Rurki kapilarne kontrolują ilość czynnika chłodniczego przepływającego przez system, ponieważ mają bardzo mały średnicę wewnętrzną, zazwyczaj od pół milimetra do dwóch milimetrów. Gdy gorący, pod wysokim ciśnieniem czynnik chłodniczy wychodzi z kondensatora i trafia do tych miniaturowych rurek, pojawia się duża siła tarcia, która obniża ciśnienie o około 85%, zgodnie z badaniami Ponemon z 2023 roku. Nagły spadek ciśnienia powoduje szybkie rozprężenie czynnika chłodniczego, który staje się zimniejszy aż do momentu, gdy przed dotarciem do zwojów parownika staje się chłodną mieszaniną cieczy i pary, w której właściwie zachodzi większość procesu chłodzenia.
Rurki kapilarne są stosowane w około 89 procentach klimatyzatorów domowych jako urządzenia rozprężne o stałym przekroju, zastępując skomplikowane zawory mechaniczne, które można zobaczyć w innych miejscach (według danych ASHRAE z 2023 roku). Małe rurki są zazwyczaj wykonane z miedzi lub stali nierdzewnej. Pomagają kontrolować ilość czynnika chłodniczego wpływającego do sekcji parownika, co ostatecznie poprawia zdolność systemu do pobierania ciepła z powietrza wewnętrznego. Dlaczego te komponenty stały się tak powszechne? Prosta konstrukcja w połączeniu z niezawodną pracą czyni je idealnym wyborem dla masowej produkcji. Szczególnie ważne dla producentów skupionych na klientach wrażliwych cenowo, którzy potrzebują niezawodnych rozwiązań chłodniczych, nie przekraczając przy tym budżetu na zakładach produkcyjnych rurek kapilarnych do klimatyzacji w całym kraju.
Regulacja przepływu zależy od trzech głównych czynników:
Optymalizacja projektu rurki kapilarnej może poprawić współczynnik SEER w systemach klimatyzacji inwerterowej o 12–15% dzięki stabilnemu przepływowi czynnika chłodniczego, według najnowszych badań Ulepszenia w projektowaniu systemów HVAC .
Metale odporne na korozję odgrywają kluczową rolę, gdy materiały muszą wytrzymać wielokrotne zmiany temperatury oraz działanie agresywnych chemicznie substancji w czasie. Większość jednostek klimatyzacyjnych nadal polega na miedzi do swoich komponentów wewnętrznych, przy czym około trzy czwarte systemów klimatyzacji wykorzystuje ten materiał, ponieważ miedź doskonale przewodzi ciepło i jest łatwa do formowania podczas produkcji – jak wynika z najnowszych danych branżowych HVAC z 2023 roku. W przypadku systemów chłodniczych, które mają do czynienia z amoniakiem, staje się materiałem pierwszego wyboru stal nierdzewna, ponieważ lepiej znosi działanie substancji korozyjnych. Stopy miedzi (mosiądze) znajdują swoje zastosowanie w określonych warunkach niskiego ciśnienia, gdzie inne materiały mogą być mniej skuteczne, choć zastosowania te są dość specjalistyczne w skali branży.
Rury miedziane bez szwu są produkowane za pomocą procesów ciągnienia na zimno, które osiągają tolerancję wymiarową na poziomie 0,5%. Wbudowane systemy pomiarowe wykorzystujące promienie X monitorują grubość ścianki rury podczas procesu ciągnienia, utrzymując jednolitość w granicach ±0,01 mm – co jest krytyczne dla dokładnej dawki czynnika chłodniczego w precyzyjnych systemach klimatyzacji.
Miedź elektrolityczna o dużej ciągliwości (ETP) z zawartością tlenu ≤0,04% zapobiega kruchości wodorowej podczas lutowania. Po procesie odpuszczania rury są doprowadzane do twardości 65 HRB w skali Rockwella B, co zapewnia równowagę między plastycznością a odpornością na ciśnienie. Automatyczne systemy wizyjne sprawdzają wszystkie rury pod kątem zgodności z tolerancjami średnicy zgodnie z normą ASME B36.19M przed wysyłką.
Fabryki rurek kapilarnych prądu przemiennego stosują zimne wyciąganie wielokrotne, aby osiągnąć średnice nawet do 0,5 mm z dokładnością ±0,01 mm. Wstępny materiał miedziany jest redukowany w 6–12 etapach przy użyciu matryc z węglika wolframu, zapewniając równomierne grubości ścianek. Systemy pomiarowe laserowe w czasie rzeczywistym utrzymują stabilność wymiarową podczas szybkich przebiegów produkcyjnych przekraczających 25 m/min.
Optymalizowana geometria matryc (kąty natarcia 12°–16°) oraz smary z mydła i kwasu szczawiowego redukują tarcie podczas wyciągania o 38% w porównaniu do alternatyw na bazie petrolejowej (TheZebra.org 2021). Stopniowa sekwencja matryc utrzymuje współczynniki wyciągania pomiędzy 1,15 a 1,35 na przejście, umożliwiając łącznie redukcję przekroju do 75% bez powodowania wad materiałowych.
W międzyczasie rury miedziane poddawane są hartowaniu partiami w temperaturze 450–550°C w piecach z kontrolowanym azotem. Przywraca to ciągliwość (wydłużenie ≥35%) i zapewnia pełne przegrzanie w ciągu 90 minut. Analiza metalograficzna potwierdza integralność struktury mikroskopowej przed dalszą obróbką.
CNC tnące nożyce lecące wycinają rury na długości 1,5–6 m z dokładnością ±2 mm przy prędkościach do 30 m/min. Układy zwijające z serwonapędem tworzą szpule o wadze 150–300 kg, utrzymując zgodność średnicy szpuli z dokładnością do 0,5 mm. Warstwy separujące z polimeru zapobiegają uszkodzeniom powierzchni podczas manipulacji i transportu.
Jakość powierzchni bezpośrednio wpływa na przepływ czynnika chłodniczego i niezawodność systemu. Gładka powierzchnia wewnętrzna (poniżej 0,8 µm Ra ) minimalizuje zawirowania i zapobiega gromadzeniu się cząstek, które mogą prowadzić do mikrozatorów. Niedoskonałości powierzchni przekraczające 5% grubości ścianki może zmniejszyć pojemność chłodzenia o 12–18% (HVAC Tech Journal, 2023), co podkreśla konieczność surowej kontroli w procesie produkcji.
Po walcowaniu rury przechodzą kwasowe odtłuszczanie azotanowe w celu usunięcia warstw tlenkowych, po czym następuje trzystopniowe płukanie wodą z zastosowaniem wody z zastosowaniem wody z odwróconą osmozą w celu usunięcia pozostałości chemicznych. Rury są suszone nożami powietrznymi o dużej prędkości przy 65–80°C , co obniża zawartość wilgoci poniżej 50 PPM —jest to kluczowy krok w zapobieganiu korozji wewnętrznej.
Ostateczne pakowanie odbywa się w pomieszczeniach czystych klasy ISO 5, a rury są pakowane w workach napełnionych azotem, aby zapobiec utlenianiu. Systemy automatycznej obsługi minimalizują kontakt ludzki, a liczniki cząsteczek laserowych weryfikują stopień czystości zgodnie z normą MIL-STD-1246E. Najlepsze zakłady utrzymują poziom zanieczyszczeń na poziomie ≤ 10 cząsteczek/cm² dla cząsteczek większych niż 0,5 µm.
Każda rurka jest testowana przy 2,5-krotnym ciśnieniu roboczym (zazwyczaj 500–800 psi) przez 10–15 minut, aby potwierdzić integralność konstrukcyjną. Test hydrostatyczny wykrywa mikrocząstki o wielkości nawet 0,003 mm i zapewnia niezawodność w warunkach rzeczywistego ciśnienia czynnika chłodniczego zgodnie z wytycznymi ASHRAE 2024.
Mikrometry laserowe i czujniki ultradźwiękowe weryfikują średnicę zewnętrzną z dokładnością ±0,01 mm i grubość ścianki z dokładnością ±5%. Pomiar ten zapewnia spójne właściwości przepływu i jest monitorowany w czasie rzeczywistym, a jednostki niespełniające wymagań są automatycznie odrzucane, by spełnić zgodność z normą ASTM B280.
Przyspieszone testy trwałości symulują 15 lat użytkowania poprzez 50 000 cykli ciśnieniowych (50–300 psi) oraz wstrząsy termiczne w zakresie od -40°C do 120°C. Aby zakwalifikować się do gwarancji, wężownice muszą zachować co najmniej 95% początkowej wytrzymałości na pęknięcie (≥1200 psi) po przeprowadzeniu testów.
Każda wężownica jest oznaczona kodem wygrawerowanym laserowo, umożliwiającym pełne śledzenie do materiałów wyjściowych, parametrów procesu oraz zapisów kontroli jakości — wspierającym wymagania audytowe przez 10 lat.
Współczesne pompy ciepła z inwerterem coraz częściej wykorzystują rurki kapilarne, zwłaszcza że producenci potrzebują komponentów, które będą niezawodnie działać w warunkach zmiennego ciśnienia, znacznie przekraczającego wymagania tradycyjnych systemów split. Przejście na bardziej ekologiczne alternatywy, takie jak czynnik chłodniczy R-290, skłoniło wielu właścicieli fabryk do przeanalizowania swoich procesów produkcyjnych. Około 42 procent producentów rurek kapilarnych do klimatyzacji znacząco zmodernizowało swoje linie produkcyjne od początku zeszłego roku. Ulepszenia te koncentrują się na zapobieganiu problemom z kruchością wodorową oraz na dostosowaniu się do nowych przepisów bezpieczeństwa, które wciąż się zmieniają w tym sektorze.
Rurki kapilarne pełnią przede wszystkim funkcję urządzeń rozprężnych o stałym przekroju, regulując przepływ czynnika chłodniczego do parownika w celu zwiększenia efektywności pobierania ciepła z powietrza wewnętrznego.
Miedź jest powszechnie stosowana ze względu na jej doskonałą przewodność cieplną i łatwość formowania, co czyni ją odpowiednią do produkcji wysokiej jakości elementów klimatyzacji.
Spadek ciśnienia kontrolowany jest przez geometrię rury, jej długość oraz właściwości czynnika chłodniczego, które wpływają na opór przepływu i różnicę ciśnienia.
Norma ASTM B280 określa zawartość miedzi na poziomie 99,9%, zapewniając kompatybilność z nowoczesnymi czynnikami chłodniczymi oraz definiując kluczowe właściwości takie jak wytrzymałość na rozciąganie i dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń tlenkowych.
Gorące wiadomości
EN
