ฝาหม้อน้ำสำคัญแค่ไหน?

ฝาหม้อน้ำสำคัญแค่ไหน?

ฝาหม้อน้ำสำคัญแค่ไหน?

May 20, 2015

ฝาหม้อน้ำ หนึ่งในอุปกรณ์ระบายความร้อนของเครื่องยนต์ที่หลายคนมองข้าม ผมนำเรื่องนี้มาพูดถึงเนื่องจากเห็นพฤติกรรมคนใช้รถในยุคนี้ ไม่ค่อยใส่ใจดูแลมัน ปล่อยให้เก่าเสื่อมสภาพไปตามมีตามเกิด ทำไมอุปกรณ์ตัวอื่นเปลี่ยนได้หมด แต่ไม่ยอมเปลี่ยนเจ้าตัวนี้ จนเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เครื่องยนต์ "ฮีท"

ฝาหม้อน้ำ ไม่ใช่อะไหล่เฉพาะยี่ห้อของโรงงานประกอบรถยนต์ แต่เป็นฝาที่สามารถหาซื้อได้ทั่วไป สำหรับใช้กับรถได้หลากหลายยี่ห้อ อาจมีหน่วยความดันเป็นปอนด์/ตารางนิ้ว ซึ่งเป็นหน่วยเดียวกับที่เราใช้วัดความดันลมยาง มักมีค่าอยู่ในระดับหลักสิบ เช่น 12 ถึง 14 ปอนด์/ตารางนิ้ว

ถ้าเป็นฝาเฉพาะรุ่นจากโรงงานประกอบรถยนต์ เขาจะไม่ใช้หน่วยนี้ ตัวเลขที่เราพบจะมี 2 แบบ แบบแรก มีค่าอยู่ในระดับหลักหน่วย เช่น 1.0 หรือ 0.9 และอาจไม่มีหน่วยกำกับไว้ ค่าเหล่านี้เป็นค่าความดันซึ่งมีหน่วยเป็นบาร์ (BAR) ครับ (ค่าความดันที่กำหนดไว้บนฝาหม้อน้ำ หมายความว่า สปริงของฝาหม้อน้ำ จะควบคุมความดันในระบบหล่อเย็นเครื่องยนต์ไว้ ไม่ให้สูงเกินค่านี้ เมื่อความดันเพิ่มสูงถึงค่าที่กำหนดไว้ แรงสปริงจะสู้แรงจากความดันไม่ไหว เลยต้องปล่อยให้น้ำ หรืออากาศส่วนหนึ่งลอดผ่านออกไป) ความดัน 1 บาร์ มีค่าประมาณ 14.5 ปอนด์/ตารางนิ้ว หรือ ประมาณ 1.02 กก./ตร.ซม.

ค่าความดันที่มีหน่วยเป็น บาร์ นี้ หลายประเทศในยุโรปใช้กำหนดค่าความดันลมยางด้วย ถ้าพบค่านี้บนสติคเกอร์แถวๆ ขอบประตูรถ ก็เอา 14.5 คูณ จะได้ค่าความดันลมยางในหน่วยปอนด์/ตารางนิ้วตามที่เรารู้จักกันดี

ที่ดูแล้วแปลกหน่อยก็คือ ตัวเลขหลักร้อยบนฝาหม้อน้ำ เช่น 100 หรือ 120 ตัวเลขนี้เป็นค่าความดันเช่นเดียวกันครับ แต่มีหน่วยเป็น KPA หรือ กิโลปาสกาล ส่วนมากมักไม่ค่อยบอกไว้ด้วยว่ามีหน่วยเป็นอะไร เพราะฉะนั้นถ้าเห็นตัวเลขแถวๆ 100 ให้สรุปไปเลยว่าหมายถึงหน่วย กิโลปาสกาล เช่น 120 ก็หมายถึง 120 KPA หรือ 120,000 PA (หนึ่งแสนสองหมื่นปาสกาล) ชื่อ ปาสกาล นี้ เป็นชื่อที่ถูกตั้งเพื่อเป็นเกียรติให้แก่ PASCAL ชาวฝรั่งเศส อาจเนื่องจากไม่ทราบว่าจะเรียกเป็นอะไรดี เพราะแกเก่งหลายด้าน ทั้ง ฟิสิคส์ คณิตศาสตร์ และปรัชญา

มีการกำหนดเป็นมาตรฐานสากลให้ค่า 100,000 PA เท่ากับ 1 BAR (อ่านว่าบาร์) PA จึงเป็นหน่วยที่เล็กมากเพื่อไม่ให้ต้องเขียนเลขศูนย์กันจนเมื่อยมือ จึงนิยมใช้วิธีตัวคูณด้วย 1,000 เสียก่อนให้เป็น KPA (กิโลปาสกาล) ทำนองเดียวกันกับกิโลกรัมที่เราคุ้นเคยกันดีนั่นเอง เพราะฉะนั้น 1 BAR ก็เท่ากับ 100 KPA พอดี และเท่ากับ 14.5 ปอนด์/ตารางนิ้ว โดยประมาณ เพราะความจริงมีตัวเลขหลังจุดทศนิยมอีกยาวเหยียด แต่ไม่จำเป็นสำหรับค่าหยาบๆ ในรถยนต์ของเราครับ

สำหรับรถรุ่นล่าสุดในบางประเทศ เราจะพบว่าค่าความดันบนฝาหม้อน้ำสูงถึง 140 เมื่อเอา 14.5 คูณ แล้วหารด้วย 100 จะได้ค่าความดันเป็นปอนด์/ตารางนิ้ว ประมาณ 20.3 ปอนด์/ตารางนิ้ว ซึ่งเป็นตัวเลขที่สูงมากนะครับ สำหรับความดันที่กระทำต่อหม้อน้ำ และท่อน้ำทั้งระบบ เพราะฉะนั้น ท่อน้ำของรถที่ใช้ฝาหม้อน้ำความดันสูงยุคหลังๆ นี้ จะต้องมีโครงสร้างที่แข็งแรงมาก เพื่อให้สามารถรับความดันระดับนี้ได้ ผู้ที่นิยมใช้ของเทียมราคาถูก คงพอเข้าใจแล้วนะครับว่า ทำไมท่อน้ำของคุณจึงบวมเป่ง จนปริภายในระยะเวลาแค่ 2-3 เดือนเท่านั้นเอง

แล้วทำไมโรงงานประกอบรถยนต์จึงต่างพากันใช้ฝาหม้อน้ำความดันสูงเหล่านี้ ? เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าหม้อน้ำของรถยนต์นั้น มีหน้าที่ระบายความร้อนของน้ำให้กับอากาศภายนอก ความร้อนของน้ำนั้นก็คือความร้อนที่ถูกระบายออกมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ในห้องเผาไหม้นั่นเอง หม้อน้ำที่ระบายความร้อนได้ดีจะต้องทำจากวัสดุซึ่งเป็นตัวนำความร้อนที่ดี และต้องมีพื้นที่ผิวที่มากตามไปด้วย ไม่ว่าจะเป็นด้านที่สัมผัสกับน้ำ และด้านที่สัมผัสกับอากาศ เพราะฉะนั้นหม้อน้ำที่มีพื้นที่ผิวมากจึงต้องมีขนาดใหญ่ หรือไม่ก็ต้องมีความหนามากเพียงพอ ซึ่งแน่นอนครับว่า ต้องกินเนื้อที่มากพอสมควร และมีน้ำหนักมากตามไปด้วย

ทั้งสองคุณสมบัตินี้ อาจไม่เหมาะสำหรับรถเก๋งในยุคนี้ที่มีขนาดตัวถังเพรียวลม และมีน้ำหนักน้อย เพื่อการประหยัดเชื้อเพลิง ด้านหน้าของรถรุ่นใหม่ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะแบนลงทุกที บีบบังคับให้หม้อน้ำต้องมีขนาดเล็กลงตามไปด้วย

เมื่อถูกจำกัดขนาด ก็หมายความว่า พื้นที่ผิวสำหรับระบายความร้อนต้องหายไปด้วย ผู้ออกแบบเครื่องยนต์จึงต้องหาทางออกด้านอื่นแทน ถ้าเราดูจากสูตรของการถ่ายเทความร้อนจะพบว่า ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิด้วย เพื่อชดเชยกับขนาดของหม้อน้ำ เราจำเป็นต้องทำให้อุณหภูมิของน้ำแตกต่างจากอุณหภูมิของอากาศภายนอกที่ผ่านหม้อน้ำให้มากที่สุด ซึ่งก็คือต้องให้น้ำในระบบหล่อเย็นร้อนขึ้นนั่นเอง เพื่อให้จินตนาการได้ง่ายขึ้น ผมขอเปรียบเทียบกับการระบายน้ำครับ ถ้าเราจะระบายน้ำจากถังแรกไปสู่ถังที่สอง สิ่งแรก คือ ระดับน้ำในถังแรกต้องสูงกว่า และหากเราต้องการให้การระบายน้ำเป็นไปอย่างรวดเร็ว ก็ต้องใช้ท่อขนาดใหญ่เชื่อมต่อกันระหว่างถังทั้งสอง แต่ถ้าขนาดของท่อนี้ถูกจำกัด (ทำนองเดียวกับขนาดของหม้อน้ำ) เราก็ยังสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเท หรือการไหลของน้ำได้ โดยการยกระดับน้ำในถังแรกให้สูงขึ้นกว่าเดิมอีก (ทำนองเดียวกันกับการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำในเครื่องยนต์) แต่น้ำที่ร้อนขึ้น ย่อมต้องถึงจุดเดือดอย่างง่ายดายครับ ถ้าจะให้มันเดือดยากขึ้น ตำราฟิสิคส์เขาบอกว่า ต้องให้มันอยู่ใต้ความดันที่สูงขึ้นอีก และนี่ก็คือ ที่มาของฝาหม้อน้ำความดันสูงในรถรุ่นใหม่ที่เราใช้อยู่นี่เองครับ

ผลพลอยได้ของการเพิ่มอุณหภูมิน้ำ ย่อมทำให้อุณหภูมิส่วนอื่นของเครื่องยนต์สูงตามไปด้วย คือ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ซึ่งสูงขึ้นเล็กน้อย หมายความว่า การลดความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลงนั่นเอง ฝาหม้อน้ำความดันสูงรุ่นล่าสุดนี้ ค่าสูงสุดถึง 200 KPA หรือประมาณ 29 ปอนด์/ตารางนิ้ว ซึ่งเป็นค่าที่สูงมาก ถ้าผู้ใช้รถท่านใดมีฝาหม้อน้ำที่มีความดันสูงใกล้เคียงค่านี้ ต้องระวังอย่าให้ช่างที่ไม่มีความรู้เพียงพอเอาท่อน้ำของปลอมมาใส่ให้นะครับ รับรองว่าท่อน้ำของท่านจะบวมตุ่ย และแตกกลางทางให้ท่านกินข้าวลิงแน่ๆ ครับ


Credit: วิธวินท์ ไตรพิศ FORMULA MAGAZINE
รูปภาพ: www.iStockphoto.com