Dispenser kapiler terutama digunakan dalam aplikasi domestik dan komersial kecil dimana beban panas pada evaporator agak konstan.Sistem ini juga memiliki laju aliran zat pendingin yang lebih rendah dan biasanya menggunakan kompresor kedap udara.Produsen menggunakan kapiler karena kesederhanaannya dan biaya rendah.Selain itu, sebagian besar sistem yang menggunakan kapiler sebagai perangkat pengukuran tidak memerlukan penerima sisi tinggi, sehingga mengurangi biaya.
Tabung kapiler tidak lebih dari tabung panjang berdiameter kecil dan panjang tetap yang dipasang di antara kondensor dan evaporator.Kapiler sebenarnya mengukur zat pendingin dari kondensor ke evaporator.Karena panjangnya yang besar dan diameternya yang kecil, ketika zat pendingin mengalir melaluinya, terjadi gesekan fluida dan penurunan tekanan.Faktanya, saat cairan subdingin mengalir dari bagian bawah kondensor melalui kapiler, sebagian cairan mungkin mendidih saat mengalami penurunan tekanan.Penurunan tekanan ini menyebabkan cairan berada di bawah tekanan jenuhnya pada suhu di beberapa titik di sepanjang kapiler.Kedipan ini disebabkan oleh pemuaian cairan ketika tekanan turun.
Besarnya kilatan cairan (jika ada) akan bergantung pada derajat pendinginan berlebih cairan dari kondensor dan kapiler itu sendiri.Jika cairan berkedip terjadi, sebaiknya flash berada sedekat mungkin dengan evaporator untuk memastikan kinerja terbaik dari sistem.Semakin dingin cairan dari dasar kondensor, semakin sedikit cairan yang merembes melalui kapiler.Kapiler biasanya digulung, dilewatkan atau dilas ke saluran hisap untuk pendinginan tambahan guna mencegah cairan di kapiler mendidih.Karena kapiler membatasi dan mengukur aliran cairan ke evaporator, kapiler membantu menjaga penurunan tekanan yang diperlukan agar sistem dapat berfungsi dengan baik.
Tabung kapiler dan kompresor adalah dua komponen yang memisahkan sisi bertekanan tinggi dari sisi bertekanan rendah dalam sistem pendingin.
Tabung kapiler berbeda dari alat pengukur katup ekspansi karena tidak memiliki bagian yang bergerak dan tidak mengontrol panas berlebih pada evaporator dalam kondisi beban panas apa pun.Bahkan tanpa adanya bagian yang bergerak, pipa kapiler mengubah laju aliran seiring dengan perubahan tekanan sistem evaporator dan/atau kondensor.Faktanya, efisiensi optimal hanya akan dicapai jika tekanan pada sisi tinggi dan rendah digabungkan.Hal ini karena kapiler bekerja dengan memanfaatkan perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan rendah pada sistem pendingin.Ketika perbedaan tekanan antara sisi tinggi dan rendah sistem meningkat, aliran refrigeran akan meningkat.Tabung kapiler beroperasi dengan memuaskan pada rentang penurunan tekanan yang luas, namun umumnya tidak terlalu efisien.
Karena kapiler, evaporator, kompresor dan kondensor dihubungkan secara seri, laju aliran dalam kapiler harus sama dengan kecepatan pompa turun dari kompresor.Inilah sebabnya mengapa perhitungan panjang dan diameter kapiler pada tekanan evaporasi dan kondensasi yang dihitung sangat penting dan harus sama dengan kapasitas pompa pada kondisi desain yang sama.Terlalu banyak putaran pada kapiler akan mempengaruhi ketahanannya terhadap aliran dan kemudian mempengaruhi keseimbangan sistem.
Jika kapiler terlalu panjang dan terlalu resisten, maka akan terjadi hambatan aliran lokal.Jika diameternya terlalu kecil atau terlalu banyak lilitan saat berliku, kapasitas tabung akan lebih kecil dibandingkan kompresor.Hal ini akan mengakibatkan kekurangan minyak di evaporator, sehingga mengakibatkan tekanan isap rendah dan panas berlebih.Pada saat yang sama, cairan yang didinginkan akan mengalir kembali ke kondensor, menghasilkan head yang lebih tinggi karena tidak ada penerima dalam sistem untuk menampung zat pendingin.Dengan head yang lebih tinggi dan tekanan yang lebih rendah di evaporator, laju aliran refrigeran akan meningkat karena penurunan tekanan yang lebih tinggi melintasi tabung kapiler.Pada saat yang sama, kinerja kompresor akan menurun karena rasio kompresi yang lebih tinggi dan efisiensi volumetrik yang lebih rendah.Hal ini akan memaksa sistem untuk melakukan keseimbangan, namun pada head yang lebih tinggi dan tekanan evaporasi yang lebih rendah dapat menyebabkan inefisiensi yang tidak perlu.
Jika resistansi kapiler kurang dari yang dibutuhkan karena diameter yang terlalu pendek atau terlalu besar, maka laju aliran refrigeran akan lebih besar dari kapasitas pompa kompresor.Hal ini akan menghasilkan tekanan evaporator yang tinggi, superheat yang rendah dan kemungkinan banjirnya kompresor karena kelebihan pasokan evaporator.Subcooling dapat menurunkan kondensor sehingga menyebabkan tekanan head rendah dan bahkan hilangnya segel cairan di bagian bawah kondensor.Head yang rendah dan tekanan evaporator yang lebih tinggi dari normal ini akan mengurangi rasio kompresi kompresor sehingga menghasilkan efisiensi volumetrik yang tinggi.Hal ini akan meningkatkan kapasitas kompresor, yang dapat seimbang jika kompresor mampu menangani aliran refrigeran yang tinggi di evaporator.Sering terjadi refrigeran meluap ke kompresor sehingga menyebabkan kompresor mati.
Karena alasan yang disebutkan di atas, penting bagi sistem kapiler untuk memiliki muatan zat pendingin (kritis) yang akurat dalam sistemnya.Refrigeran yang terlalu banyak atau terlalu sedikit dapat menyebabkan ketidakseimbangan yang serius dan kerusakan serius pada kompresor akibat aliran fluida atau banjir.Untuk ukuran kapiler yang tepat, konsultasikan dengan produsen atau lihat tabel ukuran produsen.Papan nama atau papan nama sistem akan menunjukkan dengan tepat berapa banyak zat pendingin yang dibutuhkan sistem, biasanya dalam sepersepuluh atau bahkan seperseratus ons.
Pada beban panas evaporator yang tinggi, sistem kapiler biasanya beroperasi dengan panas berlebih yang tinggi;faktanya, evaporator superheat sebesar 40° atau 50°F sering terjadi pada beban panas evaporator yang tinggi.Hal ini karena zat pendingin di dalam evaporator menguap dengan cepat dan menaikkan titik saturasi uap di dalam evaporator sebesar 100%, sehingga memberikan sistem pembacaan superheat yang tinggi.Tabung kapiler tidak memiliki mekanisme umpan balik, seperti lampu jarak jauh katup ekspansi termostatik (TRV), untuk memberi tahu alat pengukur bahwa ia beroperasi pada suhu super panas tinggi dan secara otomatis memperbaikinya.Oleh karena itu, ketika beban evaporator tinggi dan superheat evaporator tinggi, sistem akan beroperasi dengan sangat tidak efisien.
Ini mungkin salah satu kelemahan utama sistem kapiler.Banyak teknisi ingin menambahkan lebih banyak zat pendingin ke sistem karena pembacaan superheat yang tinggi, namun hal ini hanya akan membebani sistem secara berlebihan.Sebelum menambahkan zat pendingin, periksa pembacaan superheat normal pada beban panas evaporator rendah.Ketika suhu di ruang pendingin diturunkan ke suhu yang diinginkan dan evaporator berada di bawah beban panas rendah, panas berlebih evaporator normal biasanya berkisar antara 5° hingga 10°F.Jika ragu, kumpulkan zat pendingin, kuras sistem, dan tambahkan muatan zat pendingin kritis yang tertera pada pelat nama.
Setelah beban panas evaporator yang tinggi dikurangi dan sistem beralih ke beban panas evaporator rendah, titik jenuh 100% uap evaporator akan menurun selama beberapa lintasan terakhir evaporator.Hal ini disebabkan adanya penurunan laju penguapan refrigeran di evaporator akibat beban panas yang rendah.Sistem sekarang akan memiliki superheat evaporator normal sekitar 5° hingga 10°F.Pembacaan superheat evaporator normal ini hanya akan terjadi bila beban panas evaporator rendah.
Jika sistem kapiler terisi berlebihan, maka akan terjadi penumpukan cairan berlebih di kondensor sehingga menyebabkan head tinggi karena tidak adanya penerima di sistem.Penurunan tekanan antara sisi tekanan rendah dan tinggi sistem akan meningkat, menyebabkan laju aliran ke evaporator meningkat dan evaporator kelebihan beban, sehingga menghasilkan superheat yang rendah.Bahkan dapat membanjiri atau menyumbat kompresor, yang merupakan alasan lain mengapa sistem kapiler harus diisi secara ketat atau tepat dengan jumlah zat pendingin yang ditentukan.
John Tomczyk is Professor Emeritus of HVACR at Ferris State University in Grand Rapids, Michigan and co-author of Refrigeration and Air Conditioning Technologies published by Cengage Learning. Contact him at tomczykjohn@gmail.com.
Konten Bersponsor adalah bagian berbayar khusus di mana perusahaan industri menyediakan konten nonkomersial berkualitas tinggi, tidak memihak, mengenai topik yang menarik bagi pemirsa berita ACHR.Semua konten bersponsor disediakan oleh perusahaan periklanan.Tertarik untuk berpartisipasi di bagian konten bersponsor kami?Hubungi perwakilan setempat Anda.
Sesuai Permintaan Dalam webinar ini, kita akan mempelajari pembaruan terkini pada zat pendingin alami R-290 dan pengaruhnya terhadap industri HVACR.
Selama webinar, Anda akan mempelajari cara berhasil melewati setiap tahap pertumbuhan bisnis.