Hűtőszekrény olajok
A hűtőberendezések kompresszorainak kenése különleges helyet foglal el a kompresszorolajok technológiájában. A hűtőgépek kompresszorainak várható élettartama közvetlenül kapcsolódik az alkalmazott olajok magas minőségéhez. Kölcsönhatás különféle anyagokkal, amelyek érintkezésben vannak az olaj számára hűtőszekrények, különösen rendkívül magas, és rendkívül alacsony hőmérsékleten azok alkalmazása határozza meg a nagyon egyedi követelményeket hűtő kenőanyagok.
A fő funkciója a kompresszor olaj kenő dugattyúk vagy rotorok, tömítés szelepek és, bizonyos esetekben, a tömítés érintkező gyűrűi. Továbbá, az olaj meg kell eloszlatni a hőt a forró kompresszor egységek és megkönnyítik tömítést kompressziós kamrák és a szelepek. Olaj hűtőkompresszorokhoz szolgál egy hidraulikus vezérlő és a funkcionális folyadék a kompresszorok hűtőberendezés. Fontos, hogy egy hűtőszekrény olajat, amely eléri a hideg áramköri rész formájában gőzök vagy olajköd vagy permetezéssel, bármilyen üzemi körülmények között visszatért a kompresszor mechanikai eszközökkel (az olajleválasztó), vagy a hűtőközeg áramlását (hűtőközeg oldhatóság). Az 1. ábrán. 1. A hûtési ciklus gõzpréseléssel való elve látható, és az 1. ábrán látható. 2. A hűtőrendszer egyszerűsített diagramja.
2. A hűtőolajra vonatkozó minimumkövetelmények
2.1. DIN 51503-1: Hűtőszekrény olajok, minimális követelmények.
A hűtőközeg-olajok értékelésének kritériumait a DIN 51503-2 tartalmazza.
3. A hűtőolajok osztályozása
3.1. Ásványolajok (MM) - viaszmentesített naftén hűtőolajok
Naftén ásványi olaj még mindig a legfontosabb csoportját olajok hűtőkompresszorokhoz alkalmazásával ammónia (NH3), valamint hűtőközegek CFC és HCF (például R 27). A naftén ásványolajok olyan olajok, amelyek több mint 38% szénat tartalmaznak naftén X (N) kötésben. A naftén hűtőközeg-olajok általában alacsony töltési pontokkal, jó alacsony hőmérsékletű folyékonysággal és magas termikus és kémiai stabilitással rendelkeznek. Termelésükre általában speciális frakciókat választanak ki.
3.2. Ásványolajok (MO) - paraffinozott hűtőolajok
A paraffinos ásványolajok olyan olajok, amelyek kevesebb mint 33% szenet tartalmaznak a naftalin X (N) kötésben. A paraffin hűtőfolyadékok ideálisak az R 11 és R 12 ("régi típusú") (ISO VG 68 és 100) turbófeltöltők számára a jó viszkozitási és hőmérsékleti jellemzők miatt. Ezek az olajok nem ajánlottak más kompresszorokhoz, mivel általában nem eléggé stabilak a hűtőközegekben (például az R22 elégtelen keverhetőségi tartománya van). Általában nincs egyértelmű határ a paraffin és a naftén olajok között.
3.3. Félszintetikus hűtő-olajok - alkil-benzolok és ásványi olajok keverékei (MM / AB)
A félszintetikus hűtőolajok erősen stabil alkil-benzolok és erősen tisztított ásványolajok keverékei. Az alkil-benzolok jelenléte jelentősen növeli a naftén komponensek oldhatóságát és stabilitását. A szintetikus komponensek aránya általában 30-60%. Semiszintetikus olajokat javasolnak olyan rendszerekhez, mint a CFC / HCFC. R 22 közép- / alacsony hőmérsékletű üzemmódban és sminkhűtőknél (pl. 401 A / V. 402 A / B és R 22 keverékek).
3.4. Teljesen szintetikus hűtő-olajok - alkil-benzolok (AB)
Több évig használtak teljes mértékben szintetikus hűtőközeg-olajokat, amelyek kémiailag és termikusan erősen ellenálló alkil-benzolokon alapulnak. Termelésükhöz gondosan kiválasztott és speciálisan tisztított alkil-aromás vegyületeket alkalmazunk. Az olajokat számos összetett feldolgozási lépésnek vetik alá, hogy eltávolítsák az alig oldódó paraffinokat és más szennyeződéseket, beleértve a ként is. Alkil-benzolok alapú olajok kiváló oldhatósága a típusú hűtőközegek CFC / HCFC (például R 22, R 502), és ezek keverékei alatti hőmérsékleten bepárlással -80 ° C-on (például R 22). Az ISO VG 46 és 68 típusú alkil-benzolok különösen alkalmasak a nagyon nehéz üzemi körülmények között nagyon magas kimeneti hőmérsékletű ammónia kompresszorokra. Az ásványolajokon alapuló hűtő-olajokhoz képest az alkil-benzolok kisebb mennyiségű kokszot és más lerakódásokat okoznak, amikor a kompresszor elindul. Az alkil-benzolokat hermetikusan lezárt és félkompresszált kompresszorokban használják. Ezek széles körben alkalmazhatók hűtőközegekkel, például az R 401 A / B, R 402A / B kombinációkkal. R 22, valamint propán / izobután. A vegyipar szerkezetében bekövetkezett változások következtében az alkilbenzolok előállításához nyersanyaghiány várható a jövőben.
3.5. Teljesen szintetikus hűtőolajok - PAO
3.6. Teljesen szintetikus hűtőolajok - poliolok észterei (POE)
CFC rendszerek cseréje más hűtőközegekkel (Retrofit és Drop-in módszerek)
Retrofit és Drop-in - a CFC rendszerek más hűtőközegekkel való helyettesítésének két módja.
Retrofitja módszer magában foglalja a csere a hűtőközeg (például R 12) és hűtő alapuló olaj ásványi olaj (ásványi olaj maradt a rendszerben minimalizálható) speciális technikával. Ezen kívül, míg bizonyos esetekben szükségessé módosítása vagy cseréje néhány csomópontok a rendszerben - expanziós szelepek, tömítések vagy száraz tisztítóberendezések.
A Retrofit módszer hosszú élettartamú hűtőközegek (pl. R 134a és illóolajok) használatát feltételezi. E megközelítés alkalmazása költséges és csak az új rendszerek számára indokolt.
3.7. Teljesen szintetikus hűtő-olajok - poliglikolok (PAG) az R 134a esetében
3.8. Teljesen szintetikus hűtési olajok - poliglikolok az NH3-hoz
3.9. Egyéb szintetikus folyadékok
Korábban -120 ° C alatti párolgási hőmérsékleten poliszilikonsavat és szintetikus észtereket használtunk. Az alacsony viszkozitású szilikonolajokra (polidemetil-sziloxánok, PDMS) alapuló termékek szintén erre a célra használatosak. A gyártók ajánlása szerint az alternatív megoldás az alacsony viszkozitású poliészter olajok használata.
3.10. Hűtőközegek CO2-re
POE
ISO VG 68-220
MM - ásványolaj; AB-alkil-benzol; AB / MM ásványolaj-alkil-benzol; PAG-polialkilénglikol; POI-észter poliolok.
a) PAG - szénhidrogénekben oldódó olajok (alacsony viszkozitáscsökkenés): MM, AB és PA nagyon jól oldódik szénhidrogénekben (nagy viszkozitáscsökkenés).
b) MM, AB és PAO oldható ammóniában, a PAG (részben) ammóniában oldódik.
Az ISO VG 68-at reciprok kompresszorokban használják, az ISO VG 220-ig terjedő olajokat csavaros kompresszorokban használják, míg a PAG-val kompatibilis alkatrészeket kell használni. és figyelembe kell venni a PAG higroszkóposságát.
c) A PAG olajokat az R 134a (PAG 46, PAG 100) gépjármű és traktor légkondicionáló rendszerekben használják; A POE és PAG olajok higroszkóposak.
d) Általában nem tartalmaznak olajat.
4. A kompresszorok típusai
A kompresszor, mint a hűtőrendszer legfontosabb eleme, szivattyúzza a gáz hűtőközeget az áramkör köré, és az elpárolgott hűtőközeget a hőkibocsátáshoz szükséges cseppfolyósítási nyomásra tömöríti. Az 1. ábrán. A 3. ábra a hűtőszekrények jelenleg használt kompresszorainak osztályozását mutatja a tervezési jellemzőkkel összhangban. A kompresszorok két csoportba sorolhatók: elmozdulástípus, amely időszakosan befecskendezi a hűtőközeget az egyre kisebb térbe és dinamikus típusba, amely folyamatosan nyomás alá helyezi a hűtőközeget a nyomás növelése érdekében.
5. A viszkozitás kiválasztása
A hűtőgép-kompresszorok kenőolajainak kiválasztására vonatkozó utasítások elvben nem különböznek a kenési gépek és berendezések általános előírásaitól: nagy sebességű gépeknél alacsonyabb viszkozitású olajokat használnak, mint lassan mozgó motorokhoz. Nagy terhelés esetén a csapágyaknál viszkózusabb olajokat használnak, mint a könnyű teherhordó csapágyaknál. Ezenkívül a hűtőgépek kompresszoraihoz a lényegesen alacsonyabb viszkozitású olajok szükségesek a hidrodinamikai kenés elméletéből számított értékekhez képest. Ezt a tényt sokéves gyakorlati tapasztalatok bizonyítják, és az elastohidrodinamikai kenés elmélete igazolja. A viszkozitás kiválasztásakor figyelembe kell venni a hűtőközegek hatását a hűtőolaj működési viszkozitására. A dugattyús kompresszorok esetében az olaj viszkozitása a forgattyúházban uralkodó nyomástól függ, míg a csavarkompresszorokban a kimeneti nyomás függvénye (nyomás az olajleválasztóban). Az iparban a hűtőrendszereket klórozott hűtőközegekkel működtetették bizonyos megbízhatósági tartalékok biztosítására. A klórvegyületek kiváló kopásgátló adalékanyagok, amelyek védik a kopást. Ezért a CFC-kkel korábban használt hűtő-olajak "kopásgátló" anyagokat tartalmaztak olyan esetekben, amikor a hűtőközeget olajban oldották fel. Mivel klórmentes hűtőközeget vezettek be, ezt a funkciót hűtőolajjal vagy egyéb adalékokkal kell végrehajtani. Az alábbiakban figyelembe vesszük azokat a függőségeket, amelyeket figyelembe kell venni a hűtőgép-kompresszorok olajainak helyes megválasztásához. Ebben az esetben mindig olvassa el a műszaki specifikációkat (TAS), amelyek fontos információkat tartalmaznak mind a gyártókra, mind a kompresszorok felhasználóira vonatkozóan.
A viszkozitás a legfontosabb paraméter az olajok vagy olajkeverékek kenőképességének meghatározásához hűtőközegekkel. A csapágyterhelés kiszámításánál a hűtőközeg-olajok keverékének viszkozitását a tiszta olaj viszkozitásának kell tekinteni. Ez a hengeres csapágyak hidrodinamikus kenésére vonatkozik. A dugattyús és a csavaros kompresszorok kenésére vonatkozóan további tényezők a keverék határ súrlódásának jelenségei. Általában, dugattyús kompresszorok olajkenését ISO VG 32, 46 és 68, és csavar kompresszorok olajkenését ISO VG 150,170, 220 és 320 függően a hűtőközeg hőmérséklete, a hűtőközeg nyomása és olajban való oldhatósága.
5.2. A keverék koncentrációjának függése a hőmérsékletre és a nyomásra (RENISO Triton SE 55-R 134a)
Az 1. ábrán. A 4. ábra azt mutatja be, hogy a hűtőközeg hűtőközegben oldható-e, ha bizonyos üzemi körülmények között (nyomás és hőmérséklet) telített. Mivel a telítettség az idő függvénye, a grafikonon látható koncentrációk általában magasabbak a tényleges értéknél, és az adott üzemi körülmények között a maximális koncentrációnak tekinthetők. A keverékkoncentrációból eltávolítható viszkozitás növeli a megbízhatósági tényezőt a csapágyterhelések kiszámításához. A fenti gráfban a koncentráció egy adott nyomáson és bizonyos hőmérsékleten egy pontra utalhat.
5.3. A keverék viszkozitásának függése a hűtőközeg hőmérsékletétől, nyomásától és koncentrációjától (RENISO Triton SE 55-R 134a)
A hűtőközeg pontos koncentrációja a rendszerben a nyomás és a hőmérséklet függvényében, amint az az 1. ábrán látható. Ábrákon. 5 lehet használni az olvasó a kinematikai viszkozitása a keverék olaj és hűtőközeg bizonyos nyomáson, hőmérsékleten és egy bizonyos koncentrációja a hűtőközeg a bal skála (kinematikus viszkozitása egység 10 -6 m 2 / s = 1 mm 2 / s). A grafikon a viszkozitást mutatja az olaj / hűtőközeg keverék hőmérsékletének függvényében, különböző koncentrációkban.
Ha szükséges, hogy meghatározzuk a keverék viszkozitása (ami ismét csak akkor igaz, egyensúlyi állapotban), és a hűtőközeg-koncentráció számított nyomás és hőmérséklet nem ismert, tudjuk használni ezt az ütemtervet. A kapott értékeket határozza meg a versengő hatása a viszkozitás növekedését alacsonyabb olaj hőmérsékletét és viszkozitás csökkenését oldhatóságát csökkentik a hűtőközeg az olajban alacsony hőmérsékleten. Ez a tény lényeges a kompresszor kialakításában és a hűtőgép kompresszorának működésében. Ezért nem kell a maximális viszkozitású olaj problémás pontok a kontúr a forgalomban (pl upstream, párologtatók). Fontos az is, hogy elkerüljék a közelgő feltételeket a kompresszor forgattyúház az értékek a bal oldalon látható skálán viszkozitás-hőmérséklet diagram, mert ilyen körülmények között, még a kisebb hőmérséklet-ingadozások is jelentős hatást gyakorol a viszkozitás.
5.4. A keverék sűrűsége a hűtőközeg hőmérsékletétől és koncentrációjától függően (RENISO Triton SE 55-R 134a, 6. ábra)
Az olaj / hűtőközeg-keverék sűrűsége az olaj és a hűtőközeg viszkozitási hőmérsékleti jellemzőitől függ (6.
5.5. Összekeverhetőség, küszöboldékonyság (RENISO Triton SE 55-R 134a, 7. ábra)
Az R típusú hűtőközegek a nagyon jól oldódó olajhűtőközegek csoportjába tartoznak. Azonban nem mindegyik képes bármilyen hõmérsékleten és koncentrációban keverni a hûtõolajokkal. Ha például egy teljesen feloldott olaj és hűtőközeg keverékét lehűtik, akkor egy bizonyos időpontban két folyadékfázisra oszlik. A részleges oldhatóság ezen területét a keverhetőségi résnek nevezik. A keverési időköz a hűtőközeg típusától és nagymértékben a forró olaj típusától függ. Oldhatóság hűtőközeg határozzuk statikusan E DIN eljárás 51 514. A hagyományos alkalmazások, időközzel keverhetőség (a alkil-benzolok) hűtőközegek, mint például az R 22 nem egy jelentős probléma. Néhány más hűtőközeget is kifejezett küszöbértékek jellemeznek. A keverési idő nagy jelentőséggel bír a keringtető áramkör számára. Ha az arány az olaj-hűtőközeg keverhetőség tartományon belül van, akkor problémák merülhetnek fel a lerakódása okoz a folyékony fázis dúsított olaj víztározók, kondenzátorok, bepárlók és a forgattyúház. Az öntözött párologtatók esetében a feloldódáshoz szükséges hűtőközeg maximális mennyisége szükséges a fáziseltávolítás nélküli párolgási hőmérsékletnél. Az 1. ábrán. A 7. ábrán a küszöbérték-oldhatóság különböző példái láthatók.
A hűtőgép kompresszorainak optimális olajának megválasztása a kompresszor specifikációitól, valamint a rendszer egészének jellemzőitől és a használt hűtőközegtől függ. A legfontosabb tényezők a hűtőolaj kenési tulajdonságai és a hűtőközegekkel való kölcsönhatások, a volatilitás, valamint a gyanták oldhatósága és viselkedése. Az ásványolajokon alapuló hagyományos hűtőolajokon kívül új klórtól mentes hűtőközegeknél a poliol-észtereken alapuló új fontos olajtermelés jelent meg. Az R 124a poliglikolokat autóipari légkondicionáló rendszerekben használják. PAO-t és részlegesen oldódó olajokat poliglikolokra alapozva egyre inkább alkalmaznak ammónia rendszerekhez. A CO 2 -alapú hűtőközegeket a jövőben nem helyhez kötött alkalmazásokban osztják szét, és sok helyen helyettesítik az R 134a-t. A CO2-n alapuló ipari rendszereknél különleges olajokat használnak a poliol-észterek, a kopásgátló és az extrém nyomású adalékok felhasználásával. Az autóipari légkondicionáló rendszerekben speciális szintetikus poliglikolokat használnak.
Római Maslov.
Külföldi publikációk anyagai alapján.