แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการออกแบบ Capillary Tube สำหรับระบบทำความเย็นที่ใช้สารทำความเย็น R410A

ศุภวุฒิ สินประสงค์; ประกอบ สุรวัฒนาวรรณ

ผู้แต่ง

ศุภวุฒิ สินประสงค์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ประกอบ สุรวัฒนาวรรณ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

คำสำคัญ:

ระบบทำความเย็นแบบอัดไอ, Capillary tube, แบบจำลองทางคณิตศาสตร์, ออกแบบ

บทคัดย่อ

Capillary tube เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญสำหรับระบบทำความเย็นแบบอัดไอในการควบคุมความดันและอัตราการไหลของสารทำความเย็น ในปัจจุบันยังมีผู้ใช้งานที่ขาดความรู้ความเข้าใจอีกเป็นจำนวนมากในการเลือกใช้ Capillary tube โดยส่วนใหญ่การเลือกใช้จะขึ้นกับประสบการณ์ของผู้ทำงานและใช้การลองผิดลองถูก ซึ่งการเลือกที่ไม่เหมาะสมและไม่ถูกต้องจะส่งผลให้ระบบทำงานไม่ปกติและส่งผลต่อการประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบอีกด้วย ในงานวิจัยนี้ได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการออกแบบ Capillary tube สำหรับระบบทำความเย็นที่ใช้สารทำความเย็น R410A เนื่องจากเป็นสารทำความเย็นที่มาทดแทน R22 ในกลุ่มไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอนที่ต้องถูกระงับการใช้ในอนาคตอันใกล้เพราะมีศักยภาพในการทำลายชั้นโอโซน แบบจำลองได้พัฒนาจากแนวคิดที่ว่าสารทำความเย็นที่ไหลผ่าน Capillary tube จะมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติตลอดตามแนวความยาวของท่อที่ไหลผ่าน Capillary tube ถูกแบ่งออกเป็นปริมาตรควบคุมขนาดเล็กแต่ละปริมาตรควบคุมถูกพิจารณาด้วยกฎอนุรักษ์มวล กฎอนุรักษ์พลังงาน และกฎอนุรักษ์โมเมนตัม เริ่มจากตัวแปรต้น ประกอบไปด้วยขนาดของเครื่องปรับอากาศ อัตราการไหลของสารทำความเย็น และขนาดเริ่มต้นของ Capillary tube แบบจำลองสามารถวิเคราะห์คุณสมบัติของสารทำความเย็น ความเร็วของการไหล เรย์โนลด์ นัมเบอร์ และแรงเสียดทานได้อย่างต่อเนื่อง แบบจำลองนี้ทำให้การออกแบบ Capillary tube ถูกต้องมากขึ้น ช่วยลดการลองผิดลองถูกและลดความเป็นไปได้ของระบบจะเกิดความไม่ปกติและเสียหาย การวิเคราะห์ด้วยแบบจำลองส่งผลให้ระบบทำความเย็นสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเกิดการประหยัดพลังงาน

References

Yong HJ, and Yongchan K (2004). A Generalized Correlation and Rating Charts for Mass Flow Rate through Capillary Tubes with Several Alternative Refrigerants. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 12(4): 192-197.

Kamlendra SR, and RC Gupta (2018). Flow of refrigerants through a capillary tube – A Review. International Journal for Research Trends and Innovation, 3(12).

Khaled M, and Amr O (2006). A Practical Method of Selecting Capillary Tubes for HCFC22 Alternatives, International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue.

Shashank SP, and Prakhar S (2014). Effect of capillary tube on the performance of a simple vapour compression refrigeration system. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, 11(3): 5-7.

SO Oyedepoa, and RO Fagbenleb (2016). Effect of Capillary Tube Length and Refrigerant Charge on the Performance of Domestic Refrigerator with R12 and R600a. International Journal of Advanced Thermofluid Research, 2(1).

K Neelakanta, and V Arundhati (2017). The Effect of Capillary Tube Length on the Performance of Vapour Compression Refrigeration System. International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, 6(11): 2275-2281.

Mehdi R., and Ji HJ (2017). Assessment of Dimensionless Correlations for Prediction of Refrigerant Mass Flow Rate Through Capillary Tubes — A Review. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 25(4): 13.

ASHRAE Handbook—Refrigeration (2018).

Elgendy E, and J Schmidt (2013). Rating Charts of R-22 Alternatives Flow through Adiabatic Capillary Tubes. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering, 7(8): 1632-1639.

Sahoo K, and Das S (2014). Theoretical Design of adiabatic capillary tube of a domestic refrigerator using refrigerant R-600a. American Journal of Engineering Research, 3(5): 306-314.