co2piping.com

Capillairbuis-dimensionering

Diameter en lengte van de capillairbuis voor kleine koelsystemen – koelkasten, vriezers, flessenkoelers en kleine koelaggregaten.

Koudemiddel en bedrijfspunt

Compressor

Warmtewisseling met de zuigleiding

Koudemiddelvulling

Afmetingen en eenheden

Eenheden

Bestaande buis controleren

Project

.html
Bestand
Delen en afdrukken

Het bestand is een linkbestand: dubbelklik erop om het project in uw browser te openen, of selecteer het met Openen. Oudere .json-bestanden kunnen nog steeds worden geopend. Net als het projectbestand bevat het alle projectgegevens – deel het alleen met mensen die ze mogen zien.

Capillairbuis per diameter

De lengte die elke diameter nodig heeft om de massastroom van de compressor door te laten. ★ = aanbevolen (lengte dichtst bij het midden van uw gewenste bereik). Klik op een rij om deze weer te geven in het profiel en het stroomschema.
Lengtebereik: de lengte voor een diameter 0,02 mm groter – 0,02 mm kleiner (een typische tolerantie; controleer die van de leverancier). Uitlaat: 'gesmoord' = de stroming bereikt aan het buiseinde de kritische snelheid (geluidssnelheid), de druk daar wordt weergegeven; anders eindigt de buis bij de verdampingsdruk. x uit = dampfractie bij de uitlaat. Gewenst bereik 1,50 m–4,00 m.

Druk en temperatuur langs de buis – 0,6 mm × 5,87 m

Koudemiddelvulling van het circuit

Berekening tonen

Berekening per buisdeel

DeelMassastroom [kg/s]Dichtheid [kg/m³]Binnendiameter [mm]Snelheid [m/s]Ref (Darcy)Lengte [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Notitie
Intrede3.15e-4528,50,62,11––00,0177–verlies K = 0,5 plus versnelling tot de vloeistofsnelheid
Vloeistofdeel3.15e-4528,50,62,115.2800,03735,744,2674.100enkelvoudige vloeistof tot de verzadigingsdruk is bereikt
Twee-fasendeel3.15e-428,660,638,9––0,130,759586.000dampfractie 0 → 0,09; dichtheid en snelheid bij de uitlaat Geknepen stroming bij de uitlaat.

Basis van de berekening

Methode
Homogeen twee-fasenmodel voor de gekozen binnendiameter en de massastroom van de compressor: een intredeverlies, enkelvoudige vloeistofwrijving tot de vloeistof zijn verzadigingsdruk bereikt, daarna twee-fasenstroming met vloeistof en damp met dezelfde snelheid, doorgerekend in 200 drukstappen tot de verdampingsdruk of geknepen stroming.
Vergelijkingen
  • Intrede: Δp = (1 + K)·G²/(2ρ), K = 0,5
  • Impuls: −dp = f·G²·v/(2d)·dz + G²·dv
  • Energie: h + w²/2 = constant (minus de warmte opgenomen door de zuigleidingwisselaar)
  • Twee-fasen: v = (1 − x)·v_L + x·v_V, 1/μ = x/μ_V + (1 − x)/μ_L (McAdams)
  • Geknepen wanneer (p_i − p_i+1) − G²·(v_i+1 − v_i) ≤ 0
Wrijvingsfactor
Churchill (1977), glad getrokken koper, Re = G·d/μ
Eigenschapsgegevens
CoolProp 8.0.0
Bronnen
ASHRAE Handbook – Refrigeration, ch. 11 · Stoecker & Jones (1982), ch. 12 · Bansal & Rupasinghe (1998) · Churchill (1977) · McAdams et al. (1942) · Gnielinski (1976) · EN 12900:2013
Notities
  • De delen tellen op tot het drukverval van 5,03 bar(g) bij de intrede tot -0,00 bar(g) bij de uitlaat van de buis.
  • Met de zuigleidingwisselaar blijft de vloeistof langer onderkoeld, waardoor het vloeistofdeel langer is; de warmte wordt onttrokken aan de energiebalans langs het gesoldeerde deel.

Stroomschema

Hoe de app berekent

Kringproces: t₀ en tc zijn dauwpunten (EN 12900). De vloeistof verlaat de condensor bij de kooktemperatuur min de onderkoeling en komt het capillair binnen bij de condensatiedruk. De verdamper levert damp bij p₀ en t₀ + oververhitting. Stofeigenschappen uit CoolProp 8 (referentietoestandsvergelijkingen; mengsels met hun glide).

Capillairbuis: het homogene model beschreven in de ASHRAE Handbook – Refrigeration en door Stoecker & Jones: een inlaatverlies (K = 0,5), eenfasige vloeistofwrijving totdat de druk de verzadigingsdruk van de vloeistof bereikt, daarna adiabatische tweefasenstroming met vloeistof en damp bij dezelfde snelheid (h + w²/2 constant), berekend in 200 drukstappen met wrijving en versnelling. Tweefasenviscositeit volgens McAdams, wrijvingsfactor volgens Churchill (glad getrokken koper).

Gesmoorde stroming: wanneer de drukval geen lengte meer oplevert (−dp/dv = G²), is de stroming kritisch; gebeurt dat boven de verdampingsdruk, dan eindigt de buis daar en vindt de rest van de expansie plaats in de straal naar de verdamper – de normale toestand van een capillairsysteem.

Zuigleiding-warmtewisselaar: berekend op basis van de geometrie – de gesoldeerde lengte, waar deze begint en de binnendiameter van de zuigleiding. Warmte gaat over van de capillairbuis naar het zuiggas in tegenstroom met UA per meter = 1/(1/(h_i·π·d) + 1/(h_g·π·D)); beide filmcoëfficiënten volgens Gnielinski (laminaire Nu = 3,66), waarbij de zuiggaszijde de dominante weerstand vormt, de soldeerverbinding buiten beschouwing gelaten. Het gas wordt cel voor cel gevolgd vanaf de verdamperuitlaat langs het eigen temperatuurprofiel van de capillairbuis, en de capillairbuis en het gas worden geïtereerd totdat de retourgastemperatuur en de aan de capillairbuis onttrokken warmte overeenkomen (zoals in de first-principles modellen van Hermes, Melo & Gonçalves). Een gemeten retourgastemperatuur kan in plaats daarvan worden ingevoerd. Een warmtewisselaar die de vloeistof onderkoeld houdt, vertraagt het verdampen (flashing) en maakt de buis aanzienlijk langer voor hetzelfde debiet.

Beperkingen: het model laat de vloeistof precies bij verzadiging verdampen (geen metastabiele vertraging), waardoor de lengte wat te kort wordt bij grote onderkoeling; olie, bochten en spiraalvorming zijn buiten weggelaten. Gepubliceerde vergelijkingen van homogene modellen met metingen tonen afwijkingen in de orde van 10–20 % in massastroom. Tegenover de rekenvoorbeelden in het ASHRAE Handbook – Refrigeration 2006, hfdst. 44, geeft de app 4–5 % meer stroom voor een adiabatische R134a-buis en ca. 8 % meer met een zuigleidingwisselaar; bevestig de koudemiddelvulling en oververhitting altijd bij een testrun.

Bronnen

  • ASHRAE Handbook – Refrigeration (2022), hoofdstuk 11 Refrigerant-control devices, sectie Capillary tubes. ASHRAE, Atlanta.
  • Stoecker, W.F., Jones, J.W. (1982). Refrigeration and Air Conditioning, 2nd ed., McGraw-Hill, hoofdstuk 12 Expansion devices (capillairbuis-berekening).
  • 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 (huishoudelijke koelapparaten) en IEC 60335-2-89 (commerciële koelapparaten): vullingslimieten voor brandbare koudemiddelen.
  • US EPA (2024). SNAP-regel 26, factsheet: https://epa.gov/system/files/documents/2024-05/snap-final-rule-26-factsheet.pdf (gecontroleerd 2026-10-14).
  • US 40 CFR deel 82, subpart G, bijlagen R en V (SNAP, koolwaterstoffen in huishoudelijke koelkasten en vriezers): https://www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-C/part-82/subpart-G (gecontroleerd 2026-10-25).
  • ASERCOM (2023). Components for flammable refrigerants: https://www.asercom.org/wp-content/uploads/2023/04/En_Components-for-Flammable-Refrigerants.pdf (vullingslimiet van 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), hoofdstuk 44 Refrigerant-control devices, paragraaf Capillary tubes: dimensioneringsdiagrammen en rekenvoorbeelden volgens Wolf et al. (1995) en Wolf & Pate (2002), gebruikt voor het controleren van de app.

Veelgestelde vragen

Hoe dimensioneer ik een capillair?

Ga uit van de compressor: zijn massastroom in het ontwerppunt (verdampings- en condensatietemperatuur, onderkoeling) moet door het capillair. Voor elke binnendiameter zoekt de app de lengte die precies die massastroom oplevert; een langere buis laat minder door, een grotere diameter meer. Kies een diameter met een praktische lengte, doorgaans 1,5–4 m in koelkasten en vriezers.

Bereken het met de tool hierboven ↑

Welke diameter moet ik kiezen?

Een grotere diameter met een langer buisje is minder gevoelig voor toleranties, vuil en olie dan een kort buisje met een kleine diameter: ±0,02 mm op een diameter van 0,6 mm verandert het debiet met ongeveer 8 %. Zeer korte buisjes (korter dan 0,5 m) zijn lastig goed te krijgen; zeer lange zijn onpraktisch. De app adviseert de diameter waarvan de lengte het dichtst bij het midden van uw gewenste bereik ligt.

Bereken het met de tool hierboven ↑

Waarom wordt het capillair aan de zuigleiding gesoldeerd?

Het koude zuiggas koelt de vloeistof in de capillairbuis: meer koelvermogen per kg, minder flashgas, en de zuigleiding gaat niet zweten of bevriezen. De vloeistof blijft langer vloeibaar en de buis laat meer koudemiddel per meter door, dus een gesoldeerde buis is langer dan een adiabatische voor hetzelfde debiet. De app berekent de warmtewisselaar op basis van de gesoldeerde lengte en de zuigleidingdiameter; een gemeten retourgastemperatuur kan in plaats daarvan worden ingevoerd.

Bereken het met de tool hierboven ↑

Wat betekent gesmoorde (kritische) stroming?

De snelheid van het tweefasenmengsel neemt toe naarmate het verdampt. Op een bepaald punt bereikt het de kritische snelheid (geluidssnelheid): de verdampingsdruk verder verlagen verhoogt de massastroom niet meer. De meeste capillairsystemen werken gesmoord; de buislengte bepaalt dan de massastroom en de verdampingsdruk verandert alleen de straal bij de uitlaat.

Bereken het met de tool hierboven ↑

Kan ik de resultaten gebruiken voor R600a en R290?

Ja, de eigenschappen van isobutaan en propaan zijn afkomstig uit de referentietoestandsvergelijkingen van CoolProp. Bedenk wel dat koolwaterstoffen brandbaar zijn (A3): apparaatnormen beperken de vulling per circuit, en een capillair systeem heeft geen vloeistofvat, dus de vulling moet exact worden ingewogen.

Bereken het met de tool hierboven ↑HC-koudemiddelen (A3): leidingdimensionering →

Hoe nauwkeurig is de berekening?

Gepubliceerde vergelijkingen van homogene modellen met metingen aan adiabatische buizen tonen afwijkingen in de orde van 10–20 % in massastroom; met een zuigleidingwisselaar is de onzekerheid groter. Tegenover de rekenvoorbeelden in het ASHRAE Handbook (2006, hfdst. 44) valt de app binnen +4…9 % in massastroom. Alleen al de binnendiametertolerantie levert enkele procenten op. Gebruik het resultaat als uitgangspunt en controleer de oververhitting en drukken bij een testrun.

Aannames: Homogene tweefasenstroming, geen metastabiele verdamping, glad getrokken koperen buis, recht of losjes opgerold, geen olie. t₀ en tc als dauwpunten (EN 12900). De drukval in de condensor en de vloeistofleiding wordt buiten beschouwing gelaten. Stofeigenschappen uit CoolProp 8.

Disclaimer: De berekening is een hulpmiddel voor het ontwerp. Controleer het resultaat aan de hand van de gegevens van de compressorfabrikant en verifieer de vulling, oververhitting en drukken tijdens een proefdraai. CO2piping.com aanvaardt geen aansprakelijkheid voor het gebruik van de resultaten.

Nieuwe functie – meld eventuele fouten: Een fout melden

Hulp – capillairbuis-dimensionering

Vul links het koudemiddel, het bedrijfspunt en de compressor in. De tabel rechts toont de vereiste lengte voor elke standaarddiameter; de aanbevolen maat is gemarkeerd met ★.

1. Koudemiddel en bedrijfspunt

  • Kies het koudemiddel en de toepassing (vriezer, koelkast, hoge tegendruk); de toepassing vult typische temperaturen in die u kunt wijzigen.
  • Verdampings- en condensatietemperaturen zijn dauwpunten, zoals in compressor-specificatiebladen (EN 12900).
  • Onderkoeling is hoeveel de vloeistoftemperatuur bij de condensoruitlaat onder het kookpunt ligt; oververhitting is de overeenkomstige waarde bij de verdamperuitlaat.

2. Compressor

  • Geef het koelvermogen bij het bedrijfspunt, de massastroom, of het slagvolume en het toerental van de compressor.
  • Met het slagvolume schat de app het volumetrisch rendement van een kleine zuigercompressor; voer de reële waarde in als u die heeft.

3. Zuigleidingwarmtewisselaar

  • Vink het vakje aan als het capillair is gesoldeerd aan de zuigleiding (de meeste koelkasten en vriezers).
  • De app berekent hoeveel warmte de warmtewisselaar aan de capillaire buis onttrekt op basis van de gesoldeerde lengte, waar deze begint en de binnendiameter van de zuigleiding, en toont de resulterende retourgastemperatuur. Als u deze heeft gemeten, voer deze dan in plaats daarvan in.

4. Resultaat

  • Elke rij is één diameter: de lengte, het lengtebereik voor een diametertolerantie van ±0,02 mm, het vloeistofdeel, de uitlaattoestand en de uittredesnelheid.
  • Klik op een rij om de druk en temperatuur langs de buis te bekijken en deze in het stroomschema te tekenen.
  • Onder 'Bestaande buis controleren' voert u de diameter en lengte van een buis in die u hebt: de app geeft de massastroom en het koelvermogen bij het bedrijfspunt en vergelijkt die met de compressor.

5. Opslaan, openen, afdrukken

  • Opslaan slaat het project op als een linkbestand (.html): een dubbelklik opent het op co2piping.com, en Openen leest het weer in (ook oudere .json-bestanden). Kopieer link kopieert een link naar het project. Beide bevatten alles in het project.
  • Afdrukken geeft het rapport met de tabel en het profiel, daarna het stroomschema op een eigen liggende pagina.