Gazi ÜNİversitesi

4.2. Kılcal Boru Kullanımının Avantajları

Yine de basınç düşürme için kapiler boru kullanımının birçok avantajı vardır.

1. 
   İlk ve en önemlisi maliyettir. Bu kullanımın geliştirilmesindeki temel amaç malzemenin maliyetini düşürerek satış fiyatını düşürmek olmuştur.
   
2. 
   Kılcal boru kullanmaktaki ikinci sebep başlatma torkunu düşürmektir. Bu avantaj dolaşım yokken ortaya çıkar. Kompresör kapalıyken bir şamandıra veya genleşme valfi, sistemin yüksek basınç ile alçak basınç taraflarını ayırır. Evaporatörde yükselen basınç genleşme valfini kapatır ve alçak taraf şamandırasındaki soğutucunun kaynamasındaki düşme, şamandıranın açılmasını önler. Böylece düşük (basma) yüksek, emme basıncı da yüksek kalır. Kompresör dolaşımı başlatırken, kompresörün karşı hareket yapacağı bir basınç farkı oluşur ve ek başlatma torkuna ihtiyaç duyulur. Diğer yandan kapiler açık bir boru olduğundan sızdırmazlık görevi yapamaz. Kompresör durduğunda soğutucu, yüksek ve düşük basınçlar dengelenene kadar kapiler borudan akmaya devam eder. Kompresör bu anda yüksüz haldedir. Ve kompresörü yeniden çalıştırmak için nispeten küçük bir tork gerekir. Bu çoğunlukla; kapiler boru uygulaması için tasarlanmış, düşük maliyetli düşük torklu hermetik motor-kompresör tertibatı kullanmaya imkan sağlar. Ünite dolaşıma başladığı zaman, birden yüksek basınç oluşur ve sıvı kapiler borudan akmaya başlar. Kapiler borunun akış kapasitesi emme basıncından daha çok düşü basıncına dayanır. (Gerçekte kapiler borudaki P belirleyici faktördür). Düşü basıncı çok hızlı bir şekilde artmadığı için, kompresör soğutucu buharını serpantinin dışına, normalden yüksek oranda pompalayacak ve emme basıncı çok hızlı bir şekilde düşecek ve sonuçta normalin altında ölçümler yapılacaktır. Kondanser termal şekilde normal çalışma ısısına ve basıncına dönene kadar bu durum devam edecektir.
   

Düşü basıncının (basma) kararlı hale gelmesi yeterli çalışma süresi dolmadan kılcal borunun performansı hakkında karar vermeyiniz.

4.3. Kılcal Boru Kullanımının Dezavantajları

1. 
   Daha önce de açıklandığı gibi, kılcal borunun soğutucu akışını ayarlama kabiliyeti yoktur. Bu yüzden, ünitedeki yük azalınca veya çoğalınca, sistemin verimi termostatik genleşme valfi kullanan sistemlerdekinden daha yüksek oranda düşer.
   
2. 
   Ünitede çevrim durunca, kılcal boru soğutucu akışını durdurmaz. Bu kompresörün başlatma torku için gereksinimi için bir avantajdır, fakat kompresörün mekanik ömrü için dezavantajdır. Sistemdeki soğutucu miktarı ciddi biçimde kompresörün ömrünü kısaltabilir. Sistem çevrim dışındayken, DG serpantinin tutabileceğinden daha fazla sıvı soğutucu ihtiva etmemelidir. Serpantin, bu durumda çevrim sırasında maksimum kapasite için gereken sıvı soğutucu ile dolu olmalıdır ki bu miktarlar arasında denge sağlanabilsin.
   

Sistem hacimleri bunu halletmek için üretici tarafından tasarlanır ve soğutucu dolum miktarı belirtildiğinde, sisteme koulan soğutucu miktarı bu miktarı aşmamalıdır. S10-14'ten S10-16'ya kadar olan şekiller, soğutucu dolum miktarının 1,5 kW'lık bir klima ünitesi üzerinde etkisini göstermektedir. Şekil S10-14'teki eğri 32.2 ⁰ C yaş termometre sıcaklığında (%50 nispi nem) çalışan bir ünitenin net serpantin kapasitesini (oda soğutma kapasitesi) göstermektedir. Gereken soğutucu miktarının &100'ü kadar soğutucu dolumuyla, ünitenin net kapasitesi 7,735 kW idi. Soğutucu dolumu %5 artırıldığında kapasite 7,21 kW'e düşmüştür; %5'lik bir diğer artışla, kapasite 5,557'ye düşmüştür. Toplam %15'i fazla dolum, kapasiteyi 3,81 kW'a düşürmüştür. Diğer yoldan hesaplanırsa, doğru dolum miktarından yola çıkarak, miktar %5 düşürüldüğünde, net kapasite 7,33 kW'a düşmüştür. Bir %5 daha, kapasiteyi 6,45 kW'a düşürür. %5'lik düşürüş daha kapasiteyi 5,3 kW'a düşürmüştür. Buradan doğru dolum miktarına en iyi net kapasiteyle ulaşılabileceği sonucuna varabiliriz.

Dolum miktarı %100 iken gerekli kilowat miktarı; 3,195 kW, %5 fazla dolulukta 3,45 kW, %110 dolulukta 3,97 Kw ve %115 dolulukta 4,8 kW. %95 doluluKta 2,97 kW, %90 dolulukta 2,77 kW ve %85 dolulukta 2,57 kW.
Sistemin gerçek karşılaştırması çalışma verimiyle olur, enerji verimi oranı (EVO). EVO; kW ölçü birimindeki net kapasiteyi, kapasiteyi sağlamak için gerekli watt elektriğe bölerek belirlenir. %100'lük soğutucu dolum miktarında EVO değeri 2,56; %105 dolulukta 2,4, %2,21; %110 dolulukta 1,52; ve &115 dolulukta 0,82; %95'lik dolum miktarında 2.50; %90'da 2.25; %85'de 2.10 olmaktadır. Bu da gösteriyor ki, kılcal boru kullanan soğutma sistemlerinde, sistemdeki soğutma miktarı tam olmalıdır. Dolum toleransı +0 ile -30 gr'dir.

4.4. Kılcal Boru Çeşitleri ve Boruların Değiştirilmesi

Sistemdeki kapiler boruların uzunluğunu veya ölçüsünü değiştirmeye kalkışmayınız. Fiziksel uzunluğu belirlemenin doğru bir kuralı, yoğuşturucu çıkışı ile serpantin için ekleme için her uçtan 2.5 cm. bırakılabilir. Kılcal boruyu, orijinaliyle aynı uzunlukta ve boyda olan bir kılcal boru ile değiştiriniz. Değişik uzunluk veya boyda olanla değiştirmeye kalkışmayınız. Eğer doğru boyda kapiler borunuz yoksa temin ediniz.

Soğutma sisteminde, yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına sıvı soğutkanın geçişini ölçülü şekilde kontrol etmek üzere, küçük kapasiteli sistemlerde pratik ve ekonomik bir çözüm sağlar. Bilhassa, paket halde imal edilen ev tipi soğutucular, klima cihazları gibi soğutkan borularının çapları ile sistem komponentlerinin geometrisi belli olan ve daha ziyade hermetik tip kompresörle çalışan, R12 ve R22 soğutkanlı soğutma sistemlerinde sık sık uygulanmaktadır. Kılcal boru, çapı küçük ve boyu gerektiği şekilde uzun tutulmuş bir boru olup akışkanın geçişini sınırlayarak basıncını düşürmektedir. Kılcal boru iç çapı ile boyu, kullanılacağı soğutucu akışkanın türüne, soğutma kapasitesine ve çalışma sıcaklık şartlarına (Evaporasyon ve Kondenzasyon) göre değişecektir. Soğutucu akışkanın en büyük basınç düşümü kapiler borunun son kısımlarında ve sıvı kısmen buharlaşmaya başladığında (hacimsel debi ve hızlar arttığında) meydana gelmektedir ki evaporatöre girişte buharlaşan akışkan miktarı %10 ila 20 arasında olmaktadır: İç çapının çok küçük olması, sistemde kalabilecek yabancı maddelerle (kaynak çapağı, pislik, bakır talaşı, su vs) kolayca tıkanabilmesine neden olacağından, ki bu durumla sık sık karşılaşılmaktadır, kılcal borunun önüne iyi bir pislik tutucu-drier konulması çok yararlı olmaktadır. Kılcal boru seçiminde, iç çapı biraz büyük seçmek, ki bu boyunun daha uzun tutulmasını gerektirecektir, tıkanma ihtimalini azaltacaktır. Kılcal borular, soğutma sistemlerinin sistem geometrisi belirli (Seri imalatla yapılan paket cihazlar) ve soğutma kapasitesi çok fazla değişmeyen türleri için uygun bir çözüm getirmekte, kompresör durduğunda da alçak basınç tarafına geçmeye devam eden soğutucu akışkan kompresör emiş ve basma tarafı basınçlarını dengelemek suretiyle kompresör kalkışında aşırı bir tork'a ve güç'e gerek bırakmamaktadır ve bu kompresör motor türü seçiminde çok önemlidir. Kılcal boru kullanılan soğutma sisteminde aşırı soğutucu akışkan şarj edilmemesine çok dikkat edilmelidir. Aksi halde kompresöre sıvı halde aşırı soğutucu akışkan gelecektir ve bu kompresörde ciddi hasarlara yol açabilir. Aşırı şarjın önlenmesi, cihaz imalatçısının verdiği değerleri aşmamak suretiyle sağlánabilir ve emiş borusundaki karlanma oluşması aşırı şarjın göstergesidir.
Çoğu uygulamada, kılcal boru emiş borusuna kaynakla tespit edilerek bir ısı değiştirici konumu elde edilir ve böylece sistemin performans katsayısı arttırılmış olur. Ancak, kaynak işlemi yapılırken aşırı ısıtma, iç yüzeylerde oksidasyona sebep olacağından çok dikkatli davranılmalı, mümkünse kılcal boruya içten azot veya benzeri bir inert gaz sürekli şekilde hafifçe üflenmelidir.
Kılcal boruda arızi şekilde oluşabilecek keskin kıvrımlar ek bir basınç düşümüne sebep olacağı için, doğru seçilmiş olan bir elemanın çalışma sırasında hatalı kontrol yapmasına neden olabileceği için buna dikkat edilmelidir.
Paket soğutucu ve klima imalatçıları genellikle yaptıkları prototip üzerinde deneyerek en uygun çap ve boydaki kılcal boruyu seçmektedirler. Bu nedenle, yenilenmesi gereken bir kılcal boruyu gene aynı iç çap ve boydaki ile değiştirmelidir. Kılcal boru prensibine göre, kılcal boruda sıvı akışkan, gaz'dan daha büyük bir debiyle hareket eder. Bu suretle, herhangi bir sebeple sistem dengesi bozularak kılcal boruya gaz halde soğutkan girdiğinde, akış debisi düşecek ve fakat basınç farkları çok az değişecektir. Böyle bir durumun nedeni ve anlamı, sistemin soğutkan şarjının sıvı olarak evaporatörde yığılması, yani ısıl yükün azalması demektir ki, kılcal borudan birim zamanda geçen soğutkanın azalması zaten istenen bir durumdur. Basınç farkının değişmemesi ise sistemin dengesi için gereklidir. Aksi durum olduğunda ise, sıvı soğutkan kondenserde yığılacak ve bunun sonucu aşırı soğutma etkisi kazanarak kılcal borudan daha yüksek debiyle geçmesi hem de evaporatörde daha fazla "soğutma etkisi/cooling effect" meydana getirmesi sağlanmış olacaktır. Evaporatördeki ısıl yükün artması böylece karşılanmış olacaktır. Doğru şekilde uygulanmış bir kılcal boru, sistemin artan ve azalan soğutma yükleri karşısında dengeleyici etki yaparak vazife görür ki bu önemli ve istenen bir özelliktir.
Kılcal boru, kondenserin çıkış ile evaporatörün girişi arasına bağlanır. Bu bağlantının kondenser çıkış tarafına bir soğutkan filtre-kurutucusu konulması faydalıdır ve sık sık uygulanır. Kılcal boru, ısı değiştirme etkisi sağlamak üzere, evaporatör çıkışından kompresöre giden emiş borusuna boylu boyunca Bert lehimle tespit edilebilir. Kondenser çıkışına sıvı soğutkan toplama deposu (Resiver) konulmasına kılcal borulu bir soğutma devresinde genellikle rastlanmaz. Emiş tarafında ise, evaporatör çıkışına bazen küçük bir sıvı tutucu cep konulması kompresöre ani ve aşırı miktarda sıvı ve yağ gitmesini önlemek yönünden faydalıdır. Kılcal borunun, emiş ve basma tarafı basınçlarını sistem durduktan kısa bir süre soma dengelemesi özelliği, kompresör kalkışının yüksüz olmasını ve dolayısıyla alçak tork karakteristikli elektrik motoru kullanılabilmesini mümkün kılar ve bu ekonomik yönden önemlidir.
Kılcal borudan geçen soğutkanın debisi giriş/kondenser tarafı basıncı arttıkça artar. Çıkış tarafı basıncının belirli bir değerine kadar, ki buna kritik basınç denilir, basınç düştükçe akış debisi gene artar. Kritik basıncın altındaki basınçlarda debi artık artmaz.