Kapillærdispensere brukes først og fremst i husholdninger og små kommersielle applikasjoner hvor varmebelastningen på fordamperen er noe konstant.Disse systemene har også lavere strømningshastigheter for kjølemiddel og bruker vanligvis hermetiske kompressorer.Produsenter bruker kapillærer på grunn av deres enkelhet og lave kostnader.I tillegg krever de fleste systemer som bruker kapillærer som måleenhet ikke en høysidemottaker, noe som reduserer kostnadene ytterligere.
Kapillærrør er ikke annet enn lange rør med liten diameter og fast lengde installert mellom kondensator og fordamper.Kapillæren måler faktisk kjølemediet fra kondensatoren til fordamperen.På grunn av den store lengden og den lille diameteren, når kjølemediet strømmer gjennom det, oppstår væskefriksjon og trykkfall.Faktisk, når den underkjølte væsken strømmer fra bunnen av kondensatoren gjennom kapillærene, kan noe av væsken koke mens den opplever disse trykkfallene.Disse trykkfallene bringer væsken under metningstrykket ved temperaturen på flere punkter langs kapillæren.Denne blinkingen er forårsaket av utvidelse av væsken når trykket faller.
Størrelsen på væskeflashen (hvis noen) vil avhenge av graden av underkjøling av væsken fra kondensatoren og selve kapillæren.Hvis væskeblink oppstår, er det ønskelig at flammen er så nær fordamperen som mulig for å sikre best mulig ytelse av systemet.Jo kaldere væsken er fra bunnen av kondensatoren, jo mindre væske siver gjennom kapillæren.Kapillæren er vanligvis kveilet, ført gjennom eller sveiset til sugeledningen for ytterligere underkjøling for å forhindre at væsken i kapillæren koker.Fordi kapillæren begrenser og måler flyten av væske til fordamperen, bidrar den til å opprettholde trykkfallet som kreves for at systemet skal fungere skikkelig.
Kapillærrøret og kompressoren er de to komponentene som skiller høytrykksiden fra lavtrykksiden til et kjølesystem.
Et kapillarrør skiller seg fra en ekspansjonsventil-måleanordning ved at det ikke har noen bevegelige deler og ikke kontrollerer overopphetingen til fordamperen under noen varmebelastningsforhold.Selv i fravær av bevegelige deler, endrer kapillarrørene strømningshastigheten ettersom trykket i fordamperen og/eller kondensatorsystemet endres.Faktisk oppnår den optimal effektivitet først når trykket på høy og lav side kombineres.Dette er fordi kapillæren fungerer ved å utnytte trykkforskjellen mellom høy- og lavtrykkssiden av kjølesystemet.Ettersom trykkforskjellen mellom den høye og lave siden av systemet øker, vil kjølemediestrømmen øke.Kapillærrør fungerer tilfredsstillende over et bredt spekter av trykkfall, men er generelt lite effektive.
Siden kapillaren, fordamperen, kompressoren og kondensatoren er koblet i serie, må strømningshastigheten i kapillaren være lik kompressorens nedpumpingshastighet.Dette er grunnen til at den beregnede lengden og diameteren til kapillæren ved de beregnede fordampnings- og kondenseringstrykkene er kritiske og må være lik pumpekapasiteten under de samme konstruksjonsforholdene.For mange svinger i kapillæren vil påvirke motstanden mot strømning og deretter påvirke balansen i systemet.
Hvis kapillæren er for lang og motstår for mye, vil det være lokal strømningsbegrensning.Hvis diameteren er for liten eller det er for mange omdreininger ved vikling, vil kapasiteten til røret være mindre enn kompressorens.Dette vil resultere i mangel på olje i fordamperen, noe som resulterer i lavt sugetrykk og kraftig overoppheting.Samtidig vil den underkjølte væsken strømme tilbake til kondensatoren, og skape et høyere trykk fordi det ikke er noen mottaker i systemet som holder kjølemediet.Med høyere trykkhøyde og lavere trykk i fordamperen vil kjølemediets strømningshastighet øke på grunn av det høyere trykkfallet over kapillarrøret.Samtidig vil kompressorytelsen reduseres på grunn av høyere kompresjonsforhold og lavere volumetrisk effektivitet.Dette vil tvinge systemet til å ekvilibrere, men ved høyere trykk og lavere fordampningstrykk kan det føre til unødvendig ineffektivitet.
Hvis kapillærmotstanden er mindre enn nødvendig på grunn av for kort eller for stor diameter, vil kjølemediets strømningshastighet være større enn kapasiteten til kompressorpumpen.Dette vil resultere i høyt fordampertrykk, lav overoppheting og mulig kompressoroversvømmelse på grunn av overforsyning av fordamperen.Underkjøling kan falle i kondensatoren og forårsake lavt trykk og til og med tap av væsketetningen i bunnen av kondensatoren.Denne lave trykkhøyden og høyere enn normalt fordampertrykk vil redusere kompresjonsforholdet til kompressoren, noe som resulterer i høy volumetrisk effektivitet.Dette vil øke kapasiteten til kompressoren, som kan balanseres dersom kompressoren kan håndtere den høye kuldemediestrømmen i fordamperen.Det skjer ofte at kjølemediet renner over kompressoren, noe som får kompressoren til å svikte.
Av grunnene nevnt ovenfor er det viktig at kapillærsystemer har en nøyaktig (kritisk) kjølemediefylling i systemet.For mye eller for lite kjølemiddel kan føre til alvorlig ubalanse og alvorlig skade på kompressoren på grunn av væskestrøm eller oversvømmelse.For riktig kapillærdimensjonering, kontakt produsenten eller se produsentens størrelsestabell.Systemets navneskilt eller navneskilt vil indikere nøyaktig hvor mye kjølemiddel systemet krever, vanligvis i tideler eller til og med hundredeler av en unse.
Ved høye fordampervarmebelastninger opererer kapillærsystemer typisk med høy overheting;faktisk er en fordamperoverheting på 40° eller 50°F ikke uvanlig ved høye fordampervarmebelastninger.Dette er fordi kjølemediet i fordamperen fordamper raskt og øker 100 % dampmetningspunktet i fordamperen, noe som gir systemet en høy overhetingsavlesning.Kapillærrør har rett og slett ikke en tilbakemeldingsmekanisme, for eksempel en termostatisk ekspansjonsventil (TRV) fjernlys, for å fortelle måleenheten at den fungerer ved høy overheting og automatisk korrigere den.Derfor, når fordamperbelastningen er høy og fordamperens overheting er høy, vil systemet fungere svært ineffektivt.
Dette kan være en av hovedulempene ved kapillærsystemet.Mange teknikere ønsker å tilføre mer kjølemiddel til systemet på grunn av høye overhetingsavlesninger, men dette vil bare overbelaste systemet.Før du tilsetter kjølemiddel, sjekk for normale overhetingsavlesninger ved lave fordampervarmebelastninger.Når temperaturen i det kjølte rommet reduseres til ønsket temperatur og fordamperen er under lav varmebelastning, er normal fordamperoverheting typisk 5° til 10°F.Når du er i tvil, samle opp kjølemediet, tøm systemet og fyll på den kritiske kjølemediefyllingen som er angitt på merkeskiltet.
Når den høye fordampervarmebelastningen er redusert og systemet bytter til lav fordampervarmebelastning, vil fordamperdampens 100 % metningspunkt synke i løpet av de siste passasjene av fordamperen.Dette skyldes en reduksjon i fordampningshastigheten til kjølemediet i fordamperen på grunn av den lave varmebelastningen.Systemet vil nå ha en normal fordamperoverheting på ca. 5° til 10°F.Disse normale avlesningene for fordamperoverheting vil bare skje når fordamperens varmebelastning er lav.
Hvis kapillærsystemet er overfylt, vil det samle overflødig væske i kondensatoren, noe som forårsaker høyt trykk på grunn av mangelen på en mottaker i systemet.Trykkfallet mellom lav- og høytrykkssiden av systemet vil øke, noe som fører til at strømningshastigheten til fordamperen øker og fordamperen blir overbelastet, noe som resulterer i lav overheting.Det kan til og med oversvømme eller tette kompressoren, noe som er en annen grunn til at kapillærsystemer må fylles strengt eller nøyaktig med den angitte mengden kjølemiddel.
John Tomczyk is Professor Emeritus of HVACR at Ferris State University in Grand Rapids, Michigan and co-author of Refrigeration and Air Conditioning Technologies published by Cengage Learning. Contact him at tomczykjohn@gmail.com.
Sponset innhold er en spesiell betalt seksjon der bransjebedrifter tilbyr høykvalitets, objektivt, ikke-kommersielt innhold om emner av interesse for ACHRs nyhetspublikum.Alt sponset innhold er levert av reklameselskaper.Interessert i å delta i vår sponsede innholdsseksjon?Kontakt din lokale representant.
On Demand I dette webinaret vil vi lære om de siste oppdateringene til det naturlige kjølemediet R-290 og hvordan det vil påvirke HVACR-industrien.
I løpet av webinaret vil du lære hvordan du kan bestå hvert trinn i virksomhetens vekst.