co2piping.com

Kapillærrør

Indre diameter og lengde på kapillærrøret for små kjølesystemer – kjøleskap, frysere, flaskekjølere og små aggregater.

Kuldemedium og drift

Kompressor

Varmeveksling mot sugeledningen

Fyllingsmengde

Dimensjoner og enheter

Enheter

Kontroller et eksisterende rør

Prosjekt

.html
Fil
Del og skriv ut

Filen er en lenkefil: dobbeltklik på den for å åpne prosjektet i nettleseren, eller velg den med Åpne. Eldre .json-filer kan fortsatt åpnes. I likhet med prosjektfilen inneholder den alle prosjektdata – del den bare med dem som får se dem.

Kapillærrør per dimensjon

Lengden hver dimensjon trenger for å slippe igjennom kompressorens massestrøm. ★ = anbefalt (lengden nærmest midten av ønsket intervall). Klikk på en rad for å vise den i profilen og flytskjemaet.
Lengdeintervall: lengden for en indre diameter 0,02 mm større – 0,02 mm mindre (en typisk toleranse; kontroller leverandørens). Utløp: 'strupt' = strømningen når kritisk hastighet (lydhastighet) i rørets ende, trykket der vises; ellers slutter røret ved fordampningstrykket. x ut = dampandel ved utløpet. Ønsket intervall 1,50 m–4,00 m.

Trykk og temperatur langs røret – 0,6 mm × 5,87 m

Kretsens fyllingsmengde

Vis beregning

Beregning per rørdel

DelMassestrøm [kg/s]Tetthet [kg/m³]Innerdiameter [mm]Hastighet [m/s]Ref (Darcy)Lengde [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Merknad
Innloep3.15e-4528,50,62,11––00,0177–tap K = 0,5 pluss akselerasjon til væskehastigheten
Væskedel3.15e-4528,50,62,115 2800,03735,744,2674 100enfasret væske til metningstrykket nås
Tofasedel3.15e-428,660,638,9––0,130,759586 000dampekstrakt 0 → 0,09; tetthet og hastighet ved utløpet Kvelning (choked flow) ved utløpet.

Grunnlag for beregningen

Metode
Homogen tofasemodell for valgt dimensjon og kompressorens massestrøm: et innløpstap, enfaset væskefriksjon til væsken når metningstrykket, deretter tofasestrøm med væske og damp i samme hastighet, beregnet i 200 trykktrinn til fordampningstrykket eller kvelning.
Ligninger
  • Innløp: Δp = (1 + K)·G²/(2ρ), K = 0,5
  • Bevegelsesmengde: −dp = f·G²·v/(2d)·dz + G²·dv
  • Energi: h + w²/2 = konstant (minus varmen som tas opp av sugeledningsvarmeveksleren)
  • Tofase: v = (1 − x)·v_L + x·v_V, 1/μ = x/μ_V + (1 − x)/μ_L (McAdams)
  • Kveles når (p_i − p_i+1) − G²·(v_i+1 − v_i) ≤ 0
Friksjonsfaktor
Churchill (1977), glatt trukket kobber, Re = G·d/μ
Egenskapsdata
CoolProp 8.0.0
Kilder
ASHRAE Handbook – Refrigeration, ch. 11 · Stoecker & Jones (1982), ch. 12 · Bansal & Rupasinghe (1998) · Churchill (1977) · McAdams et al. (1942) · Gnielinski (1976) · EN 12900:2013
Merknader
  • Delene summerer seg til trykkfallet fra 5,03 bar(g) ved inntaket til −0,00 bar(g) ved utløpet av røret.
  • Med sugeledningsvarmeveksleren holdes væsken underkjølt lenger, slik at væskedelen blir lengre; varmen fjernes fra energibalansen langs den loddede delen.

Flytskjema

Slik regner appen

Kretsprosess: t₀ og tc er duggpunkter (EN 12900). Væsken forlater kondensatoren ved boblepunktet minus underkjølingen og går inn i kapillærrøret ved kondenseringstrykket. Fordamperen leverer gass ved p₀ og t₀ + overhetning. Stoffdata fra CoolProp 8 (referansetilstandsligninger; blandinger med sin temperaturglide).

Kapillærrør: den homogene modellen beskrevet i ASHRAE Handbook – Refrigeration og av Stoecker & Jones: innløpstap (K = 0,5), enfaset væskefriksjon til trykket når væskens metningstrykk, deretter adiabatisk tofasestrømning med væske og damp ved samme hastighet (h + w²/2 konstant), beregnet i 20 T0-trykktrinn med friksjon og akselerasjon. Tofaseviskositet etter McAdams, friksjonsfaktor etter Churchill (glatt trukket kobberrør).

Strupt strømning: når trykkfallet ikke lenger gir noen lengde (−dp/dv = G²) er strømningen kritisk; skjer det over fordampningstrykket, slutter røret der, og resten av ekspansjonen finner sted i strålen inn i fordamperen – normaltilstanden for et kapillærrørssystem.

Varmeveksling mot sugeledning: beregnet fra geometrien – den loddede lengden, hvor den starter og sugeledningens innvendige diameter. Varme overføres fra kapillærrøret til sugegassen i motstrøm med UA per meter = 1/(1/(h_i·π·d) + 1/(h_g·π·D)); begge filmkoeffisienter etter Gnielinski (laminær Nu = 3,66), hvor sugegassiden er den dominerende motstanden, loddeforbindelsen er utelatt. Gassen følges celle for celle fra fordamperutløpet langs kapillærrørets egen temperaturprofil, og kapillærrøret og gassen itereres til returgasstemperaturen og varmen tatt fra kapillærrøret stemmer overens (som i modellene til Hermes, Melo & Gonçalves). En målt returgasstemperatur kan legges inn i stedet. En varmeveksler som holder væsken underkjølt forsinker fordampningen og gjør røret betydelig lengre for samme strømning.

Begrensninger: modellen lar væsken begynne å koke nøyaktig ved metning (ingen metastabil forsinkelse), noe som gjør lengden noe for kort ved stor underkjøling; olje, bøyer og vikling er utelatt. Publiserte sammenligninger av homogene modeller med målinger viser avvik i størrelsesorden 10–20 % i massestrøm. Mot regneeksemplene i ASHRAE Handbook – Refrigeration 2006, kap. 44, gir appen 4–5 % mer strøm for et adiabatisk R134a-rør og ca. 8 % mer med en sugeledningsvarmeveksler; bekreft alltid fyllingsmengde og overhetning ved prøvekjøring.

Kilder

  • ASHRAE Handbook – Refrigeration (2022), kapittel 11 Refrigerant-control devices, avsnittet Capillary tubes. ASHRAE, Atlanta.
  • Stoecker, W.F., Jones, J.W. (1982). Refrigeration and Air Conditioning, 2. utg., McGraw-Hill, kapittel 12 Expansion devices (beregning av kapillærrør).
  • 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 (husholdningsapparater) og IEC 60335-2-89 (kommersielle kjøle- og fryseapparater): fyllingsgrenser for brennbare kuldemedier.
  • US EPA (2024). SNAP rule 26, faktaark: https://epa.gov/system/files/documents/2024-05/snap-final-rule-26-factsheet.pdf (kontrollert 2026-10-14).
  • US 40 CFR part 82, subpart G, vedlegg R og V (SNAP, hydrokarboner i husholdningskjøleskap og -frysere): https://www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-C/part-82/subpart-G (kontrollert 2026-10-25).
  • ASERCOM (2023). Komponenter for brennbare kuldemedier: https://www.asercom.org/wp-content/uploads/2023/04/En_Components-for-Flammable-Refrigerants.pdf (fyllingsgrense for 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), kapittel 44 Refrigerant-control devices, avsnitt Capillary tubes: dimensjoneringsdiagrammer og regneeksempler etter Wolf et al. (1995) og Wolf & Pate (2002), brukt til å sjekke appen.

Ofte stilte spørsmål

Hvordan dimensjonerer man et kapillærrør?

Ta utgangspunkt i kompressoren: massestrømmen ved dimensjonerende driftspunkt (fordampnings- og kondenseringstemperatur, underkjøling) må passere gjennom kapillærrøret. For hver indre diameter finner appen den lengden som gir nøyaktig den strømningen; et lengre rør slipper gjennom mindre, en større diameter mer. Velg en dimensjon med en praktisk lengde, vanligvis 1,5–4 m i kjøleskap og fryseskap.

Beregn det i verktøyet ovenfor ↑

Hvilken indre diameter bør jeg velge?

En større diameter med et lengre rør er mindre følsom for toleranser, smuss og olje enn et kort rør med liten diameter: ±0,02 mm på en 0,6 mm diameter endrer strømningen med omtrent 8 %. Svært korte rør (under 0,5 m) er vanskelige å treffe riktig; svært lange er upraktiske. Appen anbefaler den dimensjonen der lengden ligger nærmest midten av det ønskede intervallet.

Beregn det i verktøyet ovenfor ↑

Hvorfor loddes kapillærrøret til sugeledningen?

Den kalde sugegassen kjøler væsken i kapillærrøret: mer kjølekapasitet per kg, mindre flashgass, og sugeledningen svetter eller froster ikke. Væsken forblir væske lenger og røret slipper gjennom mer kuldemedium per meter, så et loddet rør er lengre enn et adiabatisk for samme strømning. Appen beregner varmeveksleren fra den loddede lengden og sugeledningens diameter; en målt returgasstemperatur kan legges inn i stedet.

Beregn det i verktøyet ovenfor ↑

Hva betyr strupt strømning?

Hastigheten til tofaseblandingen øker når væsken fordamper. På et bestemt punkt når den kritisk hastighet (lydhastighet): å senke fordampningstrykket ytterligere øker ikke strømningen. De fleste kapillærrørsystemer går strupt; rørlengden bestemmer da strømningen, og fordampningstrykket endrer bare strålen ved utløpet.

Beregn det i verktøyet ovenfor ↑

Kan jeg bruke resultatene for R600a og R290?

Ja, stoffdataene for isobutan og propan kommer fra CoolProps referansetilstandsligninger. Husk at hydrokarboner er brennbare (A3): apparatstandardene begrenser fyllingsmengden per krets, og et kapillærrørsystem har ingen væskesamler, så fyllingsmengden må veies inn nøyaktig.

Beregn det i verktøyet ovenfor ↑HC-kuldemedier (A3): rørdimensjonering →

Hvor nøyaktig er beregningen?

Publiserte sammenligninger av homogene modeller med målinger på adiabatiske rør viser avvik i størrelsesorden 10–20 % i massestrøm; med en sugeledningsvarmeveksler er usikkerheten større. Mot regneeksemplene i ASHRAE Handbook (2006, kap. 44) ligger appen innenfor +4…9 % i massestrøm. Toleransen i innerdiameteren alene gir flere prosent. Bruk resultatet som et utgangspunkt og kontroller overhetning og trykk ved prøvekjøring.

Forutsetninger: Homogen tofasestrømning, ingen metastabil fordampning, glatt trukket kobberrør, rett eller løst kveilet, ingen olje. t₀ og tc som duggpunkter (EN 12900). Trykkfallet i kondensator og væskeledning er utelatt. Stoffdata fra CoolProp 8.

Ansvarsfraskrivelse: Beregningen er en veiledning for prosjektering. Sjekk resultatet mot kompressorprodusentens data og bekreft fyllingsmengde, overhetning og trykk i en prøvekjøring. CO2piping.com tar ikke ansvar for bruken av resultatene.

Ny funksjon – rapporter gjerne feil: Rapporter en feil

Hjelp – kapillærrør

Fyll inn kuldemedium, driftspunkt og kompressor til venstre. Tabellen til høyre viser hvilken lengde hver standarddimensjon trenger; den anbefalte er merket med ★.

1. Kuldemedium og driftspunkt

  • Velg kuldemedium og bruksområde (frys, kjøl, høyt sugetrykk); bruksområdet fyller inn typiske temperaturer som du kan endre.
  • Fordampnings- og kondenseringstemperaturen er duggpunkter, som i kompressorens datablad (EN 12900).
  • Underkjøling er hvor mye væsken ligger under boblepunktet ved kondensatorens utløp; overhetning er det samme for gassen ut av fordamperen.

2. Kompressor

  • Angi kjølekapasiteten ved driftspunktet, massestrømmen, eller kompressorens slagvolum og turtall.
  • Med slagvolum anslår appen den volumetriske virkningsgraden for en liten stempelkompressor; skriv inn den reelle verdien hvis du har den.

3. Varmeveksling mot sugeledningen

  • Kryss av i ruten hvis kapillærrøret er påloddet sugeledningen (de fleste kjøleskap og frysere).
  • Appen beregner hvor mye varme varmeveksleren tar fra kapillærrøret basert på den loddede lengden, hvor den starter og sugeledningens innvendige diameter, og viser resulterende returgasstemperatur. Hvis du har målt den, skriv den inn i stedet.

4. Resultat

  • Hver rad er en dimensjon: lengden, lengdeintervallet for en toleranse på ±0,02 mm i indre diameter, væskedelen, tilstanden ved utløpet og utløpshastigheten.
  • Klikk på en rad for å se trykk og temperatur langs røret og tegne det inn i flytskjemaet.
  • Under 'Kontroller et eksisterende rør' angir du indre diameter og lengde på et rør du har: appen gir massestrøm og kjølekapasitet ved driftspunktet og sammenligner med kompressoren.

5. Lagre, åpne, skriv ut

  • Lagre lagrer prosjektet som en lenkefil (.html): et dobbeltklik åpner det på co2piping.com, og Åpne leser det tilbake (eldre .json-filer også). Kopier lenke kopierer en lenke til prosjektet. Begge inneholder alt i prosjektet.
  • Skriv ut gir rapporten med tabellen og profilen, deretter flytskjemaet på en egen liggende side.