Lubrifierea compresoarelor de mașini frigorifice ocupă un loc special în tehnologia uleiurilor compresoare. Rezistența preconizată a compresoarelor de mașini de refrigerare este direct legată de calitatea ridicată a uleiurilor utilizate.
Interacțiunea cu diverse substanțe, care sunt în contact cu uleiul pentru frigidere, în special extrem de ridicate și la temperaturi extrem de scăzute de aplicare a acestora determina cerințele specifice pentru lubrifianți de refrigerare.
Funcția principală a uleiului compresorului este de a lubrifia pistoanele sau rotoarele, sigilarea supapelor și, în unele cazuri, etanșarea inelelor de contact. În plus, uleiul ar trebui să disipeze căldura din ansamblurile compresoarelor fierbinți și să ajute camerele și supapele de comprimare a etanșării. Uleiul pentru compresoarele mașinilor frigorifice servește drept regulator hidraulic și lichid funcțional în compresoarele mașinilor frigorifice. Este important ca un ulei de frigider, care ajunge secțiunile de circuit rece sub formă de vapori de ulei sau vapori de ulei sau prin pulverizare, în toate condițiile de exploatare a revenit la compresor cu mijloace mecanice (separatorul de ulei) sau fluxul de agent frigorific (solubilitatea agentului frigorific). În Fig. 1. Este prezentat principiul ciclului de răcire cu compresie de vapori, iar în fig. 2. Se prezintă o diagramă simplificată a sistemului de refrigerare.
2. Cerințe minime pentru uleiul de refrigerare
2.1. DIN 51503-1: Uleiuri pentru frigidere, cerințe minime.
Criteriile de evaluare a uleiurilor refrigerante sunt conținute în DIN 51503-2.
3. Clasificarea uleiurilor de refrigerare
3.1. Uleiuri frigorifice naftenice deparafinate din uleiuri minerale (MM)
uleiurile minerale naftenice sunt încă cel mai important grup de uleiuri pentru compresoare frigorifice cu amoniac (NH3), împreună cu agenți frigorifici CFC și HCF (de exemplu, R 27). Uleiurile minerale naftenice sunt uleiuri care conțin peste 38% carbon în legăturile naftenice X (N). Uleiul lubrifiant naftenic are, de regulă, puncte de turnare foarte scăzute, fluiditate bună la temperaturi scăzute și stabilitate termică și chimică ridicată. Pentru producția lor, sunt de obicei selectate fracții speciale.
3.2. Uleiuri minerale (MO) - uleiuri refrigerante parafinate
Uleiurile minerale parafinice sunt uleiuri care conțin mai puțin de 33% carbon în legăturile naftenice X (N). Uleiurile de refrigerare pentru parafine sunt ideale pentru utilizarea în turbocompresoarele R 11 și R 12 ("tip vechi") (ISO VG 68 și 100) datorită caracteristicilor bune de temperatură a vâscozității. Aceste uleiuri nu sunt recomandate pentru alte compresoare, deoarece acestea nu sunt, în general, suficient de stabile în refrigeranți (de exemplu, R22 are o gamă insuficientă de miscibilitate). În general, nu există o limită clară între uleiurile naftenice și parafină.
3.3. Uleiuri de refrigerare semisintetice - amestecuri de alchilbenzeni și uleiuri minerale (MM / AB)
Uleiurile de refrigerare semisintetice sunt amestecuri de alchilbenzeni foarte stabili și uleiuri minerale foarte purificate. Prezența alchilbenzenelor crește în mod semnificativ solubilitatea și stabilitatea componentelor naftenice. Raportul dintre componentele sintetice este de obicei în intervalul 30-60%. Uleiurile semisintetice sunt recomandate pentru sisteme precum CFC / HCFC. sistemele R 22 cu mod temperatură medie / joasă și pentru răcitoare de machiaj (de exemplu, amestecuri 401 A / V 402 A / B și R 22).
3.4. Uleiuri frigorifice complet sintetice - alchilbenzeni (AB)
Uleiul de răcire complet sintetic, bazat pe alchilbenzeni rezistenți din punct de vedere chimic și termic, a fost folosit de mai mulți ani. Pentru producerea lor, se utilizează compuși alchil aromatici selectați și special purificați. Uleiul este supus unor etape complexe de procesare pentru a elimina parafinele foarte puțin solubile și alți contaminanți, inclusiv sulful. Alchilbenzeni pe bază de uleiuri au o solubilitate excelentă în agenți frigorifici de tip CFC / HCFC (de exemplu, R22, R 502) și amestecuri ale acestora, la temperaturi sub evaporării -80 ° C (de exemplu, R22). Alchil benzenii de calitate ISO VG 46 și 68 sunt adecvați în mod special pentru compresoarele cu amoniac cu temperaturi de ieșire foarte ridicate utilizate în condiții de funcționare dificile. În comparație cu uleiurile de refrigerare pe bază de uleiuri minerale, alchilbenzenii formează mai puțin cocs și alte cantități de depozite la pornirea compresorului. Alchilbenzenii sunt utilizați în compresoare ermetic etanșate și semi-compacte. Ele sunt utilizate pe scară largă în combinație cu agenți de răcire, cum ar fi R 401 A / B, R 402A / B. R 22, precum și propan / izobutan. Datorită schimbărilor în structura industriei chimice, este de așteptat în viitor o lipsă de materii prime pentru producerea de alchilbenzeni.
3.5. Uleiuri de răcire complet sintetice - PAO
3.6. Uleiuri de refrigerare sintetice - esteri de polioli (POE)
Înlocuirea sistemelor CFC cu alți agenți frigorifici (metode Retrofit și Drop-in)
Retrofit și Drop-in - nume de două moduri de a înlocui sistemele CFC cu alți agenți frigorifici.
Metoda Retrofit implică înlocuirea agentului frigorific (de exemplu, R 12) și ulei de refrigerare pe bază de ulei mineral (ulei mineral rămas în sistem poate fi minimizată) prin utilizarea unor tehnici speciale. În plus, în acest caz, în unele cazuri, modificarea sau înlocuirea unui număr de unități în sistem - supape de expansiune, epuratoare de gaze uscate sau sigilii.
Metoda Retrofit presupune utilizarea unor agenți frigorifici de înlocuire cu durată lungă de viață (de exemplu R 134a și uleiuri esențiale). Aplicarea acestei abordări este costisitoare și justificată numai pentru noile sisteme.
3.7. Uleiuri frigorifice complet sintetice - poliglicoli (PAG) pentru R 134a
3.8. Uleiuri frigorifice complet sintetice - poliglicoli pentru NH3
3.9. Alte fluide sintetice
Anterior, la temperaturi de evaporare sub -120 ° C s-au folosit acid polisilicic și esteri sintetici. Produsele pe bază de uleiuri siliconice cu viscozitate scăzută (polimetilsiloxani - PDMS) sunt, de asemenea, utilizate în acest scop. În conformitate cu recomandările producătorilor, alternativa este utilizarea uleiurilor de poliester cu vâscozitate scăzută.
3.10. Uleiuri frigorifice pentru CO2
POE
ISO VG 68-220
MM - ulei mineral; AB - alchilbenzen; AB / MM este un amestec de ulei mineral-alchilbenzen; PAG-polialchilen glicol; POE-ester al poliolilor.
a) PAG - uleiuri solubile în hidrocarburi (scăderea vâscozității scăzute): MM, AB și PA sunt foarte solubile în hidrocarburi (reducerea viscozității ridicate).
b) MM, AB și PAO sunt insolubile în amoniac, PAG (parțial) este solubil în amoniac.
ISO VG 68 sunt utilizate în compresoare cu piston, uleiuri de până la ISO VG 220 sunt utilizate în compresoare cu șurub, în timp ce componente compatibile cu PAG ar trebui să fie utilizate. și să țină cont de higroscopicitatea PAG.
c) Uleiurile PAG sunt utilizate în sistemele de climatizare pentru autovehicule și tractor R 134a (PAG 46, PAG 100); Uleiurile POE și PAG sunt higroscopice.
d) De obicei nu conțin ulei.
4. Tipuri de compresoare
Compresorul, ca cel mai important element al sistemului de refrigerare, pompează agentul frigorific gazos în jurul circuitului și comprimă agentul frigorific evaporat la presiunea de lichefiere necesară pentru eliberarea căldurii. În Fig. 3 prezintă clasificarea compresoarelor frigorifice utilizate în prezent, în conformitate cu caracteristicile lor de proiectare. Compresoarele sunt împărțite în două grupe: tipul de deplasare, care injectează periodic agentul frigorific într-un spațiu din ce în ce mai mic și un tip dinamic, care presează continuu agentul frigorific pentru a crește presiunea.
5. Selectarea vâscozității
Instrucțiunile pentru alegerea uleiurilor lubrifiante pentru compresoarele de mașini frigorifice nu sunt, în principiu, diferite de instrucțiunile generale pentru mașinile și echipamentele de ungere: pentru mașinile de mare viteză se utilizează uleiuri cu vâscozitate scăzută decât cele pentru mașinile care se mișcă lent. La sarcini mari, pentru rulmenți sunt utilizate mai multe uleiuri vâscoase decât la rulmenții cu încărcături ușoare. În plus, pentru compresoarele mașinilor frigorifice sunt necesare uleiuri cu vâscozități semnificativ mai mici în comparație cu valorile calculate din teoria lubrifierii hidrodinamice. Acest fapt este dovedit de mulți ani de experiență practică și este justificat de teoria lubrifierii elastohidrodinamice. Atunci când se alege vâscozitatea, este necesar să se ia în considerare efectul agentului frigorific asupra vâscozității de lucru a uleiului de refrigerare. În cazul compresoarelor cu piston, vâscozitatea uleiului depinde de presiunea din carter, în timp ce în compresoare cu șurub depinde de presiunea de ieșire (presiunea din separatorul de ulei). În industrie, sistemele de răcire au fost operate cu agenți frigorifici clorurate pentru a furniza anumite rezerve de fiabilitate. Compușii clori sunt aditivi excelenți împotriva uzurii care protejează împotriva uzurii. Prin urmare, uleiurile de refrigerare utilizate anterior cu CFC s-au considerat ca conținând agenți "anti-uzură" în cazurile în care agentul frigorific a fost dizolvat în ulei. Deoarece au fost introduse agenți frigorifici fără clor, această funcție trebuie efectuată cu ulei de refrigerare sau cu alți aditivi. Mai jos, vom lua în considerare unele dintre dependențele care trebuie luate în considerare pentru alegerea corectă a uleiurilor pentru compresoarele de mașini frigorifice. În acest caz, consultați întotdeauna specificațiile tehnice (TAS), care conțin informații importante atât pentru producători, cât și pentru utilizatorii de compresoare.
Vâscozitatea este cel mai important parametru pentru determinarea proprietăților lubrifiante ale uleiurilor sau amestecurilor de uleiuri cu agenți frigorifici. Atunci când se calculează sarcinile lagăre, vâscozitatea amestecurilor de uleiuri cu agenți frigorifici trebuie considerată ca fiind vâscozitatea uleiului pur. Aceasta se aplică la lubrifierea hidrodinamică a lagărelor cilindrice. În ceea ce privește lubrifierea compresoarelor cu piston și șurub, factori suplimentari sunt fenomenul de frecare limitată a amestecului. In general, cu piston compresoare cu piston lubrifiat cu ulei ISO VG 32, 46 și 68, și compresoare cu șurub lubrifiate cu ulei ISO VG 150.170, 220 și 320, în funcție de temperatura lichidului de răcire, presiunea lichidului de răcire și solubilitatea în ulei.
5.2. Dependența concentrației de amestec la temperatură și presiune (RENISO Triton SE 55-R 134a)
În Fig. 4 arată modul în care agentul frigorific este solubil în uleiul de refrigerare atunci când este saturat în anumite condiții de funcționare (presiune și temperatură). Deoarece saturația depinde de timp, concentrațiile prezentate în grafic sunt, în general, mai mari decât valorile reale și pot fi considerate ca fiind concentrația maximă în orice condiții de funcționare date. Viscozitatea, care poate fi îndepărtată din concentrația amestecului, mărește factorul de fiabilitate pentru orice calcul al sarcinilor lagărelor. În graficul de mai sus, concentrația poate fi referită la un punct cu o anumită presiune și o anumită temperatură.
5.3. Dependența vâscozității amestecului la temperatura, presiunea și concentrația agentului frigorific (RENISO Triton SE 55-R 134a)
Concentrația exactă a agentului frigorific în sistem, în funcție de presiune și temperatură, așa cum se arată în Fig. 4 și Fig. 5 poate fi utilizat pentru citirea viscozitatea cinematică a amestecului de ulei și agent frigorific sub o anumită presiune, o temperatură și o anumită concentrație a agentului frigorific pe scala din stânga (vâscozitatea cinematică în unități de 10 -6 m 2 / s = 1 mm2 / s). Graficul prezintă vâscozitatea ca funcție de temperatură a amestecului de agent frigorific și de ulei, la diferite concentrații.
Dacă este necesar pentru a determina vâscozitatea amestecului (care din nou este doar starea de echilibru adevărat), iar concentrația de agent frigorific calculat pentru presiune și temperatură nu este cunoscută, putem folosi acest program. Valorile obținute sunt determinate de influența concurentă a creșterii vâscozității la temperatura uleiului mai mică și reducerea vâscozității prin reducerea solubilității agentului frigorific în ulei la temperaturi scăzute. Acest fapt este esențial în proiectarea compresorului și în funcționarea compresorului mașinii de răcire. Prin urmare, nu trebuie să existe ulei maxim de vâscozitate în punctele problematice ale conturului circulației sale (de exemplu, în amonte, evaporatoare). De asemenea, este important să se evite abordarea condițiilor în carter al compresorului la valorile indicate pe scala din stânga diagramei viscozitate și temperatură, deoarece în astfel de circumstanțe, chiar și cele mai fluctuațiile minore ale temperaturii pot avea un efect semnificativ asupra vâscozității.
5.4. Densitatea amestecului în funcție de temperatură și de concentrația agentului frigorific (RENISO Triton SE 55-R 134a, Figura 6)
Densitatea amestecului de ulei / agent frigorific depinde de caracteristicile de vâscozitate-temperatură ale uleiului și agentului de răcire (figura 6).
5.5. Intermixabilitate, solubilitate la prag (RENISO Triton SE 55-R 134a, Figura 7)
Agenții frigorifici de tip R aparțin grupului de agenți frigorifici foarte solubili în ulei. Cu toate acestea, nu toți sunt capabili să se amestece cu uleiurile de refrigerare la orice temperatură și în orice concentrație. Dacă, de exemplu, un amestec complet dizolvat de ulei și agent de răcire este răcit, atunci la un moment dat este împărțit în două faze lichide. Această zonă de solubilitate parțială se numește decalaj de miscibilitate. Intervalul de amestecare depinde de tipul de agent frigorific și, de asemenea, în mare măsură de tipul de ulei fierbinte. Solubilitatea agentului frigorific se determină metoda E static DIN 51 514. În aplicațiile convenționale, un interval de miscibilitate (cu alchilbenzeni) pentru agenții frigorifici precum R22 nu este o problemă semnificativă. Unii agenți frigorifici sunt caracterizați de valori limită pronunțate. Intervalul de amestecare are o importanță deosebită pentru circuitul de circulație. Dacă raportul dintre miscibilitate ulei refrigerent este în raza de acțiune, atunci pot produce probleme cauzate de depunerea fazei lichide îmbogățite în rezervoare de petrol, condensatoare, evaporatoare și carter. Pentru vaporizatoarele irigate, cantitatea maximă de agent frigorific pentru dizolvare este necesară la temperaturi de evaporare fără separarea fazelor. În Fig. 7 prezintă diferite exemple de solubilitate la prag.
Selectarea uleiurilor optime pentru refrigerare compresor de mașină depinde de specificațiile compresorului, precum și caracteristici ale sistemului ca întreg și agentul frigorific utilizat. Cei mai importanți factori sunt proprietățile de lubrifiere ale uleiului frigider și interacțiuni cu agenți frigorifici, volatilitatea și comportamentul de solubilitate și rășini. În plus față de uleiurile tradiționale de refrigerare pe bază de uleiuri minerale, a apărut o nouă generație importantă de uleiuri pe bază de esteri poliolici pentru agenți frigorifici fără clor. Poliglicolii R 124a sunt utilizați în sistemele de climatizare auto. PAO și uleiurile parțial solubile pe bază de poliglicoli sunt utilizate din ce în ce mai mult pentru sistemele de amoniac. Agenții frigorifici pe bază de CO 2 vor fi distribuiți în viitor în aplicații non-staționare și vor înlocui R 134a în multe zone. În sistemele industriale bazate pe CO2, se folosesc uleiuri speciale pe bază de esteri polioli cu aditivi antipraf și aditivi de presiune extremă. În sistemele de climatizare pentru autovehicule vor fi utilizate poliglicoli sintetici specifici.
Roman Maslov.
Pe baza materialelor publicațiilor străine.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: