Transcript Pot in Pot

Problem 7
Pot-in-pot refrigerator
1
ปั ญหา
The `pot-in-pot refrigerator’ is a
device that keeps food cool using the
principle of evaporative cooling. It consists
of a pot placed inside a bigger pot with the
space between them filled with a wet
porous material, e.g. sand. How might one
achieve the best cooling effect?
ตูเย็
อ'
ั ษา
้ นแบบ `หมอในหม
้
้ เป็ นอุปกรณที
์ ร่ ก
ความเย็นของอาหารโดยหลักการทาความเย็น
ผานการระเหย
(evaporative cooling)
่
อุปกรณประกอบด
วยหม
อซึ
ออี
์
้
้ ง่ อยูภายในหม
่
้ กใบ 2
ตีความ
โจทย ์
ตู้เย็นแบบ `หม้ อในหม้ อ' เป็ นอุปกรณ์ที่รักษาความเย็นของอาหารโดย
หลักการทาความเย็นผ่านการระเหย (evaporative cooling)
อุปกรณ์ประกอบด้ วยหม้ อซึง่ อยูภ่ ายในหม้ ออีกใบที่ใหญ่กว่า โดยใส่วสั ดุ
รูพรุนและเปี ยกชื ้น (เช่น ทราย) ไว้ ระหว่างหม้ อทังสองใบ
้
ทาอย่างไรจึงจะ
ได้ ประสิทธิภาพการให้ ความเย็นที่ดีที่สดุ
3
หมอใน
้
หมอ
้
ทร
าย
หม้อ
เล็ก
หม้อ
ใหญ่
4
นิยามศัพท ์
เฉพาะ
ประสิ ทธิภาพทีด
่ ท
ี ส
ี่ ุด หมายถึง
ผลตางอุ
ณหภูมภ
ิ ายนอกหมอและ
่
้
ภายในหมอที
่ ากทีส
่ ุด
้ ม
5
ทฤษฎีท ี่
เกีย
่ วของ
้
การระเหย
การถายโอนความร
อน
่
้
(การนา และการแผรั
่ งสี )
กฎขอที
่ น
ู ยของเทอร
โม
้ ศ
์
์
ไดนามิกส์
7
ทฤษฎีท ี่
เกีย
่ วของ
้
ความชืน
้ สั มพัทธ ์
การ
กฎ
7
ปัจจัยที่
ส่งผลตอ
่
ความเย็น
ของหมอ
้
1. พืน
้ ทีผ
่ วิ ในการ
ระเหย
2. การถายเทกระแส
่
อากาศ
3. ความชืน
้ สั มพัทธ ์
ในอากาศ
4. ชนิดของ
ของเหลว
8
ออกแบบการทดลอง
ตอนที่
1
• เพือ
่ ศึ กษาประสิ ทธิภาพของหมอที
่ พ
ี น
ื้ ที่
้ ม
ผิวการระเหยแตกตางกั
น
่
ตัวแปรที่
เกี
ย
่
วข
อง
้ สระ คือ พืน้ ทีผ่ วิ การระเหย มี 3
• ตัวแปรอิ
ขนาดคือ น้อย ปานกลาง มาก
9
ตัวแปรที่
เกีย
่ วของ
้
• ตัวแปรตาม คือ ประสิ ทธิภาพความ
เย็นของหมอ
้
• ตัวแปรควบคุม คือ สภาพแวดลอม
้
ชนิดของวัสดุทอ
ี่ ยูระหว
างหม
อ
่
่
้ ปริมาตร
น้าทีใ่ ส่ในวัสดุทอ
ี่ ยูระหว
างหม
อ
่
่
้ ชนิด
ของหมอ
้ ระยะเวลาในการวัดอุณหภูม ิ
9
วัสดุ
อุปกรณ ์
หมอนอกขนาด
้
ตางกั
น 3 ใบ
่
เครือ
่ งวั
ด
ความชื้
น
DIGITAL
สั มพัทธ ์
INSTRU
หมอในขนาด
้
เทากั
่ น 3 ใบ
ทรายทีใ่ ส่
ระหวางหม
อ
่
้
น้า
ผา้
คลุม
หมอ
้
ใน
9
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• นาหมอในที
ม
่ ข
ี นาดเทากั
้
่ นใส่ในหมอนอก
้
ทีม
่ ข
ี นาดตางกั
น 3 ขนาด ในบริเวณ
่
เดียวกันในทีร่ ม
่
10
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• ใส่ทรายละเอียด
ระหวางหม
อในและ
่
้
หมอนอกทั
ง้ 3 ชุด
้
โดยใส่ปริมาตรทรายที่
หมอเล็
้ ก กลาง และ
ใหญโดยประมาณ
่
0.79X10-2 m3 1.47X
-2 m
3 และ4.27x10
-2
• เทน้าในปริมาตรรอยละ
14
ของ
10
้
3ง
10
ปริมาตรทรายในหมอทั
3 ชุด
m
าดับ
้ ้ ตามล
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• นาผาชุ
้ บน้าบิดหมาด ๆ มาคลุมหมอใน
้
ทัง้ 3 ชุด ดังรูป
• วัดอุณหภูมภ
ิ ายในหมอ
้ ภายนอกสุดของ
หมอทั
้ สั มพัทธทุ
้ ง้ 3 ชุด และความชืน
์ ก
ๆ 30 นาที เป็ นเวลาตอเนื
่ โมง
่ ่อง 7 ชัว
11
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• ในช่วงเวลา 7 ชัว
่ โมง ให้พรมน้าที่
ผ้าคลุมหมอใน
ทุก ๆ
้
1 ชัว
่ โมง ให้เปี ยก
• ทดลองซา้ ในวันถัดไป
• นาขอมู
ดอุณหภูม ิ
้ ลทีไ่ ดจากการวั
้
ภายในหมอ
้ และภายนอกสุดของหมอ
้
ทัง้ 3 ชุด มาหาผลตางอุ
ณหภูม ิ
่
12
ผลการ
ทดลองางอุ
ตารางแสดงผลต
ณหภูมภ
ิ ายนอกและภายใน
่
ๆ (วั
หมอขนาดต
นที
่ 1)T(In)
T(Out)-าง
T(In) T(Out)T(In)
T(Out)่
้
เวลาที่วดั หม้อเล็ก (
หม้ อกลาง (
หม้ อใหญ่ (
o
10.15
10.45
11.15
11.45
12.15
12.45
13.15
13.45
0.0
3.2
3.5
3.8
3.6
4.1
3.7
4.0
C)
o
0.0
3.3
3.6
4.0
3.8
4.3
4.1
4.6
C)
o
0.0
3.6
3.8
4.2
4.0
4.6
4.3
4.8
C)
T(Out)
(oC)
30.6
30.8
31.1
31.5
31.6
32.1
32.2
32.3
ความชื ้น
สัมพัทธ์
56%
58%
53%
50%
52%
49%
52%
49%
13
ตารางแสดงผลตางอุ
ณหภูมภ
ิ ายนอกและภายใน
่
ความชื ้น
าง
ๆ
หมอขนาดต
(วั
น
ที
่
1)
T(Out)-่ T(In) T(Out)- T(In) T(Out)- T(In)
T(Out)
้
เวลาที่วดั
สัมพัทธ์
หม้ อเล็ก (oC)
หม้ อกลาง (oC)
หม้ อใหญ่ (oC)
(oC)
14.15
4.2
4.9
5.2
32.4
45%
14.45
3.9
4.7
4.9
32.4
48%
15-15
3.8
4.6
4.7
32.3
49%
15.45
4.0
4.8
5.3
32.3
45%
16.15
4.0
4.8
5.2
32.4
46%
16.45
3.8
4.7
5.0
32.2
50%
15.15
4.0
5.1
5.2
32.1
47%
14
Tout - TIn (oC)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
T(Out)- T(In) หม้ อเล็ก (C◦)
T(Out)- T(In) หม้ อกลาง (C◦)
T(Out)- T(In) หม้ อใหญ่ (C◦)
10.15
10.45
11.15
11.45
12.15
12.45
13.15
13.45
14.15
14.45
15.15
15.45
16.15
16.45
15.15
0.0
เวลา (ทุกๆ 30 นาที)
15
ตารางแสดงผลตางอุ
ณหภูมภ
ิ ายนอกและภายใน
่
ความชื ้น
หมอขนาดต
าง
ๆ
(วั
น
ที
่
2)
T(Out)T(In)
T(Out)T(In)
T(Out)T(In)
T(Out)
เวลาที้ ่วดั หม้อเล็ก (่
สัมพัทธ์
หม้ อกลาง (
หม้ อใหญ่ (
o
o
C)
o
C)
C)
(oC)
10.00
0.0
0.0
0.0
29.9
46%
10.30
2.5
2.9
3.2
31.1
51%
11.00
2.1
2.5
3.0
30.8
55%
11.30
1.7
2.2
2.7
29.5
55%
12.00
1.6
1.7
1.9
27.9
73%
12.30
-0.2
0.2
0.5
27.9
74%
13.00
-0.3
0.1
0.3
29.1
69%
16
ตารางแสดงผลตางอุ
ณหภูมภ
ิ ายนอกและภายใน
่
หมอขนาดต
าง
ๆ (วันที่ 2)
ความชื ้น
้
่
T(Out)- T(In) T(Out)- T(In) T(Out)- T(In) T(Out)
เวลาที่วดั
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
16.00
16.30
17.00
หม้ อเล็ก (oC)
0.0
1.0
2.1
2.0
1.8
1.7
1.2
1.2
หม้ อกลาง (oC)
0.3
1.5
2.4
2.4
2.1
2.1
1.5
1.5
หม้ อใหญ่ (oC)
0.6
1.7
2.5
2.4
2.2
2.1
1.6
1.7
(oC)
29.9
30
30.4
30.4
29.9
29.9
30.1
31.2
สัมพัทธ์
62%
54%
55%
57%
56%
62%
61%
61%
17
TOut - TIn (C◦)
3.5
3.0
T(Out)- T(In) หม้ อเล็ก (C◦)
T(Out)- T(In) หม้ อกลาง (C◦)
T(Out)- T(In) หม้ อใหญ่ (C◦)
2.5
2.0
1.5
1.0
0.0
-0.5
เวลา (ทุกๆ 30 นาที)
10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
12.30
13.00
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
16.00
16.30
17.00
0.5
18
หมอใน
เย็น
้
ไดอย
้ างไร
่ การระเหย
อากาศถ่ายเท
ของน้า
ความร้ อนถูก
นาออกมา
จากหม้ อใน
ความร้ อนแฝงของ
การกลายเป็ นไอ
บริเวณที่เย็น
ทรายเปี ยก
น ้าซึมออกมาตามช่องว่างของ
หม้ อ แล้ วระเหยออกไป
6
ทฤษฎี
การ
ระเหย
เกิดทีผ
่ วิ หน้าของ
ทราย
เกิดทีผ
่ าคลุ
มหมอ
้
้
ใน
เกิดทีผ
่ วิ นอกของ
หมอนอก
้
20
การระเหยทีผ
่ วิ หน้า
ทรายรับความ
ของทราย
รอนจากการ
้
แผรั
่ งสี โดยตรง
26
การระเหยจะเกิดเฉพาะ
บริเวณผิวหน้า
ของทรายทีม
่ ข
ี องเหลวอยู่
28
ผาคลุ
มหมอ
้
้
ในไดรั
้ บความ
รอนโดยตรง
้
การระเหยเกิดทีผ
่ า้
คลุมหมอใน
้
น้า
ระเหย
27
การระเหยเกิดทีผ
่ วิ นอก
ของหมอนอก
้
ผนังหมอใหญ
ที
่ ช
ี ่ องวาง
้
่ ม
่
ให้น้าซึมผาน
่
น ้าที่อยู่
ในทราย
20
ดูดพลังงานจาก
สิ่ งแวดลอม
(ทราย)
้
ผนังหมอใหญ
ที
่ ช
ี ่ องวางให
้
่ ม
่
้
น้าซึมผาน
่
21
ดูดพลังงานจาก
สิ่ งแวดลอม
(ทราย)
้
22
ความร้ อนจาก
การแผ่รังสีของ
ดวงอาทิตย์
หม้ อเป็ นตัวนาความ
ร้ อนมายังทราย
น ้าที่ซมึ ผ่าน
ช่องว่างของหม้ อ
เกิดการระเหย
ความร้ อนที่ทราย
ได้ รับถูกเปลี่ยนเป็ น
งานที่ใช้ ในการระเหย
24
ผลจากการระเหยทุก ๆ
ส่วนทีเ่ พิม
่ ขึน
้
อุณหภูม ิ
อุณหภูมข
ิ อง
สิ่ งแวดลอม
= T1
ทราย
=
T
้
2>
T
>
T
อุณหภูมข
ิ องหมอ
้
1
3
ใน = T3
T
2
T1 ประสิ ทธิภาพความ
เย็นของหมอ
้
T3
T3 หมอ
T3 หมอ
T3 หมอ
้
้
้
ใหญ
กลาง
เล็
ก
่
สรุป : หมอทีม่ พ
ี น
ื้ ทีผ
่ วิ การระเหย
้
มาก อุณหภูมภ
ิ ายในของหมอในจะ
้
25
ผลจากการระเหยทุก ๆ
ส่วนทีล
่ ดลง
จะลดลง เพราะ
T1 T3 เพิม
่ ขึน
้
T3
ประสิ ทธิภาพความเย็น
ของหมอลดลง
้
T3 = T2
T 1 = T3 = T2
เป็ นไปตามกฎขอ
้ 0 ของเทอรโม
์
ไดนามิกส์
25
ออกแบบการทดลอง
ตอนที่
2
• เพือ
่ ศึ กษาประสิ ทธิภาพ
ของหมอที
่ ระแสอากาศ
้ ก
เหนือพืน
้ ผิวการระเหย
แตกตางกั
น
่
ตัวแปรที่
เกีย
่ วของ
้
• ตัวแปรอิสระ คือ
กระแสอากาศเหนือ
พืน
้ ผิวการระเหย
9
ตัวแปรที่
เกีย
่ วของ
้
• ตัวแปรตาม คือ ประสิ ทธิภาพความ
เย็นของหมอ
้
• ตัวแปรควบคุม คือ ขนาดของหมอใน
้
และหมอนอก
ชนิดของหมอ
้
้ ชนิดของ
วัสดุทอ
ี่ ยูระหว
างหม
อ
่
่
้ สภาพแวดลอม
้
ปริมาตรน้าทีเ่ ทในวัสดุทอ
ี่ ยูระหว
างหม
อ
่
่
้
ระยะเวลาในการวัดอุณหภูม ิ
9
วัสดุ
อุปกรณ ์
เหมือนการทดลองครัง้ ที่ 1 ตางกั
นทีม
่ พ
ี ด
ั
่
ลมช่วยสรางกระแสอากาศเหนื
อพืน
้ ผิวการ
้
ระเหย และรูปรางหม
อเปลี
ย
่ นไป ดังรูป
่
้
9
ออกแบบการทดลองตามความสนใจในข้ อที่ 2
พัดลมช่วยเพิม่
การถ่ายเท
กระแสอากาศ
29
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• นาหมอในที
ม
่ ข
ี นาดเทากั
้
่ นใส่ในหมอ
้
นอกทีม
่ ข
ี นาดเทากั
่ น 2 ชุด วางไว้
ในบริ
เ
วณเดี
ย
วกั
น
ในที
ร
่
ม
่่
• ใส่ทรายละเอียดระหวางหม
อในและ
้
หมอนอกทั
ง้ 2 ชุด ในปริมาณเทา่
้
ๆ กัน
10
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• เทน้าในทราย
ในหมอทั
้ ง้
2 ชุด ใน
ปริมาณเทา่ ๆ
กัน
10
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• นาผาชุ
้ บน้าบิดหมาด ๆ มาคลุมหมอใน
้
ทั
ชุดด 1 ปลอยไวในทีร่ มปกติ ชุดที่
• ง้ หม2
อชุ
้
่
้
่
2 มีพด
ั ลมสรางกระแสอากาศเหนื
อพืน
้ ผิว
้
การระเหย
ชุดที่
1
ชุดที่
11
ขัน
้ ตอนการ
ทดลอง
• วัดอุณหภู
มภ
ิ ายในหมอ
้ ภายนอกสุด
ของหมอทั
้
้ ง้ 2 ชุด และความชืน
สั• มในช
พัท่ธ
ทุ
วงเวลา
ชัว
่ นาที
โมง เป็
ใหนเวลา
์ ก ๆ 730
้พรมน้าที่
ต
่ โมง
ผอเนื
ทุก ๆ
่ ้าคลุ่อมงหม7อใน
้ ชัว
ชัว
่ โมง า้ ให
กดไป
•1ทดลองซ
ในวั
้เปีนยถั
• นาขอมู
ดอุณหภูม ิ
้ ลทีไ่ ดจากการวั
้
ภายในหมอ
้ ภายนอกสุดของหมอทั
้ ง้ 12
ผลการ
ตารางแสดงผลต่ทดลอง
างอุณหภูมิภายนอกและภายในหม้ อที่มีกระแสอากาศต่างกัน
เวลาที่วดั
10.10
10.40
11.10
11.40
12.10
12.40
13.10
T(Out)- T(In) T(Out)- T(In)
มีลม (oC)
ไม่มีลม (oC)
0.0
2.0
2.0
3.1
4.6
4.6
4.5
0.0
2.0
0.5
2.6
1.6
2.6
1.6
T(Out)
(◦C)
34.4
34.4
33.8
33.8
32.9
32.5
32.3
ความชื ้นสัมพัทธ์ใน ความชื ้นสัมพัทธ์ใน
สถานที่มีลม
สถานที่ไม่มีลม
35%
36%
38%
39%
41%
39%
42%
51%
52%
51%
50%
49%
51%
52%
30
ตารางแสดงผลต่างอุณหภูมิภายนอกและภายในหม้ อที่มีกระแสอากาศต่างกัน
เวลาที่วดั
13.40
14.10
14.40
15.10
15.40
16-10
16.40
17.10
T(Out)- T(Out)- T(In)
T(In) มีลม (oC) ไม่มีลม (oC)
4.6
5.1
5.1
5.6
6.0
5.9
5.4
5.8
2.6
2.5
2.1
2.6
2.5
2.9
2.4
3.3
T(Out)
(◦C)
32.3
32.4
32.2
32.1
32.5
32.5
32.7
33
ความชื ้นสัมพัทธ์ใน ความชื ้นสัมพัทธ์ใน
สถานที่มีลม
สถานที่ไม่มีลม
40%
40%
41%
40%
41%
41%
44%
43%
52%
52%
50%
50%
50%
49%
51%
51%
31
TOut - TIn (oC)
T(Out)- T(In) มีลม (C◦)
7.0
T(Out)- T(In) ไม่มีลม (C◦)
6.0
5.1
4.6 4.5
5.0
3.1
2.6
3.0
2.0
2.0 2.0
2.6
1.6
5.4
5.1
5.8
4.6
4.6
4.0
5.6
6.0 5.9
2.6 2.5
2.1
2.6 2.5
3.3
2.9
2.4
1.6
1.0
0.5
0.0
10.10
10.40
11.10
11.40
12.10
12.40
13.10
13.40
14.10
14.40
15.10
15.40
16.10
16.40
17.10
0.0
เวลา (ทุกๆ 30 นาที)
32
อธิบาย
ผล
33
สรุป : หมอที
่ ก
ี ระแสอากาศเหนือ
้ ม
พืน
้ ผิวการระเหยมาก อุณหภูม ิ
34
สรุปผลการ
ทดลอง
• หมอที
่ พ
ี น
ื้ ทีผ
่ วิ การระเหยมาก
้ ม
อุณหภูมภ
ิ ายในของหมอในจะลดลง
้
มากทีส
่ ุด
• หมอที
่ ก
ี ระแสอากาศเหนือ
้ ม
พืน
้ ผิวการระเหยมาก อุณหภูม ิ
ภายในของหมอในจะลดลงมาก
้
ทีส
่ ุด
35
Thank you
36
อางอิ
ง
้
“How to find the efficiency of pot in pot refrigerator?”.
[ออนไลน์] . เข้ าถึงได้ จาก
:http://www.appropedia.org/Zeerpotrefrigeration(design)
“How to make pot in pot refrigerator?”. [ออนไลน์] . เข้ าถึงได้ จาก :
http://www.wikihow.com/Make-a-Pot-in-a-Pot-Refrigerator
37