Kapilarne cevi funkcionišu kao uređaji za ekspanziju sa fiksnim otvorom unutar klima sistema, omogućavajući pasivno smanjenje pritiska tečnog rashladnog sredstva. Kada rashladno sredstvo pod visokim pritiskom protiče kroz ove uske cevi (najčešće oko 0,5 do 2 mm debljine), otpor koji se stvara na zidovima cevi izaziva postepeno smanjenje pritiska. Sledeći deo procesa je prilično zanimljiv – prehlađena tečnost se pretvara u mešavinu pare i tečnosti na nižem pritisku i temperaturi, čime postaje spremna da efikasno apsorbuje toplotu u isparivaču sistema. Jedna velika prednost ovog sistema je potpuni odsustvo pokretnih delova. Ova mehanička jednostavnost se već dugi niz godina pokazala kao pouzdana, što je mnogim tehničarima poznato iz praktičnog iskustva stečenog prilikom održavanja različitih klima instalacija.
Мали уређаји за климатизацију у потпуности зависе од физичког облика капиларне цеви за контролу протока хладњака. Количина хладњака која пролази кроз цев заиста зависи од тога колико је цев дугачка и широка. Ако неко направи цев за 20% дужу, обично ће се видети за отприлике трећину мање хладњака који пролазе кроз њу, јер се тада унутар ње јавља већа трења. Када цеви постану превише уске, оне стварају сличне проблеме отпора као и они прецизни механички експанзиони вентили. Занимљиво је што ове једноставне конструкције аутоматски се прилагођавају када се притисци у систему промене. Узмимо за пример топлије спољашње температуре. Како температура порасте, притисак у кондензатору се повећава и то заправо узрокује да више хладњака протекне кроз капиларну цев самостално, без потребе за компликованом електроником или сензорима који би то контролисали.
Kada rashladno sredstvo prolazi kroz kapilarnu cev, dolazi do značajnog pada pritiska, ponekad preko 100 psi, tokom tranzicije iz tečnog stanja u mešavinu tečnosti i pare koju nazivamo dvofazna smeša. Većina ovog pada pritiska dešava se odmah na početku – zapravo, oko 90% pada pritiska nastaje u prvoj trećini dužine cevi. Do trenutka kada rashladno sredstvo stigne do ulaza isparivača, pritisak se obično izjednači negde između 60 i 80 psi za standardna rashladna sredstva poput R-410A ili sličnih koja se danas često koriste. Način kretanja fluida u osnovi prati sledeću formulu: Q je proporcionalno delta P pomnoženom sa D na četvrti stepen podeljenim sa L. U ovoj formuli D predstavlja unutrašnji prečnik cevi, dok L označava njenu ukupnu dužinu.
Понашање капиларних цеви заиста зависи од правилне геометрије. Када цеви постану дуже, стварају већи отпор који смањује количину хладњака која кроз њих пролази. Цеви већег пречника омогућавају пролаз веће количине супстанце. Погрешне мере доводе до проблема, било да пад притиска није довољан или се потрошња енергије знатно повећава. Ово је посебно важно за мале системе за климатизацију који користе капиларне цеви, јер простора за рад уопште није много. Чак и мала одступања у димензијама имају велики утицај када је простор ограничен. Да би све радило исправно, техничари морају да измере све до нивоа милиметра, како би све одговарало захтевима система у погледу капацитета и ефикасности.
Unutrašnji prečnik zajedno sa dužinom cevi igra glavnu ulogu u određivanju koliko će se smanjiti pritisak između kondenzatora i isparivača. Kada pogledamo stvarne brojke iz ASHRAE-ovog izveštaja iz 2022. godine, uočavamo da povećanje prečnika za svega 0,5 mm dovodi do približno 40% bolje protok sposobnosti. S druge strane, dodavanje još jednog metra dužini cevi generalno rezultira povećanjem pada pritiska između 15% i 22%. Većina inženjera koji rade na ovim sistemima prvo prilagođavaju prečnike kada prave značajne promene u protoku, a zatim ulaze u detalje podešavajući dužine. Ovaj pristup im pomaže da postignu bolje efekte podhlađivanja i da čitav sistem radi glatko bez neočekivanih fluktuacija.
Превише дуге цеви смањују притисак у испаривачу, повећавајући рад компресора, док превелики пречници повећавају ризик од поплаве услед течног удара. Највиши коефицијент перформанси система (COP) постиже се када се пад притиска одржава између 1,8–2,5 MPa и усклађује са одговарајућим разликама температура засићења.
Инжењери користе два основна приступа: емпиријске табеле које повезују проток хладнија са разликама у притиску и аналитичке моделе који укључују бездимензиона броја као што су Рејнолдсов и Махов број. Савремено пројектовање све више зависи од рачунарске динамике флуида (CFD), која постиже до 97% тачности у предвиђању масеног протока у поређењу са традиционалним методама димензионисања.
Масени проток у тим мањим јединицама за климатизацију зависи од више фактора, укључујући облик и величину цеви, врсту хладњака који се користи и разлику притисака у систему. Ако посебно погледамо R134a системе, ако дође до повећања улазног притиска за само 1 бар, то обично повећава укупни проток неких 18 до 22 процената, према ASHRAE књизи из 2006. године. Када говоримо о условима блокираног протока, они настају када притисак на излазу падне на неких 35 до 40 процената у односу на улазни, чиме се зауставља даље повећавање протока. Да бисмо дали конкретне бројеве, узмимо типичан систем у којем неко инсталира цев пречника 1,0 мм и дужине око 3,3 метра. У нормалним условима рада, са применом притиска од 15 бара, таква конфигурација би пропустила приближно 16 килограма хладњака на час кроз систем. Техничари који раде на овим системима морају имати на уму све ове односе током инсталације и одржавања.
Улазна фаза значајно утиче на перформансе. Подхлађени улаз течности подржава 35% веће протокне стопе од двофазних мешавина због смањења формирања паре и повезаних губитака. На пример:
Преузурпава испаравање унутар цеви узрокује флуктуације притиска (2–3 бара), чиме се смањује стабилност. Студије моделирања протока потврђују да одржавање бар 8 K незасићења спречава рано испаравање у 89% малих AC апликација.
Nakon početne metastabilne tečne faze, brzo širenje ubrzava u poslednjoj trećini cevi, gde gradijenti temperature mogu premašiti 50°C/m. Ovo ističe važnost tačnog punjenja rashladnog sredstva i projektovanja sistema.
Капиларне цеви имају кључну улогу у системима компресије паре тако што делују као фиксни отвори експанзионих уређаја који повезују део кондензатора под високим притиском са делом испаривача под ниским притиском система. Када хладни агент тече кроз ове уске цеви, долази до изненадног пада притиска који изазива испаравање услед смањења притиска. Оно што се дешава овде је заправо прилично занимљиво – високопритисни подхлађени течни агент се трансформише у хладнију засићену мешавину која затим може ефективно да апсорбује топлоту унутар компоненте испаривача. Једна велика разлика између капиларних цеви и термостатских експанзионих вентила је та што ове цеви не захтевају никакве сензоре нити покретне делове. То их чини посебно погодним за примене где је потребно минимално одржавање, а системи су потпуно запушени и заштићени од спољашњег сметања.
Kapilarni cevovodi se široko koriste u aplikacijama osetljivim na troškove i fiksnim opterećenjima zbog svoje pouzdanosti i jednostavnosti. Uobičajeni sistemi uključuju:
The mala AC kapilarna cev projektovanje je posebno efikasno u kompaktnim instalacijama gde su prostor i pouzdanost na najvišem nivou. Ovakvi sistemi obično rade ispod 5 tona i najbolje funkcionišu u stabilnim ambijentalnim uslovima. Njihova samokompensaciona priroda omogućava prilagođavanje manjim promenama opterećenja bez elektronske kontrole, čime se povećava izdržljivost u trajnim zaptivenim sistemima.
Капиларне цеви доносе неколико значајних предности уколико се користе у мањим системима за климатизацију (HVAC). Како у овим цевима нема покретних делова, не постоји ни механичко хабање, што смањује потребе за одржавањем и кварове. Њихов мали просторни захват омогућава лаку интеграцију у стиснуте просторе. Такође, способност прецизног регулисања протока флуида помаже у одржавању стабилног рада система у различитим условима. Недавна студија из 2024. године која је испитивала поузданост HVAC система показала је интересантну чињеницу – системи који користе капиларне цеви имали су око 32% мање позива за сервисирање услед кварова на елементима за експанзију у односу на системе који користе електронске верзије.
Капиларне цеви саме регулишу проток хладњака када дође до промена у оптерећењу система. Када испаривач има веће оптерећење, разлика у притиску се повећава, чиме се гуре више хладњака кроз цев. Обратно, када оптерећење опадне, проток се природно смањује без икаквог спољашњег умешивања. Оно што чини ове цеви толико корисним је чињеница да одржавају стабилно радње упркос свему томе, без потребе за софистицираним сензорима или системима контроле. Ипак, постоји један мали проблем. Пошто капиларне цеви имају фиксне димензије, оне нису добре у ситуацијама где варијације оптерећења прелазе око 40% у односу на пројектовано оптерећење. Ова ограничења значе да оператори морају пажљиво да упореде захтеве апликације са спецификацијама цеви.
Избор праве капиларне цеви подразумева балансирање три кључна фактора:
Danas je veoma važno pravilno kombinovati materijale, naročito kada se koriste noviji rashladni sredstva poput R-454B ili R-32. Standardne bakarne cevi su prikladne za mnoga uobičajena rashladna sredstva, iako ponekad zahtevaju sloj nikel prevlake kada su u pitanju amonijak-sadržajna rešenja. Kada se materijali ne usklade na odgovarajući način, dolazi do postepenog oštećenja i propadanja unutar cevi kao i samog rashladnog sredstva. Prema istraživanju ASHRAE-a iz 2023. godine, takvo neusaglašavanje može smanjiti efikasnost sistema čak 19%. Dakle, odabir kompatibilnih materijala nije samo dobra praksa, već i ključno za dugoročno pouzdano funkcionisanje sistema i očuvanje termalnih performansi.
Vesti
EN
