากาศมีความหนาแน่นมากขึ้น (ทำให้สามารถฉีดเชื้อเพลิงได้มากขึ้น ส่งผลให้กำลังเพิ่มขึ้น) และมีแนวโน้มที่จะเกิดการชิงจุดระเบิดหรือการเคาะน้อยลง การทำให้อากาศเย็นลงเพิ่มเติมสามารถทำได้โดยการพ่นละอองน้ำลงบนพื้นผิวอินเตอร์คูลเลอร์จากภายนอก หรือแม้แต่พ่นเข้าไปในอากาศไอดีโดยตรง เพื่อลดอุณหภูมิไอดีลงอีกผ่านการทำความเย็นแบบระเหย

อินเตอร์คูลเลอร์มีขนาด รูปร่าง และการออกแบบที่หลากหลายอย่างมาก ขึ้นอยู่กับสมรรถนะและพื้นที่ที่ระบบต้องการ รถยนต์นั่งหลายคันใช้อินเตอร์คูลเลอร์ที่ติดตั้งอยู่ด้านหน้า ซึ่งอยู่ในกันชนหน้าหรือช่องกระจังหน้า หรืออินเตอร์คูลเลอร์ที่ติดตั้งอยู่ด้านบน ซึ่งอยู่เหนือเครื่องยนต์ ระบบอินเตอร์คูลลิงสามารถใช้การออกแบบอากาศสู่อากาศ (air-to-air) อากาศสู่ของเหลว (air-to-liquid) หรือใช้ทั้งสองแบบผสมกันได้

 หลายระยะของการอัดอากาศ 
ในเครื่องยนต์ยานยนต์ที่มีการเหนี่ยวนำแบบบังคับหลายระยะ (เช่น เครื่องยนต์เทอร์โบคู่แบบลำดับหรือทวินชาร์จ) โดยปกติแล้วการทำให้อากาศเย็นจะเกิดขึ้นหลังเทอร์โบชาร์จเจอร์/ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ตัวสุดท้าย อย่างไรก็ตาม ก็สามารถใช้อินเตอร์คูลเลอร์แยกกันสำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์/ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แต่ละขั้นได้เช่นกัน เช่น ในรถแข่งทำลายสถิติความเร็วบนพื้นดิน JCB Dieselmax เครื่องยนต์อากาศยานบางชนิดยังใช้อินเตอร์คูลเลอร์สำหรับแต่ละระยะของการเหนี่ยวนำแบบบังคับ ในเครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์สองระยะ คำว่า อินเตอร์คูลเลอร์ สามารถหมายถึงตัวทำความเย็นที่อยู่ระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์ทั้งสองตัวโดยเฉพาะ และคำว่า อาฟเตอร์คูลเลอร์ จะใช้สำหรับตัวทำความเย็นที่อยู่ระหว่างเทอร์โบขั้นที่สองกับเครื่องยนต์ อย่างไรก็ดี คำว่า อินเตอร์คูลเลอร์ และ ชาร์จ-แอร์ คูลเลอร์ มักถูกใช้โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งในระบบไอดี

 วิธีการถ่ายเทความร้อน 
อินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่อากาศเป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนจากอากาศที่ดูดเข้าไปสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง ในทางกลับกัน อินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่ของเหลวจะถ่ายเทความร้อนจากอากาศที่ดูดเข้าไปสู่ของเหลวปานกลาง (โดยปกติคือน้ำ) ซึ่งจะทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศอีกทอดหนึ่ง อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนจากของเหลวสู่อากาศนั้นทำงานในลักษณะที่คล้ายกับหม้อน้ำหลักในระบบหล่อเย็นของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำ หรือในบางกรณี ระบบหล่อเย็นของเครื่องยนต์ก็ถูกนำมาใช้สำหรับระบบอินเตอร์คูลลิงด้วย อินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่ของเหลวมักมีน้ำหนักมากกว่าอินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่อากาศ เนื่องจากมีส่วนประกอบเพิ่มเติมในระบบ (เช่น ปั๊มหมุนเวียนน้ำ หม้อน้ำ ของเหลว และท่อ)

เครื่องยนต์เรือส่วนใหญ่ใช้อินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่ของเหลว เนื่องจากสามารถนำน้ำจากทะเลสาบ แม่น้ำหรือทะเลมาใช้เพื่อการระบายความร้อนได้ง่าย นอกจากนี้ เครื่องยนต์เรือส่วนใหญ่ยังตั้งอยู่ในห้องปิด ซึ่งทำให้การหาทางให้อากาศไหลผ่านเพื่อระบายความร้อนได้ดีสำหรับอินเตอร์คูลเลอร์แบบอากาศสู่อากาศทำได้ยาก อินเตอร์คูลเลอร์สำหรับเรือจะมีลักษณะเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ โดยอากาศจะไหลผ่านรอบ ๆ ท่อหลายท่อที่อยู่ภายในตัวอินเตอร์คูลเลอร์ ขณะที่น้ำทะเลจะไหลเวียนอยู่ภายในท่อ วัสดุหลักที่ใช้สำหรับงานประเภทนี้มีคุณสมบัติในการต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเล ได้แก่ โลหะผสมทองแดง-นิกเกิลสำหรับทำท่อ และสัมฤทธิ์สำหรับทำฝาครอบที่สัมผัสกับน้ำทะเล

 ทางเลือก 
ทางเลือกอื่นในการใช้อินเตอร์คูลเลอร์ซึ่งไม่ค่อยได้ใช้แล้วในปัจจุบันคือการฉีดเชื้อเพลิงส่วนเกินเข้าไปในห้องเผาไหม้ เพื่อให้กระบวนการกลายเป็นไอช่วยทำให้กระบอกสูบเย็นลงเพื่อป้องกันการเคาะ แต่ข้อเสียของวิธีนี้คือสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้นและปล่อยแก๊สไอเสียมากขึ้น

 เครื่องอัดอากาศ 

อินเตอร์คูลเลอร์ถูกใช้เพื่อกำจัดความร้อนที่สูญเสียไปจากเครื่องอัดอากาศสองระยะในระยะแรก เครื่องอัดอากาศสองระยะผลิตขึ้นมาเนื่องจากมีประสิทธิภาพในตัวสูง การทำความเย็นของอินเตอร์คูลเลอร์เป็นสาเหตุหลักของประสิทธิภาพที่สูงขึ้นนี้ ทำให้เข้าใกล้ประสิทธิภาพของวัฏจักรการ์โนมากขึ้น การกำจัดความร้อนจากการอัดออกจากส่วนระบายอากาศของระยะแรกมีผลทำให้อากาศมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ระยะที่สองสามารถสร้างงานได้มากขึ้นจากอัตราส่วนการอัดคงที่ และการเพิ่มอินเตอร์คูลเลอร์เข้าไปในระบบนี้ต้องใช้เงินลงทุนเพิ่มเติม

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:ระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์
หมวดหมู่:เทคโนโลยีเครื่องยนต์
หมวดหมู่:เทอร์โบชาร์จเจอร์
หมวดหมู่:ส่วนประกอบเครื่องยนต์
หมวดหมู่:เทคโนโลยีแก๊ส
หมวดหมู่:เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน