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润滑油 对制冷系统哪些影响?

文章出处:未知 作者:jinyang 人气: 时间:2019-04-26 14:13 【
制冷系统中的存在对压缩机性能、换热器 中的流动和传热以及对毛细管中的节流过程都有重要的影响。
 
01制冷系 统对润滑油的要求
 
润滑油 是否适用于制冷系统,主要取 决于润滑油的特性能否满足要求, 评价润 滑油品质的主要因素有:
 
1、粘度
 
2、与制冷剂的互溶性
 
3、热化学稳定性
 
4、吸水性
 
1)、粘度 
 
决定了 滑动轴承中油膜的承载能力、摩擦功耗及密封能力。粘度大, 则承载力强, 密封性好, 但流动阻力较大。
 
汽车空 调要求所用润滑油的粘度较高,而固定式制冷系统,特别是 家用电冰箱要求是用较低粘度的润滑油。其主要 原因是高粘度润滑油可能在毛细管内形成蜡堵或油弹现象,影响毛 细管的正常工作。
 

(乌氏粘度计)
 
2)、与制冷剂的互溶性 
 
若互溶性好, 在换热 器传热管内表面不易形成油膜, 对换热有利, 否则会 造成蒸发温度降低( 在蒸发 压力不变的前提下) ,蒸发器 的制冷效果下降。
 
另外, 互溶性较好时, 在换热 器内不会发生池积现象, 有利于压缩机回油。
 
但互溶使油变稀, 降低油的粘度, 导致压 缩机内油膜过薄, 影响压缩机润滑。
 
3)、热化学稳定性 
 
在制冷剂、油、金属共存的系统中, 高温会 促使润滑油发生化学反应, 导致油的分解、劣化, 生成沉积物和焦炭。润滑油 分解后产生的酸会腐蚀电气绝缘材料。
 
4)、吸水性 
 
若润滑 油具有较强的亲水性, 会带入 一定量的水分进入系统, 在毛细 管中水形成冰晶而堵塞系统, 从而形成冰堵现象。因而在 采用亲水性润滑油的系统中, 必须安装干燥过滤器。
 

02润滑油 对压缩机的影响
 
1)、制冷剂 含油还会影响气阀工作过程, 改变制 冷剂热力性质等, 从而导 致压缩机的制冷量和性能系数下降。
 
2)、压缩机 功耗随含油量的增加而增加, 而排气温度正好相反, 随着含 油量的增加而降低。
 
3)、此外压 缩机排气管道中的润滑油内会溶解一定量制冷剂, 使压缩 机的实际排气量减少。
 

4)、机械损坏:由于在 压缩机进气口处润滑油中溶解有一定量制冷剂, 润滑油的粘度会降低, 导致润滑效果下降, 容易造 成压缩机机械部件损坏。
 
5)、液击:润滑油 由于溶解了制冷剂而导致体积增大, 在压缩机启动过程中, 曲轴箱中的压力下降, 引起溶 解于润滑油中的制冷剂沸腾, 产生大量泡沫, 有可能 将大量的油从曲轴箱带入气缸, 产生液击, 损坏设备。
 
03润滑油 对冷凝器的影响
 
当制冷 剂中润滑油含量非常低时( 约为 0. 01% ) , 冷凝器 内换热系数达到一个最大值, 但与纯 制冷剂时相比增幅不大, 总体上, 换热系 数随着润滑油含量的增加而降低。
 
同时由 于润滑油溶于制冷剂, 会导致 制冷剂粘度增大, 从而使压降增大。
 
总体而言: 润滑油 的存在会削弱冷凝换热, 使冷凝 器传热温差增大, 冷凝压力升高。
 

04润滑油 对毛细管的影响
 
制冷剂 含油影响毛细管流量的原因主要有两个方面:
 
1)、因为油 的粘度远高于制冷剂的粘度, 制冷剂 中含少量油会增加混合物的粘度及相应的流动阻力, 并使制 冷剂提前达到饱和状态, 使得流量减小。
 
2)、油的表 面张力远远高于制冷剂的表面张力, 制冷剂 中含油会使混合物的表面张力增大, 阻碍制冷剂蒸发, 从而使汽化欠压增大, 延缓制冷剂的蒸发, 从而增 加毛细管的流量。
 
毛细管 内有可能出现润滑油与制冷剂相分离的现象, 会影响毛细管的工作。由于小型制冷设备( 如家用冰箱空调等) 的毛细管直径很小( 约0. 6mm) , 相分离 严重时会导致蜡堵现象。
 

05润滑油 对蒸发器的影响
 
一、对传热、换热系数等的影响
 
少量润滑油:
 
制冷剂 中溶有少量润滑油可以增加制冷剂的表面张力, 从而改 变其对管壁的表面浸润性。此外还 会在管内产生泡沫, 增加管 内液体与管壁的浸润面积, 同时将液膜拉薄, 沿管壁分布更均匀, 强化传热效果, 从而提 高蒸发换热系数
 
含油较多:
 
1)、含油较多时, 蒸发器 中的蒸气基本是纯制冷剂气体, 油的成分极少, 随着蒸发的进行, 液相中 的含油量逐步增加, 会在换 热器内表面形成油膜, 降低换热系数,使蒸发曲线下降, 传热温差增大。
 
2)、同时蒸 发器出口处润滑油中溶有部分未蒸发的制冷剂, 这部分 潜热无法被充分利用, 从而导致制冷量减小。
 
3)、蒸发器 中润滑油的存在将影响制冷剂沸腾时气泡的形成, 减小气 泡的生成速度和频率, 削弱成 核过程中的热传递, 从而降低换热效果。
 
二、对压降的影响
 
1)、在蒸发器末端, 随着制冷剂的蒸发, 以及温 度升高造成的制冷剂在润滑油中溶解度的降低,混合物 中制冷剂含量越来越低, 混合物粘度逐渐增大, 从而直 接造成蒸发器末端换热系数的减小和压降增加。
 
2)、当含油量达到 5% 时, 与无润滑油时相比, 压降增大了一倍。
 
压降的增大, 一方面 降低了压缩机吸气压力, 导致压 缩机压缩效率降低;
 
另一方面, 这又有 利于润滑油中溶解的制冷剂被释出, 从而提 高蒸发器的换热效果。
 
三、分层现象
 
制冷剂 在系统各部件内的溶解量不同, 造成制 冷剂在油中的迁移现象。
 
制冷剂/ 油混合 物随温度的降低将出现分层现象,润滑油 容易积存在毛细管及蒸发器上, 从而影响其换热效果, 使制冷剂性能下降。
 
最有可 能出现相分离的地方就是蒸发器, 因为在 蒸发器中制冷剂蒸发, 从而在 蒸发器管路内表面上会形成液态的油膜。
 
油膜的 粘度主要是由液相中润滑油的浓度决定的。当油膜的粘度很大时, 制冷剂 蒸气的流速不足以将这些润滑油带出蒸发器, 从而积留在蒸发器中。
 
06润滑油对管路的影响
 
滑油在 系统中流动时会黏附在壁面上形成油膜
 
1)、对于不 能互溶的润滑油和制冷剂, 这个问 题可以通过在压缩机排气口处设一个油分离器来解决。
 
2)、对于更 常用的可互溶润滑油则不行, 润滑油 与制冷剂一起进入循环, 直到它 通过进气口再次回到压缩机。这样就 需要考虑润滑油在管路等部件中的流动, 尤其要考虑垂直管路, 这是因 为要使润滑油克服重力及粘度影响向上流动是很困难的。这样制 冷剂蒸气就必须有较高的流速, 但这又 会造成压降的增大。
 
3)、在蒸发 器及回气管的低温区内, 温度升高时, 混合液 粘度由于油中制冷剂含量降低而升高;在高温区, 制冷剂溶入量很少, 混合液 的主要成分是润滑油, 其粘度 随温度的升高而降低。
 
这样就 存在一个最大粘度, 在设计管道时, 应以最 大粘度和管道的倾斜角度为主要依据, 确定管 径及管内气体的流速。
 

07结论
 
1)、 对于氟利昂制冷系统:
 
当系统含油量小时,压缩机质量流量增加, 蒸发和 冷凝换热性能增强;
 
当含油量较大时, 压缩机功耗增加, 实际排气量减少, 排气温度降低;蒸发冷 凝换热系数降低, 沿程摩擦压降增大; 毛细管 中液体段长度和质量流量减小, 引起系 统制冷量的减小。
 
2)、冷冻油进入制冷系统,造成换 热器中润滑油油池积、毛细管中蜡堵、冰堵、压缩机 中缺油和润滑效果下降等现象。
 
因此需 要合理设计系统和各部件, 控制系统的含油量, 使循环 中的制冷剂能够顺利返回压缩机, 避免压缩机缺油。