Kapillärdispensrar används främst i hushåll och små kommersiella applikationer där värmebelastningen på förångaren är något konstant.Dessa system har också lägre köldmedieflöden och använder vanligtvis hermetiska kompressorer.Tillverkare använder kapillärer på grund av deras enkelhet och låga kostnad.Dessutom kräver de flesta system som använder kapillärer som mätanordning ingen högsidesmottagare, vilket ytterligare minskar kostnaderna.
Kapillärrör är inget annat än långa rör med liten diameter och fast längd installerade mellan kondensorn och förångaren.Kapillären mäter faktiskt köldmediet från kondensorn till förångaren.På grund av den stora längden och den lilla diametern, när köldmediet strömmar genom det, uppstår vätskefriktion och tryckfall.Faktum är att när den underkylda vätskan strömmar från kondensorns botten genom kapillärerna, kan en del av vätskan koka medan dessa tryckfall uppstår.Dessa tryckfall bringar vätskan under dess mättnadstryck vid dess temperatur på flera punkter längs kapillären.Denna blinkning orsakas av att vätskan expanderar när trycket sjunker.
Storleken på vätskeflashen (om någon) kommer att bero på graden av underkylning av vätskan från kondensorn och själva kapillären.Om vätskebländning uppstår är det önskvärt att blixten är så nära förångaren som möjligt för att säkerställa bästa prestanda hos systemet.Ju kallare vätskan är från kondensorns botten, desto mindre vätska sipprar genom kapillären.Kapillären är vanligtvis lindad, passerad genom eller svetsad till sugledningen för ytterligare underkylning för att förhindra att vätskan i kapillären kokar.Eftersom kapillären begränsar och mäter vätskeflödet till förångaren, hjälper det till att upprätthålla det tryckfall som krävs för att systemet ska fungera korrekt.
Kapillärröret och kompressorn är de två komponenterna som skiljer högtryckssidan från lågtryckssidan av ett kylsystem.
Ett kapillärrör skiljer sig från en expansionsventildoseringsanordning genom att det inte har några rörliga delar och inte kontrollerar förångarens överhettning under några värmebelastningsförhållanden.Även i frånvaro av rörliga delar ändrar kapillärrören flödeshastigheten när trycket i förångaren och/eller kondensorsystemet ändras.Faktum är att den bara uppnår optimal effektivitet när trycken på hög och låg sida kombineras.Detta beror på att kapillären fungerar genom att utnyttja tryckskillnaden mellan hög- och lågtryckssidan av kylsystemet.När tryckskillnaden mellan den höga och låga sidan av systemet ökar, kommer köldmedieflödet att öka.Kapillärrör fungerar tillfredsställande över ett brett spektrum av tryckfall, men är i allmänhet inte särskilt effektiva.
Eftersom kapillären, förångaren, kompressorn och kondensorn är seriekopplade måste flödet i kapillären vara lika med kompressorns nedpumpningshastighet.Det är därför den beräknade längden och diametern för kapillären vid de beräknade förångnings- och kondensationstrycken är kritiska och måste vara lika med pumpkapaciteten under samma konstruktionsförhållanden.För många varv i kapillären kommer att påverka dess motstånd mot flöde och sedan påverka balansen i systemet.
Om kapillären är för lång och motstår för mycket, kommer det att finnas lokal flödesbegränsning.Om diametern är för liten eller det är för många varv vid lindning kommer rörets kapacitet att vara mindre än kompressorns.Detta kommer att resultera i brist på olja i förångaren, vilket resulterar i lågt sugtryck och kraftig överhettning.Samtidigt kommer den underkylda vätskan att strömma tillbaka till kondensorn, vilket skapar ett högre tryck eftersom det inte finns någon mottagare i systemet som håller köldmediet.Med högre tryckhöjd och lägre tryck i förångaren kommer köldmedieflödet att öka på grund av det högre tryckfallet över kapillärröret.Samtidigt kommer kompressorns prestanda att minska på grund av det högre kompressionsförhållandet och lägre volymetrisk verkningsgrad.Detta kommer att tvinga systemet att komma i jämvikt, men vid högre tryckhöjd och lägre förångningstryck kan det leda till onödig ineffektivitet.
Om kapillärmotståndet är mindre än vad som krävs på grund av en för kort eller för stor diameter, kommer köldmedieflödet att vara större än kompressorpumpens kapacitet.Detta kommer att resultera i högt förångartryck, låg överhettning och eventuell kompressoröversvämning på grund av övertillförsel av förångaren.Underkylning kan sjunka i kondensorn vilket orsakar lågt tryckhöjd och till och med förlust av vätsketätningen i botten av kondensorn.Detta låga tryck och högre än normalt förångartryck kommer att minska kompressionsförhållandet för kompressorn vilket resulterar i hög volymetrisk verkningsgrad.Detta kommer att öka kompressorns kapacitet, vilket kan balanseras om kompressorn klarar det höga köldmedieflödet i förångaren.Det händer ofta att köldmediet svämmar över kompressorn, vilket gör att kompressorn går sönder.
Av de skäl som anges ovan är det viktigt att kapillärsystem har en korrekt (kritisk) köldmediefyllning i sitt system.För mycket eller för lite köldmedium kan leda till allvarlig obalans och allvarliga skador på kompressorn på grund av vätskeflöde eller översvämning.För korrekt kapillärstorlek, kontakta tillverkaren eller se tillverkarens storlekstabell.Systemets namnskylt eller namnskylt kommer att indikera exakt hur mycket kylmedel systemet kräver, vanligtvis i tiondelar eller till och med hundradelar av ett uns.
Vid höga förångarvärmebelastningar arbetar kapillärsystem vanligtvis med hög överhettning;i själva verket är en överhettning av förångaren på 40° eller 50°F inte ovanlig vid höga förångares värmebelastningar.Detta beror på att köldmediet i förångaren avdunstar snabbt och höjer 100 % ångmättnadspunkten i förångaren, vilket ger systemet en hög överhettning.Kapillärrör har helt enkelt ingen återkopplingsmekanism, såsom en termostatisk expansionsventil (TRV) fjärrljus, för att tala om för mätanordningen att den arbetar vid hög överhettning och automatiskt korrigera det.Därför, när förångarens belastning är hög och förångarens överhettning är hög, kommer systemet att fungera mycket ineffektivt.
Detta kan vara en av de största nackdelarna med kapillärsystemet.Många tekniker vill lägga till mer köldmedium till systemet på grund av höga överhettningsvärden, men detta kommer bara att överbelasta systemet.Innan du tillsätter köldmedium, kontrollera om det finns normala överhettningsvärden vid låga värmebelastningar från förångaren.När temperaturen i det kylda utrymmet sänks till önskad temperatur och förångaren är under låg värmebelastning, är normal förångares överhettning typiskt 5° till 10°F.Vid tveksamhet, samla upp köldmediet, dränera systemet och fyll på den kritiska köldmediefyllningen som anges på märkskylten.
När den höga värmebelastningen från förångaren har reducerats och systemet växlar till låg värmebelastning för förångaren, kommer förångarens 100 % mättnadspunkt att minska under de sista passagerna av förångaren.Detta beror på en minskning av förångningshastigheten för köldmediet i förångaren på grund av den låga värmebelastningen.Systemet kommer nu att ha en normal överhettning av förångaren på cirka 5° till 10°F.Dessa normala avläsningar av förångarens överhettning sker endast när förångarens värmebelastning är låg.
Om kapillärsystemet är överfyllt kommer det att ackumulera överskottsvätska i kondensorn, vilket orsakar hög tryckhöjd på grund av avsaknaden av en mottagare i systemet.Tryckfallet mellan låg- och högtryckssidan av systemet kommer att öka, vilket gör att flödet till förångaren ökar och förångaren överbelastas, vilket resulterar i låg överhettning.Det kan till och med översvämma eller täppa till kompressorn, vilket är ytterligare en anledning till att kapillärsystem måste fyllas strikt eller exakt med den specificerade mängden köldmedium.
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.
Sponsrat innehåll är en särskild betald sektion där branschföretag tillhandahåller högkvalitativt, opartiskt, icke-kommersiellt innehåll om ämnen av intresse för ACHR:s nyhetspublik.Allt sponsrat innehåll tillhandahålls av reklamföretag.Intresserad av att delta i vår sponsrade innehållssektion?Kontakta din lokala representant.
On Demand I detta webbseminarium kommer vi att lära oss om de senaste uppdateringarna av det naturliga köldmediet R-290 och hur det kommer att påverka HVACR-branschen.
Under webinariet kommer du att lära dig hur du framgångsrikt klarar varje steg av affärstillväxt.