キャピラリーの設計について
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皆さん、低温システムを設計する際には、流量制御のためにストレーナバルブやキャピラリーを使用することができます。一般的には運用条件に基づいてCv値を算出し、そのCv値に応じてバルブのコアサイズなどを決定します。一方、キャピラリーを使用する場合は現在、主に経験則に頼っています。そこで質問ですが、キャピラリーの内径と長さから対応するCv値を算出できるような計算方法はありますでしょうか？
毛細管節流の計算方法 冷凍システムにおいては、一般的に内径が0.5～2mm程度、長さが1～4m程度の真ちゅう製の管を毛細管と呼ぶ。内径と長さが決まると、毛細管の流量は主に入口側と出口側、すなわち高圧側と低圧側の圧力差の大きさに影響され、また、供給液の過冷却度や発泡性ガスの含有量、管の曲がり具合、巻き数なども関係してくる。したがって、ユニットシステムが一定の場合、運転条件を任意に変更したり、任意の規格のキャピラリーに交換したりすることはできない。関連する実験によると、同じ運転条件および同じ流量のもとでは、キャピラリーの長さはその内径の4.6乗にほぼ比例する。すなわち、L1/L2=(d1/d2)4.6である。環境温度が上昇したり、冷媒の充填量が過剰になると、コンデンサーの圧力が高くなり、キャピラリーの流量が増加することでエバポレーターの圧力や蒸発温度も上昇する。逆に、環境温度が下がったり、冷媒の充填量が不足したりすると、凝縮器の圧力が低下し、キャピラリーの流量が減少することで蒸発器の圧力や蒸発温度も低下します。その結果、冷却能力が落ち、必要な温度にまで到達できなくなることもあります。 したがって、キャピラリーを用いた冷凍装置では、設計要件に基づき冷媒の充填量を厳格に制御しなければならない。例えば、200L程度の冷蔵庫ではR12の量は150グラム前後で、上下の偏差は5グラムを超えません。一般的なシステムにおける初回の充填量Mは、次の式で近似して求めることができる：M=20+0.6V（グラム） ここで、Vは蒸発コイルの内部容積（cm3）である。一般的な冷蔵庫では、内径0.5mm、長さ3mの真ちゅう製の毛細管が使用される。 一般的なエアコン用には、内径1.42mm、長さ450mmの真ちゅう製の毛細管が使用される。 （実際の状況に応じて調整）