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潤滑油是否適用于制冷系統(tǒng),看哪些因素?

作者:道野潤滑油  發(fā)表時間:2019-12-20 08:28:09

潤滑油是否適用于制冷系統(tǒng),主要取決于潤滑油的特性能否滿足要求,評價潤滑油品質(zhì)的主要因素有:


1、粘度


2、與制冷劑的互溶性


3、熱化學(xué)穩(wěn)定性


4、吸水性


1)粘度


決定了滑動軸承中油膜的承載能力、摩擦功耗及密封能力。粘度大,則承載力強,密封性好,但流動阻力較大。


汽車空調(diào)要求所用潤滑油的粘度較高,而固定式制冷系統(tǒng),特別是家用電冰箱要求是用較低粘度的潤滑油。其主要原因是高粘度潤滑油可能在毛細(xì)管內(nèi)形成蠟堵或油彈現(xiàn)象,影響毛細(xì)管的正常工作。


2)與制冷劑的互溶性


若互溶性好,在換熱器傳熱管內(nèi)表面不易形成油膜,對換熱有利,否則會造成蒸發(fā)溫度降低(在蒸發(fā)壓力不變的前提下),蒸發(fā)器的制冷效果下降。


另外,互溶性較好時,在換熱器內(nèi)不會發(fā)生池積現(xiàn)象,有利于壓縮機回油。


但互溶使油變稀,降低油的粘度,導(dǎo)致壓縮機內(nèi)油膜過薄,影響壓縮機潤滑。


3)熱化學(xué)穩(wěn)定性


在制冷劑、油、金屬共存的系統(tǒng)中,高溫會促使?jié)櫥桶l(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致油的分解、劣化,生成沉積物和焦炭。潤滑油分解后產(chǎn)生的酸會腐蝕電氣絕緣材料。


4)吸水性


若潤滑油具有較強的親水性,會帶入一定量的水分進入系統(tǒng),在毛細(xì)管中水形成冰晶而堵塞系統(tǒng),從而形成冰堵現(xiàn)象。因而在采用親水性潤滑油的系統(tǒng)中,**安裝干燥過濾器。



潤滑油對壓縮機的影響


1)制冷劑含油還會影響氣閥工作過程,改變制冷劑熱力性質(zhì)等,從而導(dǎo)致壓縮機的制冷量和性能系數(shù)下降。


2)壓縮機功耗隨含油量的增加而增加,而排氣溫度正好相反,隨著含油量的增加而降低。


3)此外壓縮機排氣管道中的潤滑油內(nèi)會溶解一定量制冷劑,使壓縮機的實際排氣量減少。


4)機械損壞:由于在壓縮機進氣口處潤滑油中溶解有一定量制冷劑,潤滑油的粘度會降低,導(dǎo)致潤滑效果下降,容易造成壓縮機機械部件損壞。


5)液擊:潤滑油由于溶解了制冷劑而導(dǎo)致體積增大,在壓縮機啟動過程中,曲軸箱中的壓力下降,引起溶解于潤滑油中的制冷劑沸騰,產(chǎn)生大量泡沫,有可能將大量的油從曲軸箱帶入氣缸,產(chǎn)生液擊,損壞設(shè)備。


潤滑油對冷凝器的影響


當(dāng)制冷劑中潤滑油含量非常低時(約為0。01%),冷凝器內(nèi)換熱系數(shù)達(dá)到一個值,但與純制冷劑時相比增幅不大,總體上,換熱系數(shù)隨著潤滑油含量的增加而降低。


同時由于潤滑油溶于制冷劑,會導(dǎo)致制冷劑粘度增大,從而使壓降增大。


總體而言:潤滑油的存在會削弱冷凝換熱,使冷凝器傳熱溫差增大,冷凝壓力升高。


潤滑油對毛細(xì)管的影響


制冷劑含油影響毛細(xì)管流量的原因主要有兩個方面:


1)因為油的粘度遠(yuǎn)高于制冷劑的粘度,制冷劑中含少量油會增加混合物的粘度及相應(yīng)的流動阻力,并使制冷劑提前達(dá)到飽和狀態(tài),使得流量減小。


2)油的表面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于制冷劑的表面張力,制冷劑中含油會使混合物的表面張力增大,阻礙制冷劑蒸發(fā),從而使汽化欠壓增大,延緩制冷劑的蒸發(fā),從而增加毛細(xì)管的流量。


毛細(xì)管內(nèi)有可能出現(xiàn)潤滑油與制冷劑相分離的現(xiàn)象,會影響毛細(xì)管的工作。由于小型制冷設(shè)備(如家用冰箱空調(diào)等)的毛細(xì)管直徑很小(約0。6mm),相分離嚴(yán)重時會導(dǎo)致蠟堵現(xiàn)象。


潤滑油對蒸發(fā)器的影響


一、對傳熱、換熱系數(shù)等的影響


少量潤滑油:


制冷劑中溶有少量潤滑油可以增加制冷劑的表面張力,從而改變其對管壁的表面浸潤性。此外還會在管內(nèi)產(chǎn)生泡沫,增加管內(nèi)液體與管壁的浸潤面積,同時將液膜拉薄,沿管壁分布更均勻,強化傳熱效果,從而提高蒸發(fā)換熱系數(shù)


含油較多:


1)含油較多時,蒸發(fā)器中的蒸氣基本是純制冷劑氣體,油的成分極少,隨著蒸發(fā)的進行,液相中的含油量逐步增加,會在換熱器內(nèi)表面形成油膜,降低換熱系數(shù),使蒸發(fā)曲線下降,傳熱溫差增大。


2)同時蒸發(fā)器出口處潤滑油中溶有部分未蒸發(fā)的制冷劑,這部分潛熱無法被充分利用,從而導(dǎo)致制冷量減小。


3)蒸發(fā)器中潤滑油的存在將影響制冷劑沸騰時氣泡的形成,減小氣泡的生成速度和頻率,削弱成核過程中的熱傳遞,從而降低換熱效果。


二、對壓降的影響


1)在蒸發(fā)器末端,隨著制冷劑的蒸發(fā),以及溫度升高造成的制冷劑在潤滑油中溶解度的降低,混合物中制冷劑含量越來越低,混合物粘度逐漸增大,從而直接造成蒸發(fā)器末端換熱系數(shù)的減小和壓降增加。


2)當(dāng)含油量達(dá)到5%時,與無潤滑油時相比,壓降增大了一倍。壓降的增大,一方面降低了壓縮機吸氣壓力,導(dǎo)致壓縮機壓縮效率降低;另一方面,這又有利于潤滑油中溶解的制冷劑被釋出,從而提高蒸發(fā)器的換熱效果。


三、分層現(xiàn)象


制冷劑在系統(tǒng)各部件內(nèi)的溶解量不同,造成制冷劑在油中的遷移現(xiàn)象。


制冷劑/油混合物隨溫度的降低將出現(xiàn)分層現(xiàn)象,潤滑油容易積存在毛細(xì)管及蒸發(fā)器上,從而影響其換熱效果,使制冷劑性能下降。


有可能出現(xiàn)相分離的地方就是蒸發(fā)器,因為在蒸發(fā)器中制冷劑蒸發(fā),從而在蒸發(fā)器管路內(nèi)表面上會形成液態(tài)的油膜。


油膜的粘度主要是由液相中潤滑油的濃度決定的。當(dāng)油膜的粘度很大時,制冷劑蒸氣的流速不足以將這些潤滑油帶出蒸發(fā)器,從而積留在蒸發(fā)器中。


潤滑油對管路的影響


滑油在系統(tǒng)中流動時會黏附在壁面上形成油膜:


1)對于不能互溶的潤滑油和制冷劑,這個問題可以通過在壓縮機排氣口處設(shè)一個油分離器來解決。


2)對于更常用的可互溶潤滑油則不行,潤滑油與制冷劑一起進入循環(huán),直到它通過進氣口再次回到壓縮機。這樣就需要考慮潤滑油在管路等部件中的流動,尤其要考慮垂直管路,這是因為要使?jié)櫥涂朔亓罢扯扔绊懴蛏狭鲃邮呛芾щy的。這樣制冷劑蒸氣就**有較高的流速,但這又會造成壓降的增大。


3)在蒸發(fā)器及回氣管的低溫區(qū)內(nèi),溫度升高時,混合液粘度由于油中制冷劑含量降低而升高;在高溫區(qū),制冷劑溶入量很少,混合液的主要成分是潤滑油,其粘度隨溫度的升高而降低。


這樣就存在一個粘度,在設(shè)計管道時,應(yīng)以粘度和管道的傾斜角度為主要依據(jù),確定管徑及管內(nèi)氣體的流速。



結(jié)論


1)對于氟利昂制冷系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)含油量小時,壓縮機質(zhì)量流量增加,蒸發(fā)和冷凝換熱性能增強;


當(dāng)含油量較大時,壓縮機功耗增加,實際排氣量減少,排氣溫度降低;蒸發(fā)冷凝換熱系數(shù)降低,沿程摩擦壓降增大;毛細(xì)管中液體段長度和質(zhì)量流量減小,引起系統(tǒng)制冷量的減小。


2)冷凍油進入制冷系統(tǒng),造成換熱器中潤滑油油池積、毛細(xì)管中蠟堵、冰堵、壓縮機中缺油和潤滑效果下降等現(xiàn)象。


因此需要合理設(shè)計系統(tǒng)和各部件,控制系統(tǒng)的含油量,使循環(huán)中的制冷劑能夠順利返回壓縮機,避免壓縮機缺油


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