Растворимость хладагента в масле

По способности растворяться в масле хладагенты делятся на: полностью растворимые, частично растворимые и нерастворимые.

По вопросу о соотношении хладагента и масла необходимо отметить, что смешиваемость масла с различными хладагентами неодинакова.

По своей способности растворяться в масле хладагенты делятся на три группы: полностью растворимые, частично растворимые (при высоком давлении) и нерастворимые.

В любом случае смешиваемость масла или ее отсутствие не является важным фактором при выборе хладагента. Однако степень растворимости хладагента в масле – это важная характеристика и должна быть рассмотрена более подробно, так как значительно влияет на конструкцию компрессора и других узлов системы, включая трубопроводы подачи хладагента.

Хладагент, растворяясь в масле, которое находится в картере компрессора, снижает его вязкость и ухудшает смазочные свойства. Для компенсации разжижения хладагентом смазочное масло, используемое в компрессоре, должно иметь более высокую начальную вязкость.

Вязкость смазочного масла необходимо поддерживать в определенных пределах. Если вязкость масла слишком низка, то оно не будет образовывать защитную пленку между трущимися поверхностями. Масло, имеющее слишком высокую вязкость, не обладает достаточной текучестью, т. е. не будет проникать между трущимися поверхностями, в особенности при небольших допусках. В любом случае смазка компрессора будет неудовлетворительной. Масло, циркулирующее через систему вместе с хладагентом, отрицательно влияет на КПД и производительность установки, так как оно прилипает и на поверхности труб конденсатора и испарителя образуется пленка, в результате чего уменьшается коэффициент теплопередачи в этих аппаратах. Масло становится более вязким и застывает при понижении температуры.

В холодильной системе масло необходимо только для смазки компрессора. Поэтому очевидно, что оно, лучше всего выполняет эту функцию, когда находится в компрессоре, а не циркулирует с хладагентом через другие узлы системы. За некоторым исключением, хладагент неизбежно контактирует с маслом в компрессоре, вследствие чего определенное количество масла в виде небольших частиц уносится паром хладагента через нагнетательные клапаны в нагнетательный трубопровод. Если не отделить масло в этой точке от пара, то оно попадает в конденсатор и ресивер, откуда переносится в испаритель жидким хладагентом. Очевидно, что в целях эффективной работы системы, а также поддержания постоянного уровня масла в картере необходимо принять меры для его удаления из системы и возврата в картер, где оно будет выполнять свою прямую функцию смазывания компрессора.

Возврат масла картер зависит от трех факторов: растворимости хладагента в масле, типа испарителя и температуры кипения хладагента.

Если используют хладагент, способный раствориться в масле, то возврат масла упрощается, так как оно поступает в компрессор в смеси с хладагентом. Масло переносится через систему хладагентом, а затем возвращается в картер через всасывающий трубопровод при условии соответствующей конструкции испарителя и трубопроводов хладагента.

При использовании хладагентов, не растворяющихся масле, нелегко осуществить возврат его в картер, если масло попало в конденсатор. Основное количество масла и хладагента не растворяется, и только небольшое количество масла (вследствие незначительного механического смешивания) переносится хладагентом. Например, при использовании аммиака, который легче масла, большое количество масла отделяется от жидкого хладагента и осаждается в самых низких точках системы. Поэтому в днищах всех ресиверов, испарителей, отделителей жидкости и других аппаратов имеются сосуды, из которых масло вручную или автоматически непрерывно или периодически сливается и возвращается в картер.

При использовании затопленных испарителей скорость движения хладагента в системе обычно недостаточна для того, чтобы пар хладагента уносил масло во всасывающий трубопровод и обратно в картер. Следовательно, даже когда в системе холодильной установки с затопленным испарителем циркулируют хладагенты, растворяющиеся в масле, необходимо принимать специальные меры для возврата масла в картер.

Масло смазывает регулятор расхода хладагента и другие вентили в системе, поэтому циркуляцию небольшого количества масла с хладагентом не следует считать нежелательным явлением. Вместе с тем количество циркулирующего масла должно быть минимальным из-за его отрицательного влияния на холодопроизводительность машины. Избыточное количество циркулирующего масла может привести к такому низкому уровню его в картере, что не будет обеспечиваться нормальная смазка компрессора.

Для достижения минимального количества циркулирующего масла устанавливают маслоотделитель в нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором.

В системах, в которых возврат масла происходит не полностью или циркулирует избыточное количество масла, а также если наличие масла в системах вызывает значительное понижение холодопроизводительности и КПД установки, на нагнетательном трубопроводе монтируют маслоотделитель.

Это же относится к установкам, работающим на растворяющихся в масле хладагентах при температуре в испарителе ниже –18 °С. Маслоотделители рекомендуются также для всех установок с затопленными испарителями, так как возврат масла из них может быть недостаточным вследствие незначительной скорости движение хладагента.

Маслоотделители очень эффективно отделяют масло от пара хладагента, но не имеют КПД 100 %. Поэтому при использовании маслоотделителя необходимо принять меры к возврату в картер того небольшого количества масла, которое не остается в маслоотделителе и поступает к другим узлам системы. Неправильный монтаж маслоотделителей бывает причиной различных неполадок в системе. В связи с этим их обычно применяют только в тех установках, в которых свойства хладагента и особенности системы обусловливают их присутствие.