ท่อแคปิลลารีทำหน้าที่ควบคุมปริมาณสารทำความเย็นที่ไหลผ่านระบบ เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เล็กมาก โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.5 มิลลิเมตรถึง 2 มิลลิเมตร เมื่อสารทำความเย็นที่ร้อนและมีแรงดันสูงไหลออกมาจากคอนเดนเซอร์และเข้าสู่ท่อเล็กๆ เหล่านี้ จะเกิดแรงเสียดทานจำนวนมาก ซึ่งทำให้แรงดันลดลงประมาณ 85% ตามการวิจัยของ Ponemon ในปี 2023 การลดลงของแรงดันอย่างกะทันหันนี้ทำให้สารทำความเย็นขยายตัวอย่างรวดเร็ว และอุณหภูมิลดต่ำลงจนกลายเป็นสารผสมเย็นระหว่างของเหลวและไอ ก่อนที่จะเข้าสู่คอยล์ระเหยซึ่งเป็นจุดที่เกิดการเย็นส่วนใหญ่
ท่อแคปิลลารีถูกใช้ในเครื่องปรับอากาศภายในบ้านประมาณ 89 เปอร์เซ็นต์ ในฐานะอุปกรณ์ขยายแบบปรับไม่ได้ แทนที่วาล์วเชิงกลที่ซับซ้อนกว่าที่เราเห็นในระบบอื่น ๆ (ตามข้อมูลของ ASHRAE ปี 2023) ท่อขนาดเล็กเหล่านี้โดยทั่วไปทำมาจากวัสดุอย่างทองแดงหรือสแตนเลสสตีล มันช่วยควบคุมปริมาณสารทำความเย็นที่ไหลเข้าสู่ส่วนตัวระเหย ซึ่งส่งผลให้ระบบสามารถดูดซับความร้อนจากอากาศภายในอาคารได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ทำไมองค์ประกอบเหล่านี้จึงได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย? เพราะมีการออกแบบที่เรียบง่ายและให้สมรรถนะที่เชื่อถือได้ เหมาะสำหรับกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ โดยเฉพาะสำหรับผู้ผลิตที่มุ่งเน้นกลุ่มผู้บริโภคที่คำนึงถึงงบประมาณ ซึ่งต้องการทางเลือกในการทำความเย็นที่มีความน่าเชื่อถือ โดยไม่ต้องใช้ต้นทุนสูงในโรงงานผลิตท่อแคปิลลารีของเครื่องปรับอากาศทั่วประเทศ
การควบคุมการไหลถูกกำหนดโดยปัจจัยหลักสามประการ:
การออกแบบท่อแคปิลลารีที่มีประสิทธิภาพ ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถเพิ่มค่า SEER ได้ 12–15% ในระบบเครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์ ผ่านการไหลของสารทำความเย็นที่มีเสถียรภาพ ตามรายงานล่าสุด การพัฒนาการออกแบบระบบ HVAC .
โลหะที่ทนต่อการกัดกร่อนมีบทบาทสำคัญเมื่อวัสดุจำเป็นต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ และสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเป็นเวลานาน หน่วยปรับอากาศส่วนใหญ่ยังคงพึ่งพาท่อทองแดงสำหรับชิ้นส่วนภายใน โดยมีประมาณสามในสี่ของระบบปรับอากาศใช้งานนี้ เนื่องจากทองแดงสามารถถ่ายเทความร้อนได้ดีและสามารถขึ้นรูปได้ง่ายในขั้นตอนการผลิต ตามข้อมูลอุตสาหกรรม HVAC จากปี 2023 สำหรับระบบทำความเย็นที่ต้องจัดการกับแอมโมเนียโดยเฉพาะ สเตนเลสสตีลจะกลายเป็นวัสดุที่เลือกใช้ เนื่องจากทนต่อผลการกัดกร่อนได้ดีกว่า โลหะผสมทองเหลืองมีการใช้งานเฉพาะทางในบางสถานการณ์ที่ความดันต่ำ ซึ่งวัสดุอื่นอาจใช้งานได้ไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร แม้ว่าการประยุกต์ใช้งานเหล่านี้จะมีขอบเขตที่เฉพาะเจาะจงมากในอุตสาหกรรม
ท่อทองแดงแบบไร้รอยต่อผลิตโดยกระบวนการดึงเย็นที่สามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนทางมิติได้ที่ระดับ 0.5% การตรวจสอบความหนาของผนังท่อแบบเรียลไทม์ด้วยระบบเอกซเรย์ในระหว่างกระบวนการดึง จะช่วยรักษาระดับความสม่ำเสมอไว้ภายใน ±0.01 มม. ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมปริมาณสารทำความเย็นอย่างแม่นยำในระบบปรับอากาศแบบความแม่นยำสูง
ทองแดงชนิด Electrolytic-tough-pitch (ETP) ที่มีปริมาณออกซิเจนไม่เกิน 0.04% ช่วยป้องกันการเกิดภาวะ hydrogen embrittlement ในระหว่างกระบวนการบัดกรี หลังจากการอบอ่อน (annealing) เป้าหมายคือให้ท่อมีค่าความแข็ง 65 HRB บนสเกล Rockwell B ซึ่งเป็นการสมดุลระหว่างความเหนียวและความสามารถในการรับแรงดัน ระบบตรวจสอบด้วยภาพแบบอัตโนมัติจะตรวจสอบท่อทุกเส้นให้เป็นไปตามมาตรฐาน ASME B36.19M เรื่องความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางก่อนจัดส่ง
โรงงานผลิตท่อแคปิลลารีแบบ AC ใช้กระบวนการดึงเย็นแบบหลายขั้นตอนเพื่อให้ได้เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุดที่ 0.5 มม. ด้วยความแม่นยำ ±0.01 มม. ทองแดงจะถูกลดขนาดผ่าน 6–12 ขั้นตอน โดยใช้หัวดึงแบบทังสเตนคาร์ไบด์ เพื่อให้มีความหนาของผนังสม่ำเสมอ ระบบวัดด้วยแสงเลเซอร์แบบเรียลไทม์ช่วยควบคุมความคงทนทางมิติระหว่างการผลิตที่ความเร็วสูงเกิน 25 ม./นาที
การออกแบบเรขาคณิตของหัวดึงที่เหมาะสม (มุมเข้าระหว่าง 12°–16°) พร้อมใช้สารหล่อลื่นแบบกรดออกซาลิก-สบู่ ช่วยลดแรงเสียดทานในการดึงลงได้ 38% เมื่อเทียบกับสารหล่อลื่นจากปิโตรเลียม (TheZebra.org 2021) การใช้หัวดึงแบบลำดับชั้นช่วยควบคุมอัตราการดึงให้อยู่ระหว่าง 1.15 ถึง 1.35 ต่อรอบ ทำให้สามารถลดพื้นที่หน้าตัดรวมกันได้สูงถึง 75% โดยไม่เกิดข้อบกพร่องในวัสดุ
ในระหว่างขั้นตอนการดึง ท่อทองแดงจะถูกอบอ่อนแบบชุดในเตาควบคุมด้วยไนโตรเจนที่อุณหภูมิ 450–550°C การอบอ่อนนี้จะช่วยฟื้นฟูความเหนียว (การยืดตัว ≥35%) และให้การเกิดผลึกใหม่สมบูรณ์ภายใน 90 นาที การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาจะยืนยันความสมบูรณ์ของโครงสร้างจุลภาคก่อน proceeding ไปยังขั้นตอนถัดไป
เครื่องตัดแบบ CNC ตัดท่อเป็นท่อนยาว 1.5–6 เมตร ด้วยความแม่นยำ ±2 มม. ที่ความเร็วสูงสุดถึง 30 เมตร/นาที ระบบม้วนที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมอเตอร์ผลิตม้วนที่มีน้ำหนัก 150–300 กก. โดยรักษาระดับความสม่ำเสมอของเส้นผ่านศูนย์กลางม้วนไว้ที่ ±0.5 มม. ชั้นกันชนระหว่างที่เป็นโพลิเมอร์ช่วยป้องกันความเสียหายบนพื้นผิวระหว่างการจัดการและการขนส่ง
คุณภาพพื้นผิวมีผลโดยตรงต่อการไหลของสารทำความเย็นและความน่าเชื่อถือของระบบ พื้นผิวด้านในที่เรียบ (ต่ำกว่า 0.8 µm Ra ) ช่วยลดการไหลปั่นป่วนและป้องกันการสะสมของอนุภาคที่อาจนำไปสู่การอุดตันในระดับไมโคร พื้นผิวที่บกพร่องเกินกว่า 5% ของความหนาผนัง อาจลดกำลังการระบายความร้อนลง 12–18% (HVAC Tech Journal, 2023) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการควบคุมการผลิตอย่างเข้มงวด
หลังจากการดึง ท่อจะผ่านกระบวนการกัดด้วยกรดไนตริกเพื่อขจัดชั้นออกไซด์ ตามด้วยการล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนสามขั้นตอนเพื่อกำจัดสารเคมีตกค้าง ท่อจะถูกทำให้แห้งด้วยลมแรงสูงที่อุณหภูมิ 65–80°C ซึ่งช่วยลดปริมาณความชื้นให้อยู่ในระดับต่ำกว่า 50 พีพีเอ็ม —เป็นขั้นตอนสำคัญในการป้องกันการกัดกร่อนภายใน
การบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นในห้องสะอาด ISO Class 5 โดยท่อจะถูกบรรจุในภาชนะที่เติมไนโตรเจนเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ระบบจัดการแบบอัตโนมัติช่วยลดการสัมผัสของมนุษย์ ในขณะที่เครื่องนับอนุภาคด้วยเลเซอร์ตรวจสอบระดับความสะอาดตามมาตรฐาน MIL-STD-1246E สถานที่ที่มีคุณภาพสูงสุดสามารถควบคุมระดับการปนเปื้อนไว้ที่ระดับ ≤ 10 อนุภาค/cm² สำหรับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.5 µm
ท่อแต่ละเส้นจะถูกทดสอบที่ความดัน 2.5 เท่าของความดันใช้งานปกติ (โดยทั่วไปอยู่ที่ 500–800 psi) เป็นเวลา 10–15 นาที เพื่อยืนยันความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การทดสอบด้วยน้ำมันไฮดรอลิกนี้สามารถตรวจจับรอยรั่วขนาดเล็กได้ถึง 0.003 มม. และรับประกันความน่าเชื่อถือภายใต้ความดันของสารทำความเย็นในสภาพการใช้งานจริง ตามแนวทางของ ASHRAE 2024
ไมโครมิเตอร์เลเซอร์และเครื่องวัดความหนาแบบอัลตราโซนิกตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกภายในช่วง ±0.01 มม. และความหนาของผนังท่อภายในช่วง ±5% การวัดเหล่านี้รับประกันคุณสมบัติการไหลที่สม่ำเสมอ และมีการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ โดยหน่วยที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานจะถูกปฏิเสธโดยอัตโนมัติ เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM B280
การทดสอบความทนทานแบบเร่งความเร็วจำลองการใช้งานเป็นเวลา 15 ปีผ่าน 50,000 รอบการเปลี่ยนแปลงความดัน (50–300 psi) และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันจาก -40°C ถึง 120°C เพื่อให้มีสิทธิ์ได้รับการรับประกัน ท่อต้องรักษากำลังแตกเริ่มต้นไว้ไม่น้อยกว่า 95% (≥1,200 psi) หลังจากการทดสอบ
ท่อแต่ละเส้นมีการระบุรหัสด้วยเลเซอร์เพื่อให้สามารถย้อนกลับไปยังวัตถุดิบ พารามิเตอร์กระบวนการผลิต และบันทึกการตรวจสอบได้อย่างสมบูรณ์ สนับสนุนการตรวจสอบย้อนกลับตามข้อกำหนดเป็นเวลา 10 ปี
ท่อแบบแคปิลลารีกำลังถูกนำไปใช้มากขึ้นในเครื่องสูบความร้อนแบบอินเวอร์เตอร์ในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ผลิตจำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนที่สามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ภายใต้สภาวะความดันที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งสูงกว่าที่ระบบสปลิตแบบดั้งเดิมต้องการ การเปลี่ยนไปใช้สารทำความเย็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เช่น สารทำความเย็น R-290 ได้ผลักดันให้เจ้าของโรงงานจำนวนไม่น้อยต้องทบทวนกระบวนการทำงานของตนเอง ประมาณ 42 เปอร์เซ็นต์ของผู้ผลิตท่อแคปิลลารีสำหรับเครื่องปรับอากาศได้ปรับปรุงกระบวนการทำซ้ำตั้งแต่ช่วงต้นปีที่แล้ว ซึ่งการอัปเกรดเหล่านี้เน้นไปที่การป้องกันปัญหาเกี่ยวกับการแตกร้าวจากไฮโดรเจน (Hydrogen Embrittlement) พร้อมทั้งปรับตัวให้สอดคล้องกับกฎระเบียบด้านความปลอดภัยใหม่ๆ ที่ยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมนี้
ท่อแคปิลลารีมีหน้าที่หลักในฐานะอุปกรณ์ขยายแบบปรับขนาดคงที่ ควบคุมการไหลของสารทำความเย็นเข้าสู่ส่วนตัวระเหย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับความร้อนจากอากาศภายในอาคาร
ทองแดงมักถูกนำมาใช้เนื่องจากมีคุณสมบัติในการนำความร้อนได้ดีเยี่ยมและสามารถขึ้นรูปได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนเครื่องปรับอากาศคุณภาพสูง
การลดลงของแรงดันถูกควบคุมด้วยรูปทรงและขนาดของท่อ ความยาว และคุณสมบัติของสารทำความเย็น ซึ่งส่งผลต่อความต้านทานการไหลและค่าความแตกต่างของแรงดัน
มาตรฐาน ASTM B280 กำหนดให้ใช้ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์ 99.9% ซึ่งรับประกันความเข้ากันได้กับสารทำความเย็นรุ่นใหม่ และกำหนดคุณสมบัติหลัก เช่น ความแข็งแรงทนแรงดึง และข้อจำกัดของสารปนเปื้อนประเภทออกไซด์
EN
ข่าวเด่น