潤(rùn)滑油對(duì)制冷系統(tǒng)哪些影響？
來源: 管理員 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-08-28 | 1549 次瀏覽
制冷系統(tǒng)中潤(rùn)滑油的存在對(duì)壓縮機(jī)性能、換熱器中的流動(dòng)和傳熱以及對(duì)毛細(xì)管中的節(jié)流過程都有重要的影響。
1、制冷系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑油的要求
潤(rùn)滑油是否適用于制冷系統(tǒng)，主要取決于潤(rùn)滑油的特性能否滿足要求，評(píng)價(jià)潤(rùn)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(dòng)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(qiáng)，密封性好，但流動(dòng)阻力較大。
汽車空調(diào)要求所用潤(rùn)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(rùn)滑油。其主要原因是高粘度潤(rùn)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。
（烏氏粘度計(jì)）
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(duì)換熱有利，否則會(huì)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(shí)，在換熱器內(nèi)不會(huì)發(fā)生池積現(xiàn)象，有利于壓縮機(jī)回油。
但互溶使油變稀，降低油的粘度，導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)油膜過薄，影響壓縮機(jī)潤(rùn)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(huì)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(rùn)滑油分解后產(chǎn)生的酸會(huì)腐蝕電氣絕緣材料。
4）吸水性
若潤(rùn)滑油具有較強(qiáng)的親水性，會(huì)帶入一定量的水分進(jìn)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(rùn)滑油的系統(tǒng)中，**安裝干燥過濾器。
2、潤(rùn)滑油對(duì)壓縮機(jī)的影響
1）制冷劑含油還會(huì)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(jī)的制冷量和性能系數(shù)下降。
2）壓縮機(jī)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(jī)排氣管道中的潤(rùn)滑油內(nèi)會(huì)溶解一定量制冷劑，使壓縮機(jī)的實(shí)際排氣量減少。
4）機(jī)械損壞：由于在壓縮機(jī)進(jìn)氣口處潤(rùn)滑油中溶解有一定量制冷劑，潤(rùn)滑油的粘度會(huì)降低，導(dǎo)致潤(rùn)滑效果下降，容易造成壓縮機(jī)機(jī)械部件損壞。
5）液擊：潤(rùn)滑油由于溶解了制冷劑而導(dǎo)致體積增大，在壓縮機(jī)啟動(dòng)過程中，曲軸箱中的壓力下降，引起溶解于潤(rùn)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。
3、潤(rùn)滑油對(duì)冷凝器的影響
當(dāng)制冷劑中潤(rùn)滑油含量非常低時(shí)（約為0.01%），冷凝器內(nèi)換熱系數(shù)達(dá)到一個(gè)值，但與純制冷劑時(shí)相比增幅不大，總體上，換熱系數(shù)隨著潤(rùn)滑油含量的增加而降低。
同時(shí)由于潤(rùn)滑油溶于制冷劑，會(huì)導(dǎo)致制冷劑粘度增大，從而使壓降增大。
總體而言：潤(rùn)滑油的存在會(huì)削弱冷凝換熱，使冷凝器傳熱溫差增大，冷凝壓力升高。
4、潤(rùn)滑油對(duì)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(gè)方面：
1）因?yàn)橛偷恼扯冗h(yuǎn)高于制冷劑的粘度，制冷劑中含少量油會(huì)增加混合物的粘度及相應(yīng)的流動(dòng)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(huì)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(rùn)滑油與制冷劑相分離的現(xiàn)象，會(huì)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(shí)會(huì)導(dǎo)致蠟堵現(xiàn)象。
5、潤(rùn)滑油對(duì)蒸發(fā)器的影響
一、對(duì)傳熱、換熱系數(shù)等的影響
少量潤(rùn)滑油：
制冷劑中溶有少量潤(rùn)滑油可以增加制冷劑的表面張力，從而改變其對(duì)管壁的表面浸潤(rùn)性。此外還會(huì)在管內(nèi)產(chǎn)生泡沫，增加管內(nèi)液體與管壁的浸潤(rùn)面積，同時(shí)將液膜拉薄，沿管壁分布更均勻，強(qiáng)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(shí)，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(jìn)行，液相中的含油量逐步增加，會(huì)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(shí)蒸發(fā)器出口處潤(rùn)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(rùn)滑油的存在將影響制冷劑沸騰時(shí)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(duì)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(rùn)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(shí)，與無潤(rùn)滑油時(shí)相比，壓降增大了一倍。
壓降的增大，一方面降低了壓縮機(jī)吸氣壓力，導(dǎo)致壓縮機(jī)壓縮效率降低；
另一方面，這又有利于潤(rùn)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(rùn)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?yàn)樵谡舭l(fā)器中制冷劑蒸發(fā)，從而在蒸發(fā)器管路內(nèi)表面上會(huì)形成液態(tài)的油膜。
油膜的粘度主要是由液相中潤(rùn)滑油的濃度決定的。當(dāng)油膜的粘度很大時(shí)，制冷劑蒸氣的流速不足以將這些潤(rùn)滑油帶出蒸發(fā)器，從而積留在蒸發(fā)器中。
6、潤(rùn)滑油對(duì)管路的影響
滑油在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)會(huì)黏附在壁面上形成油膜
1）對(duì)于不能互溶的潤(rùn)滑油和制冷劑，這個(gè)問題可以通過在壓縮機(jī)排氣口處設(shè)一個(gè)油分離器來解決。
2）對(duì)于更常用的可互溶潤(rùn)滑油則不行，潤(rùn)滑油與制冷劑一起進(jìn)入循環(huán)，直到它通過進(jìn)氣口再次回到壓縮機(jī)。這樣就需要考慮潤(rùn)滑油在管路等部件中的流動(dòng)，尤其要考慮垂直管路，這是因?yàn)橐節(jié)櫥涂朔亓罢扯扔绊懴蛏狭鲃?dòng)是很困難的。這樣制冷劑蒸氣就**有較高的流速，但這又會(huì)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(shí)，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(rùn)滑油，其粘度隨溫度的升高而降低。
這樣就存在一個(gè)粘度，在設(shè)計(jì)管道時(shí)，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。
7、結(jié)論
1）對(duì)于氟利昂制冷系統(tǒng)：
當(dāng)系統(tǒng)含油量小時(shí)，壓縮機(jī)質(zhì)量流量增加，蒸發(fā)和冷凝換熱性能增強(qiáng)。
當(dāng)含油量較大時(shí)，壓縮機(jī)功耗增加，實(shí)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(zhǎng)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(jìn)入制冷系統(tǒng)，造成換熱器中潤(rùn)滑油油池積、毛細(xì)管中蠟堵、冰堵、壓縮機(jī)中缺油和潤(rùn)滑效果下降等現(xiàn)象。
因此需要合理設(shè)計(jì)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(jī)，避免壓縮機(jī)缺油。
