Смазочное масло в системе
В цилиндре любого поршневого компрессора холодильной машины хладагент соприкасается со смазочным маслом и капельки его уносит из цилиндра. Кроме того, хладагент во время сжатия в компрессоре нагревается до 100—130° С. При такой температуре часть смазочного масла испаряется и вместе с парами хладагента выталкивается из цилиндра. При продвижении по системе трубопроводов температура холодильного агента снижается, масляные пары начинают конденсироваться и осаждаться в местах падения скорости потока и местах с повышенным сопротивлением движению.
Количество масла, уносимого из компрессора, зависит также от системы смазки, плотности поршневых колец, степени износа цилиндра.
Воздействие смазочного масла на работу теплообменной аппаратуры зависит прежде всего от степени его растворимости в хладагенте. Жидкий аммиак легче смазочных масел, поэтому в аммиачных установках масло опускается в нижнюю зону теплообменных аппаратов, где и помещаются устройства для его сбора и выпуска.
Растворимость масла в аммиаке и фреоне-13 очень мала, зато фреон-11 и фреон-12 почти неограниченно растворяют в себе масла. Фреоны тяжелее масла, поэтому при отстое во фреоновой аппаратуре масло с растворенным в нем фреоном всплывает наверх, а фреон с растворенным в нем маслом опускается вниз.
При охлаждении масло выделяется из хладагента и оседает в виде пленки на поверхности теплообменной аппаратуры, вызывая дополнительное сопротивление тепловому потоку. Это в свою очередь ведет к увеличению разности температур между средами, обменивающимися теплом: в замасленном испарителе для поддержания той же температуры хладоносителя приходится поддерживать более низкую температуру испарения. В замасленном конденсаторе при неизменной температуре охлаждающей воды растет давление конденсации. И то, и другое приводит к уменьшению холодопроизводительности установки и увеличению энергетических затрат на выработку холода. Это требует принятия мер по очистке паров хладагента от масла с тем, чтобы не допустить его оседания на поверхностях.
Во фреоновых установках с хорошей взаимной растворимостью фреона и масла пленка на поверхности аппаратуры не образуется, т. е. масло непосредственно на процесс теплообмена не влияет. Однако накопление масла в испарителе фреоновой холодильной установки тоже вызывает падение холодопроизводительности, так как температура кипения фреона, насыщенного маслом, выше температуры кипения чистого фреона. Кроме того, увеличение вязкости хладагента, насыщенного маслом, снижает коэффициент теплоотдачи при его кипении. В установках, работающих на фреоне-11 и фреоне-12, маслоотделителей нет, но в них принимаются специальные меры для обеспечения циркуляции масла в системе. При нарушении циркуляции масла может возникнуть его нехватка в картере компрессора.
Для работы холодильных установок имеет значение и способность масла поглощать газообразный холодильный агент. Обычно те хладагенты, которые хорошо растворяют масла, сами хорошо поглощаются маслами. Насыщение смазочного масла хладагентом снижает температуру его застывания и уменьшает вязкость. Падение вязкости может привести к нарушению смазки трущихся поверхностей.
Для улавливания масла в аммиачных и фреоновых (на фреонах-22 и 13) установках предусматривают барботажные маслоотделители, конструкции которых рассмотрены в главе «Аппаратура холодильных установок». В маслоотделителях отделяется до 90— 95% унесенного масла.
Маслоотделители фреоновых вертикальных компрессоров оборудуются устройствами автоматического перепуска масла в картер компрессора. Из испарителей, работающих на фреоне-12, масло возвращается также прямо в картер компрессора. В испарителях змеевикового типа жидкий фреон подается сверху, а пары фреона с маслом отсасываются снизу.
В малых и средних фреоновых установках происходит самодействующий (нерегулируемый) возврат масла в виде паров и пены. В крупных установках отбор масляного слоя с верхней части жидкой фазы испарителя регулируют и избыток масла направляют во всасывающую магистраль.
При остановке компрессоров масло в картере увеличивает свой объем за счет насыщения фреоном. Это может вызвать неправильное представление о фактическом наличии масла в картере.
При пуске компрессоров фреон из масла испаряется. Это ведет к его вспениванию в картере и значительному уносу в цилиндры компрессора.
Правильная смазка и удаление смазочного масла из теплообменной аппаратуры — одна из основных забот обслуживающего персонала холодильных установок.