co2piping.com

Kapillärrör

Innerdiameter och längd på kapillärröret för små kylsystem – kylskåp, frysar, flaskkylare och små aggregat.

Köldmedium och drift

Kompressor

Värmeväxling mot sugledningen

Fyllnadsmängd

Dimensioner och enheter

Enheter

Kontrollera ett befintligt rör

Projekt

.html
Fil
Dela och skriv ut

Filen är en länkfil: dubbelklicka för att öppna projektet i webbläsaren, eller välj den med Öppna. Äldre .json-filer går fortfarande att öppna. Precis som projektfilen innehåller den alla projektdata – dela den bara med dem som får se dem.

Kapillärrör per dimension

Längden varje dimension behöver för att släppa igenom kompressorns massflöde. ★ = rekommenderad (längden närmast mitten av önskat intervall). Klicka på en rad för att visa den i profilen och flödesschemat.
Längdintervall: längden för en innerdiameter 0,02 mm större – 0,02 mm mindre (en typisk tolerans; kontrollera leverantörens). Utlopp: 'strypt' = flödet når kritisk hastighet (ljudhastighet) i rörets ände, trycket där visas; annars slutar röret vid förångningstrycket. x ut = ångandel vid utloppet. Önskat intervall 1,50 m–4,00 m.

Tryck och temperatur längs röret – 0,6 mm × 5,87 m

Kretsens fyllnadsmängd

Visa beräkning

Beräkning per del av röret

DelMassflöde [kg/s]Densitet [kg/m³]Innerdiameter [mm]Hastighet [m/s]Ref (Darcy)Längd [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Anmärkning
Inlopp3.15e-4528,50,62,11––00,0177–förlust K = 0,5 plus acceleration till vätskehastigheten
Vätskedel3.15e-4528,50,62,115 2800,03735,744,2674 100enfasig vätska tills mättningstrycket nås
Tvåfasdel3.15e-428,660,638,9––0,130,759586 000ångandel 0 → 0,09; densitet och hastighet vid utloppet Strypt flöde vid utloppet.

Beräkningsgrund

Metod
Homogen tvåfasmodell för vald innerdiameter och kompressorns massflöde: inloppsförlust, enfasig vätskefriktion tills vätskan når sitt mättningstryck, därefter tvåfasflöde med vätska och ånga i samma hastighet, beräknat i 200 trycksteg till förångningstrycket eller strypt flöde.
Ekvationer
  • Inlopp: Δp = (1 + K)·G²/(2ρ), K = 0,5
  • Rörelsemängd: −dp = f·G²·v/(2d)·dz + G²·dv
  • Energi: h + w²/2 = konstant (minus värmen som sugledningsvärmeväxlaren tar)
  • Tvåfas: v = (1 − x)·v_L + x·v_V, 1/μ = x/μ_V + (1 − x)/μ_L (McAdams)
  • Strypt när (p_i − p_i+1) − G²·(v_i+1 − v_i) ≤ 0
Friktionsfaktor
Churchill (1977), slätt draget kopparrör, Re = G·d/μ
Ämnesdata
CoolProp 8.0.0
Källor
ASHRAE Handbook – Refrigeration, ch. 11 · Stoecker & Jones (1982), ch. 12 · Bansal & Rupasinghe (1998) · Churchill (1977) · McAdams et al. (1942) · Gnielinski (1976) · EN 12900:2013
Anmärkningar
  • Delarna summeras till tryckfallet från 5,03 bar(g) vid inloppet till −0,00 bar(g) vid rörets utlopp.
  • Med sugledningsvärmeväxlare förblir vätskan underkyld längre, så vätskedelen blir längre; dess värme dras av i energibalansen längs den lödda delen.

Flödesschema

Så räknar appen

Kretsprocess: t₀ och tc är daggpunkter (EN 12900). Vätskan lämnar kondensorn vid bubbelpunkten minus underkylningen och går in i kapillärröret vid kondenseringstrycket. Förångaren lämnar gas vid p₀ och t₀ + överhettning. Ämnesdata från CoolProp 8 (referenstillståndsekvationer; blandningar med sitt temperaturglid).

Kapillärröret: den homogena modell som beskrivs i ASHRAE Handbook – Refrigeration och av Stoecker & Jones: inloppsförlust (K = 0,5), enfasig vätskefriktion tills trycket når vätskans mättnadstryck, därefter adiabatiskt tvåfasflöde där vätska och gas har samma hastighet (h + w²/2 konstant), stegvis i 200 trycksteg med friktion och acceleration. Tvåfasviskositet enligt McAdams, friktionsfaktor enligt Churchill (slätt draget kopparrör).

Strypt flöde: när tryckfallet inte längre ger någon längd (−dp/dv = G²) är flödet kritiskt; sker det över förångningstrycket slutar röret där och resten av expansionen sker i strålen in i förångaren – det normala tillståndet i ett kapillärrörssystem.

Värmeväxling mot sugledningen: räknas ut ur geometrin – den fastlödda längden, var den börjar och sugledningens innerdiameter. Värmen går från kapillärröret till suggasen i motström med UA per meter = 1/(1/(h_i·π·d) + 1/(h_g·π·D)); båda värmeövergångstalen enligt Gnielinski (laminärt Nu = 3,66), där suggassidan är det dominerande motståndet och lödfogen försummas. Gasen följs cell för cell från förångarens utlopp längs kapillärrörets egen temperaturprofil, och kapillärröret och gasen itereras tills returgasens temperatur och värmen från kapillärröret stämmer överens (som i Hermes, Melo och Gonçalves modeller från grundprinciper). En uppmätt returgastemperatur kan anges i stället. En växlare som håller vätskan underkyld fördröjer förångningen och gör röret betydligt längre för samma flöde.

Begränsningar: modellen låter vätskan börja förångas exakt vid mättnad (ingen metastabil fördröjning), vilket gör längden något för kort vid stor underkylning; olja, böjar och lindning ingår inte. Publicerade jämförelser av homogena modeller med mätningar visar avvikelser i storleksordningen 10–20 % i massflöde Mot räkneexemplen i ASHRAE Handbook – Refrigeration 2006, kap. 44, ger appen 4–5 % mer flöde för ett adiabatiskt R134a-rör och ungefär 8 % mer med värmeväxling mot sugledningen; bekräfta alltid fyllnadsmängd och överhettning vid provkörning.

Källor

  • ASHRAE Handbook – Refrigeration (2022), kapitel 11 Refrigerant-control devices, avsnittet Capillary tubes. ASHRAE, Atlanta.
  • Stoecker, W.F., Jones, J.W. (1982). Refrigeration and Air Conditioning, 2:a uppl., McGraw-Hill, kapitel 12 Expansion devices (beräkning av kapillärrör).
  • Bansal, P.K., Rupasinghe, A.S. (1998). An homogeneous model for adiabatic capillary tubes. Applied Thermal Engineering 18(3–4), 207–219.
  • Bolstad, M.M., Jordan, R.C. (1948). Theory and use of the capillary tube expansion device. Refrigerating Engineering 56(12), 519–523.
  • Churchill, S.W. (1977). Friction-factor equation spans all fluid-flow regimes. Chemical Engineering 84(24), 91–92.
  • McAdams, W.H., Woods, W.K., Heroman, L.C. (1942). Vaporization inside horizontal tubes – II. Trans. ASME 64, 193–200.
  • Bell, I.H., Wronski, J., Quoilin, S., Lemort, V. (2014). Pure and pseudo-pure fluid thermophysical property evaluation and the open-source thermophysical property library CoolProp. Ind. Eng. Chem. Res. 53(6), 2498–2508 (CoolProp 8.0).
  • EN 12900:2013 Refrigerant compressors – Rating conditions, tolerances and presentation of manufacturer's performance data.
  • EN 378-1:2016+A1:2020, IEC 60335-2-24 (kylapparater för hushåll) och IEC 60335-2-89 (kommersiella kylmöbler): fyllnadsgränser för brandfarliga köldmedier.
  • US EPA (2024). SNAP rule 26, faktablad: https://epa.gov/system/files/documents/2024-05/snap-final-rule-26-factsheet.pdf (kontrollerad 2026-10-14).
  • US 40 CFR part 82, subpart G, bilagorna R och V (SNAP, kolväten i kylskåp och frysar för hushåll): https://www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-C/part-82/subpart-G (kontrollerad 2026-10-25).
  • ASERCOM (2023). Komponenter för brandfarliga köldmedier: https://www.asercom.org/wp-content/uploads/2023/04/En_Components-for-Flammable-Refrigerants.pdf (fyllnadsgräns enligt IEC 60335-2-24).
  • Gnielinski, V. (1976). New equations for heat and mass transfer in turbulent pipe and channel flow. International Chemical Engineering 16(2), 359–368.
  • Hermes, C.J.L., Melo, C., Gonçalves, J.M. (2008). Modeling of non-adiabatic capillary tube flows: a simplified approach and comparison with empirical data. International Journal of Refrigeration 31(8), 1358–1367.
  • ASHRAE Handbook – Refrigeration (2006, SI), kapitel 44 Refrigerant-control devices, avsnittet Capillary tubes: dimensioneringsdiagram och räkneexempel enligt Wolf m.fl. (1995) och Wolf & Pate (2002), använda för att kontrollera appen.

Vanliga frågor

Hur dimensionerar man ett kapillärrör?

Utgå från kompressorn: dess massflöde vid dimensionerande driftpunkt (förångnings- och kondenseringstemperatur, underkylning) ska gå genom kapillärröret. För varje innerdiameter tar appen fram den längd som ger exakt det flödet; ett längre rör släpper igenom mindre, en större diameter mer. Välj en dimension med praktisk längd, i kylskåp och frysar oftast 1,5–4 m.

Räkna i verktyget ovan ↑

Vilken innerdiameter ska jag välja?

En större diameter med längre rör är mindre känslig för toleranser, smuts och olja än ett kort rör med liten diameter: ±0,02 mm på 0,6 mm ändrar flödet med omkring 8 %. Mycket korta rör (under 0,5 m) är svåra att få rätt; mycket långa är opraktiska. Appen rekommenderar den dimension vars längd ligger närmast mitten av ditt önskade intervall.

Räkna i verktyget ovan ↑

Varför löder man kapillärröret mot sugledningen?

Den kalla suggasen kyler vätskan i kapillärröret: mer kyleffekt per kg, mindre flashgas, och sugledningen svettas eller frostar inte. Vätskan förblir då vätska längre och röret släpper igenom mer köldmedium per meter, så ett fastlött rör blir längre än ett adiabatiskt för samma flöde. Appen räknar ut växlaren ur den fastlödda längden och sugledningens diameter; en uppmätt returgastemperatur kan anges i stället.

Räkna i verktyget ovan ↑

Vad betyder strypt flöde?

Tvåfasblandningens hastighet ökar när vätskan förångas. Vid en viss punkt når den kritisk hastighet (ljudhastighet): ett lägre förångningstryck ökar då inte flödet. De flesta kapillärrörssystem går strypta; rörets längd bestämmer då flödet och förångningstrycket påverkar bara strålen vid utloppet.

Räkna i verktyget ovan ↑

Kan jag använda resultaten för R600a och R290?

Ja, ämnesdata för isobutan och propan kommer från CoolProps referenstillståndsekvationer. Kom ihåg att kolväten är brandfarliga (A3): apparatstandarderna begränsar fyllnadsmängden per krets, och ett kapillärrörssystem saknar vätskebehållare, så fyllningen måste vägas in exakt.

Räkna i verktyget ovan ↑HC (A3, brandfarliga): rördimensionering →

Hur noggrann är beräkningen?

Publicerade jämförelser av homogena modeller med mätningar på adiabatiska rör visar avvikelser i storleksordningen 10–20 % i massflöde; med värmeväxling mot sugledningen är osäkerheten större. Mot räkneexemplen i ASHRAE Handbook (2006, kap. 44) ligger appen inom +4…9 % i massflöde. Toleransen i innerdiametern ger ensam flera procent. Använd resultatet som utgångspunkt och kontrollera överhettning och tryck vid provkörning.

Förutsättningar: Homogent tvåfasflöde, ingen metastabil förångning, slätt draget kopparrör, rakt eller glest lindat, ingen olja. t₀ och tc som daggpunkter (EN 12900). Tryckfallet i kondensor och vätskeledning ingår inte. Ämnesdata från CoolProp 8.

Ansvarsfriskrivning: Beräkningen är ett underlag för projektering. Jämför resultatet med kompressortillverkarens data och kontrollera fyllnadsmängd, överhettning och tryck vid provkörning. CO2piping.com tar inget ansvar för hur resultaten används.

Ny funktion – rapportera gärna fel: Rapportera en bugg

Hjälp – kapillärrör

Fyll i köldmedium, driftpunkt och kompressor till vänster. Tabellen till höger visar vilken längd varje standarddimension behöver; den rekommenderade är märkt med ★.

1. Köldmedium och driftpunkt

  • Välj köldmedium och användning (frys, kyl, högt sugtryck); användningen fyller i typiska temperaturer som du kan ändra.
  • Förångnings- och kondenseringstemperaturen är daggpunkter, som i kompressorns datablad (EN 12900).
  • Underkylning är hur mycket vätskan ligger under bubbelpunkten vid kondensorns utlopp; överhettning är detsamma för gasen ut ur förångaren.

2. Kompressor

  • Ange kyleffekten vid driftpunkten, massflödet, eller kompressorns slagvolym och varvtal.
  • Med slagvolym uppskattar appen den volymetriska verkningsgraden för en liten kolvkompressor; skriv in det verkliga värdet om du har det.

3. Värmeväxling mot sugledningen

  • Kryssa i rutan om kapillärröret är fastlött mot sugledningen (de flesta kylskåp och frysar).
  • Appen räknar ut hur mycket värme växlaren tar från kapillärröret ur den fastlödda längden, var den börjar och sugledningens innerdiameter, och visar returgasens temperatur som det ger. Har du mätt den kan du skriva in den i stället.

4. Resultat

  • Varje rad är en dimension: längden, längdintervallet för en tolerans på ±0,02 mm i innerdiameter, vätskedelen, tillståndet vid utloppet och utloppshastigheten.
  • Klicka på en rad för att se tryck och temperatur längs röret och rita det i flödesschemat.
  • Under 'Kontrollera ett befintligt rör' anger du innerdiameter och längd på ett rör du har: appen ger massflöde och kyleffekt vid driftpunkten och jämför med kompressorn.

5. Spara, öppna, skriv ut

  • Spara sparar projektet som en länkfil (.html): ett dubbelklick öppnar den på co2piping.com, och Öppna läser in den igen (även äldre .json-filer). Kopiera länk kopierar en länk till projektet. Båda innehåller allt i projektet.
  • Skriv ut ger rapporten med tabellen och profilen, sedan flödesschemat på en egen liggande sida.