Tiub kapilari berfungsi sebagai peranti pengembangan orifis tetap dalam sistem HVAC, membolehkan penurunan tekanan secara pasif pada cecair penyejuk. Apabila penyejuk bertekanan tinggi mengalir ke dalam tiub sempit ini (biasanya sekitar 0.5 hingga 2 mm ketebalan), rintangan yang terhasil pada dinding-dindingnya menyebabkan penurunan tekanan secara beransur. Perkara menarik yang berlaku seterusnya ialah cecair yang disejukkan bertukar menjadi campuran wap dan cecair pada tekanan dan suhu yang lebih rendah, menjadikannya bersedia untuk menyerap haba secara berkesan di bahagian penyejat sistem tersebut. Salah satu kelebihan utama di sini ialah tiada komponen bergerak langsung terlibat. Kesederhanaan mekanikal ini telah terbukti berkesan dari semasa ke semasa, sesuatu yang telah ramai juruteknik perhatikan sendiri melalui pengalaman mereka dengan pelbagai pemasangan HVAC di lapangan.
Unit penyaman udara kecil bergantung sepenuhnya kepada bentuk fizikal tiub kapilari untuk mengawal aliran bahan penyejuk. Jumlah bahan penyejuk yang mengalir melalui tiub ini sangat bergantung kepada panjang dan lebar tiub tersebut. Jika seseorang membuat tiub yang 20% lebih panjang, biasanya hanya akan ada sekitar dua pertiga daripada jumlah bahan penyejuk yang mengalir kerana rintangan dalaman yang bertambah. Apabila tiub dibuat terlalu sempit, ia akan menghasilkan masalah rintangan yang hampir sama seperti injap kembang mekanikal canggih. Yang menarik mengenai reka bentuk ringkas ini ialah kebolehannya untuk menyesuaikan diri secara automatik apabila tekanan dalam sistem berubah. Ambil contoh suhu luar yang lebih panas. Apabila suhu meningkat, tekanan pemeluwap juga naik, dan ini secara semulajadi menyebabkan lebih banyak bahan penyejuk mengalir melalui tiub kapilari tanpa memerlukan sebarang elektronik atau sensor rumit untuk mengawal proses tersebut.
Apabila bahan penyejuk bergerak melalui tiub kapilari, ia mengalami kehilangan tekanan yang agak besar, kadangkala melebihi 100 psi, semasa peralihan dari keadaan cecair kepada campuran cecair dan wap yang kita panggil campuran dua fasa. Kebanyakan kehilangan tekanan ini berlaku betul-betul pada permulaan, sebenarnya kira-kira 90% berlaku dalam bahagian pertama sepertiga panjang tiub itu sendiri. Pada masa ia sampai ke saluran masuk pengewap, tekanan biasanya stabil di antara 60 hingga 80 psi bagi bahan penyejuk biasa seperti R-410A atau yang serupa yang biasa digunakan pada hari ini. Cara pengaliran bendalir tersebut secara asasnya mengikuti formula ini Q berkadar langsung dengan delta P didarabkan dengan D kuasa empat dibahagikan dengan L. Di sini, D mewakili diameter dalam tiub manakala L mewakili keseluruhan panjangnya.
Prestasi tiub kapilari benar-benar bergantung kepada pengukuran geometri yang tepat. Apabila tiub menjadi lebih panjang, ia akan mencipta lebih banyak rintangan yang mengurangkan jumlah bahan penyejuk yang mengalir melaluinya. Tiub berdiameter lebih besar membenarkan lebih banyak bahan penyejuk melaluinya. Kesilapan dalam pengukuran ini akan menyebabkan pelbagai masalah sama ada penurunan tekanan terlalu sedikit atau penggunaan tenaga yang terlalu tinggi. Ini sangat penting dalam sistem pendingin hawa kecil yang menggunakan tiub kapilari kerana ruang yang tersedia sangat terhad. Perubahan kecil dalam dimensi akan memberi kesan yang besar apabila ruang adalah terhad. Untuk memastikan sistem berfungsi dengan betul, juruteknik perlu mengukur sehingga tahap milimeter supaya semua pengukuran sepadan dengan keperluan kapasiti dan kecekapan sistem tersebut.
Diameter dalaman bersama dengan panjang tiub memainkan peranan utama dalam menentukan berapa banyak kejatuhan tekanan yang berlaku di antara komponen kondenser dan pengewap. Apabila melihat nombor sebenar daripada Laporan Asas ASHRAE 2022, kami mendapati bahawa peningkatan diameter sebanyak 0.5 mm sahaja membawa kepada peningkatan kapasiti aliran sebanyak lebih kurang 40%. Di sisi lain, penambahan panjang tiub sebanyak satu meter biasanya menyebabkan peningkatan kejatuhan tekanan di antara 15% hingga 22%. Kebanyakan jurutera yang bekerja pada sistem ini cenderung untuk menetapkan diameter terlebih dahulu apabila membuat perubahan aliran secara keseluruhan, kemudian menumpukan kepada butiran halus melalui pelarasan panjang tiub. Pendekatan ini membantu mereka mencapai kesan penyejukan bawah takat beku (subcooling) yang lebih baik sambil memastikan keseluruhan sistem berjalan lancar tanpa sebarang fluktuasi yang tidak dijangka.
Tiub yang terlalu panjang mengurangkan tekanan penguap, meningkatkan kerja pemampat, manakala diameter yang terlalu besar menaikkan risiko limpahan akibat hempasan cecair. COP sistem yang maksimum dicapai apabila kejatuhan tekanan dikekalkan antara 1.8–2.5 MPa dan dipadankan dengan perbezaan suhu pengewapan yang sesuai.
Jurutera menggunakan dua pendekatan utama: carta empirikal yang menghubungkaitkan aliran bahan penyejuk dengan perbezaan tekanan, dan model analitikal yang merangkumi nombor tanpa dimensi seperti Reynolds dan Mach. Rekabentuk moden semakin bergantung kepada dinamik bendalir berkomputer (CFD), yang mampu mencapai ketepatan sehingga 97% dalam meramalkan kadar aliran jisim berbanding kaedah pensaizan tradisional.
Kadar aliran jisim dalam unit pendingin hawa yang lebih kecil ini bergantung kepada beberapa faktor termasuk bentuk dan saiz tiub, jenis bahan penyejuk yang digunakan, serta perbezaan tekanan di dalam sistem. Jika kita melihat secara khusus pada sistem R134a, jika berlakunya peningkatan sebanyak 1 bar pada tekanan masukan, ini biasanya akan meningkatkan keseluruhan kadar aliran antara 18 hingga 22 peratus menurut ASHRAE Handbook tahun 2006. Apabila kita bercakap tentang keadaan aliran tersekat (choked flow), keadaan ini berlaku apabila tekanan keluar menurun sehingga kira-kira 35 hingga 40 peratus daripada tekanan masukan, seterusnya menghentikan peningkatan kadar aliran yang lebih lanjut. Sebagai contoh berangka, pertimbangkan satu susun atur lazim di mana seseorang memasang tiub berdiameter 1.0 mm dan panjang lebih kurang 3.3 meter. Dalam keadaan operasi biasa dengan tekanan sebanyak 15 bar dikenakan, konfigurasi sedemikian akan menghantar kira-kira 16 kilogram sejam bahan penyejuk melalui sistem. Juruteknik yang bekerja pada sistem-sistem ini perlu mengambil kira semua hubungan ini semasa pemasangan dan penyelenggaraan.
Fasa masukan memberi kesan ketara kepada prestasi. Masukan cecair tertekan menyokong kadar aliran yang lebih tinggi sebanyak 35% berbanding campuran dua fasa disebabkan oleh pengurangan pembentukan wap dan kehilangan yang berkaitan. Contohnya:
Pengewapan awal dalam tiub menyebabkan turun naik tekanan (2–3 bar), mengurangkan kestabilan. Kajian model aliran mengesahkan bahawa mengekalkan sekurang-kurangnya 8K subsejuk menghalang pengewapan awal dalam 89% aplikasi AC kecil.
Selepas fasa cecair meta-stabil permulaan, pengembangan pesat memecut di satu pertiga akhir tiub, di mana kecerunan suhu boleh melebihi 50°C/m. Ini menekankan kepentingan pengecasan refrigeran yang tepat dan rekabentuk sistem.
Tiub kapilari memainkan peranan utama dalam sistem mampatan wap dengan bertindak sebagai peranti pengembangan orifis tetap yang menghubungkan bahagian kondenser bertekanan tinggi dengan bahagian penguap bertekanan rendah dalam sistem tersebut. Apabila bahan penyejuk mengalir ke dalam tiub sempit ini, berlakulah penurunan tekanan secara tiba-tiba yang menyebabkan penyejatan kilat berlaku. Apa yang berlaku di sini sebenarnya agak menarik - cecair tertekan tinggi bertukar menjadi campuran tepu yang lebih sejuk yang seterusnya dapat menyerap haba secara berkesan di dalam komponen penguap. Salah satu perbezaan utama antara tiub kapilari dan injap pengembangan termostatik ialah tiub ini langsung tidak memerlukan sebarang sensor atau komponen bergerak. Ini menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi di mana penyelenggaraan perlu diminimumkan dan sistem sepenuhnya tertutup daripada gangguan luar.
Tiub kapilari digunakan secara meluas dalam aplikasi dengan sensitiviti kos dan beban tetap disebabkan oleh kebolehpercayaan dan kesederhanaannya. Sistem-sistem biasa termasuk:
The tiub kapilari ac kecil reka bentuk ini sangat berkesan dalam pemasangan padat di mana ruang dan kebolehpercayaan adalah utama. Sistem ini biasanya beroperasi di bawah 5 tan dan memberi prestasi terbaik dalam keadaan persekitaran stabil. Sifat penebusan diri membolehkan penyesuaian terhadap perubahan beban kecil tanpa kawalan elektronik, meningkatkan ketahanan dalam sistem bertutup kekal.
Tiub kapilari membawa beberapa kelebihan sebenar apabila datangnya kepada sistem HVAC yang lebih kecil. Oleh sebab tiada langsung komponen bergerak yang terlibat, ini bermaksud tiada kehausan mekanikal berlaku sepanjang masa, seterusnya mengurangkan keperluan penyelenggaraan dan kegagalan sistem. Hakikat bahawa tiub-tiub ini memakan ruang yang sangat kecil membuatkan ia mudah dipasang dalam ruang yang sempit sekali pun. Tambahan pula, keupayaan mereka dalam mengawal aliran cecair dengan agak tepat membantu mengekalkan prestasi sistem yang stabil dalam pelbagai keadaan. Satu laporan terkini pada 2024 mengenai kebolehpercayaan HVAC sebenarnya menunjukkan sesuatu yang menarik - sistem yang menggunakan tiub kapilari mendapat kira-kira 32 peratus panggilan servis kurang berbanding isu peranti pengembangan elektronik.
Tiub kapilari akan menetapkan aliran bahan penyejuk secara automatik apabila berlakunya perubahan pada beban sistem. Apabila penebat mempunyai beban yang lebih tinggi, perbezaan tekanan meningkat dan ini menyebabkan lebih banyak bahan penyejuk dipaksa melalui tiub tersebut. Sebaliknya, apabila beban berkurangan, aliran akan berkurangan secara semulajadi tanpa sebarang campur tangan luar. Apa yang membuatkan tiub ini begitu berguna ialah kemampuan mereka untuk mengekalkan operasi yang stabil sepanjang proses ini tanpa memerlukan sebarang sensor atau sistem kawalan yang kompleks. Namun, terdapat satu kekangan. Disebabkan oleh dimensi tiub kapilari yang tetap, tiub ini tidak berfungsi dengan baik dalam keadaan di mana variasi beban melebihi lebih kurang 40% ke atas atau ke bawah dari reka bentuk asalnya. Had ini bermaksud pengendali perlu berhati-hati dalam memadankan keperluan aplikasi dengan spesifikasi tiub.
Pemilihan tiub kapilari yang sesuai melibatkan keseimbangan antara tiga faktor utama:
Mendapatkan kombinasi bahan yang tepat sangat penting pada masa kini, terutamanya apabila menggunakan bahan penyejuk baharu seperti R-454B atau R-32. Tiub kuprum biasa berfungsi dengan baik untuk banyak bahan penyejuk biasa yang sedia ada, walaupun kadangkala memerlukan lapisan salutan nikel jika kita menggunakan larutan berbasis ammonia. Apabila bahan tidak serasi, masalah mula berlaku dari segi kegagalan pada tiub itu sendiri mahupun campuran bahan penyejuk. Menurut kajian oleh ASHRAE pada tahun 2023, ketidaksuaian ini sebenarnya boleh mengurangkan kecekapan sistem sehingga 19%. Justeru itu, pemilihan bahan yang serasi bukan sahaja amalan yang baik, tetapi juga kunci kepada kebolehpercayaan sistem dari tahun ke tahun sambil mengekalkan keupayaan prestasi terma mereka.
EN
Berita Hangat