Tubo capillare refrigerante

Un tubo capillare è il dispositivo di espansione fisso di innumerevoli frigoriferi domestici, congelatori, condizionatori compatti e pompe di calore. Scelti il compressore e gli scambiatori, chi dimensiona deve ancora fissare un diametro interno e una lunghezza di taglio che dosino la portata massica corretta di refrigerante fra il condensatore di alta e l’evaporatore di bassa. Questo calcolatore di tubo capillare stima quella lunghezza da tre ingressi: diametro interno in millimetri, tipo ASHRAE di refrigerante e portata massica di progetto in chilogrammi all’ora. Il motore applica un modello di restrizione equivalente di Darcy bifase in un punto di regime di 45 °C sul lato di alta e −10 °C sul lato di bassa, con pressioni di saturazione tabulate e densità di liquido e di vapore per ciascun fluido riconosciuto.

Funzione del tubo capillare e modo di stimare la lunghezza

Il tubo capillare frigorifero è un lungo restrittore di rame o alluminio a piccolo alesaggio che sostituisce una valvola di espansione termostatica nei sistemi a orifizio fisso sensibili al costo. Il liquido dal condensatore entra nell’alesaggio, flasha al calare della pressione statica e esce come miscela bifase che l’evaporatore può far bollire.

Il tubo deve abbassare la pressione di alta fino a quella di evaporazione alla portata massica prevista: se è troppo corto l’evaporatore si allaga con aspirazione umida; se è troppo lungo l’evaporatore resta a secco e la capacità crolla. I modelli bifase distribuiti integrano attrito, quantità di moto e titolo di flash lungo l’alesaggio, e le carte di selezione ASHRAE condensano quelle integrazioni in famiglie di curve per fluido.

Questo calcolatore usa un equivalente di Darcy in forma chiusa e dichiara con chiarezza di essere una stima di primo taglio, non un calorimetro. La lunghezza L è il prodotto della differenza di pressione da alta a bassa ΔP, di una densità bifase equivalente ρ_eq, di π al quadrato e del diametro interno alla quinta, il tutto diviso per otto volte un fattore di attrito di Darcy equivalente e il quadrato della portata massica.

La densità equivalente è la densità omogenea a un titolo medio di 0.6, costruita con le densità di liquido e di vapore del refrigerante. Le pressioni di alta e di bassa provengono dalla saturazione a 45 °C e −10 °C, salvo l’anidride carbonica R744, che impiega una pressione del raffreddatore di gas di 90 bar perché 45 °C sta sopra il punto critico.

Gli esponenti del diametro alla quinta e della portata massica al quadrato sono gli stessi del flusso monofase di Darcy–Weisbach, così un errore del 10 % sul diametro sposta la lunghezza prevista di circa il 60 %. Il risultato è una lunghezza in metri che Lei può tagliare e provare, non un sostituto di una prova di laboratorio né di una carta capillari del costruttore quando sono noti circolazione d’olio, scambio con la linea di aspirazione e sottoraffreddamento misurato.

Dove servono queste stime di lunghezza e che cosa omettono

Chi progetta apparecchi usa una stima di lunghezza del tubo capillare quando compressore ermetico, condensatore ed evaporatore sono già scelti e serve un primo taglio prima che sia disponibile un anello calorimetrico.

Un frigorifero domestico a R600a o R134a, alesaggio 0.7 mm e portata massica vicina a 1 kg/h cade in genere nella fascia da 2 a 4 m che questo modello produce; un condizionatore split a R410A o R32, alesaggio maggiore e portata massica più alta produce un’altra lunghezza perché quei fluidi portano una differenza di pressione da alta a bassa assai più grande.

I laboratori didattici chiedono di spiegare perché il diametro alla quinta domina il risultato e perché un refrigerante non riconosciuto deve fallire invece di assumere in silenzio le proprietà di R22. I tecnici di campo che sostituiscono un capillare danneggiato possono recuperare una lunghezza di partenza dal refrigerante della targa e da una portata massica stimata come capacità nominale divisa per un salto di entalpia approssimato, poi rifinire sul surriscaldamento.

Il modello non include olio, scambio non adiabatico con la linea di aspirazione, sottoraffreddamento di ingresso come dato libero né i dettagli di flash strozzato delle carte adimensionali di Bittle–Wolf–Pate; ciò appartiene a una simulazione completa di capillare quando quei dati esistono.