制(zhì)冷系統中潤滑油的存在對壓縮機性能、換熱器(qì)中的流動和(hé)傳熱以及對毛細管中的節流過程都有(yǒu)重要的影(yǐng)響。

01

制(zhì)冷系統對潤滑油的要求

潤滑油是否适用于制(zhì)冷系統，主要取決于潤滑油的特性能否滿足要求, 評價潤滑油品質的主要因素有(yǒu)：

1、粘度

2、與制(zhì)冷劑的互溶性

3、熱化學穩定性

4、吸水(shuǐ)性

1）、粘度 

決定了滑動軸承中油膜的承載能力、摩擦功耗及密封能力。粘度大(dà), 則承載力強, 密封性好, 但(dàn)流動阻力較大(dà)。

汽車(chē)空(kōng)調要求所用潤滑油的粘度較高(gāo)，而固定式制(zhì)冷系統，特别是家(jiā)用電(diàn)冰箱要求是用較低(dī)粘度的潤滑油。其主要原因是高(gāo)粘度潤滑油可(kě)能在毛細管內(nèi)形成蠟堵或油彈現象，影(yǐng)響毛細管的正常工作(zuò)。

（烏氏粘度計(jì)）

2）、與制(zhì)冷劑的互溶性 

若互溶性好, 在換熱器(qì)傳熱管內(nèi)表面不易形成油膜, 對換熱有(yǒu)利, 否則會(huì)造成蒸發溫度降低(dī)( 在蒸發壓力不變的前提下) ,蒸發器(qì)的制(zhì)冷效果下降。

另外, 互溶性較好時(shí), 在換熱器(qì)內(nèi)不會(huì)發生(shēng)池積現象, 有(yǒu)利于壓縮機回油。

但(dàn)互溶使油變稀, 降低(dī)油的粘度, 導緻壓縮機內(nèi)油膜過薄, 影(yǐng)響壓縮機潤滑。

3）、熱化學穩定性 

在制(zhì)冷劑、油、金屬共存的系統中, 高(gāo)溫會(huì)促使潤滑油發生(shēng)化學反應, 導緻油的分解、劣化, 生(shēng)成沉積物和(hé)焦炭。潤滑油分解後産生(shēng)的酸會(huì)腐蝕電(diàn)氣絕緣材料。

4）、吸水(shuǐ)性 

若潤滑油具有(yǒu)較強的親水(shuǐ)性, 會(huì)帶入一定量的水(shuǐ)分進入系統, 在毛細管中水(shuǐ)形成冰晶而堵塞系統, 從而形成冰堵現象。因而在采用親水(shuǐ)性潤滑油的系統中, **安裝幹燥過濾器(qì)。

02

潤滑油對壓縮機的影(yǐng)響

1）、制(zhì)冷劑含油還(hái)會(huì)影(yǐng)響氣閥工作(zuò)過程, 改變制(zhì)冷劑熱力性質等, 從而導緻壓縮機的制(zhì)冷量和(hé)性能系數(shù)下降。

2）、壓縮機功耗随含油量的增加而增加, 而排氣溫度正好相反, 随着含油量的增加而降低(dī)。

3）、此外壓縮機排氣管道中的潤滑油內(nèi)會(huì)溶解一定量制(zhì)冷劑, 使壓縮機的實際排氣量減少(shǎo)。

4）、機械損壞：由于在壓縮機進氣口處潤滑油中溶解有(yǒu)一定量制(zhì)冷劑, 潤滑油的粘度會(huì)降低(dī), 導緻潤滑效果下降, 容易造成壓縮機機械部件損壞。

5）、液擊：潤滑油由于溶解了制(zhì)冷劑而導緻體(tǐ)積增大(dà), 在壓縮機啓動過程中, 曲軸箱中的壓力下降, 引起溶解于潤滑油中的制(zhì)冷劑沸騰, 産生(shēng)大(dà)量泡沫, 有(yǒu)可(kě)能将大(dà)量的油從曲軸箱帶入氣缸, 産生(shēng)液擊, 損壞設備。

03

潤滑油對冷凝器(qì)的影(yǐng)響

當制(zhì)冷劑中潤滑油含量非常低(dī)時(shí)( 約為(wèi) 0. 01% ) , 冷凝器(qì)內(nèi)換熱系數(shù)達到一個(gè)值, 但(dàn)與純制(zhì)冷劑時(shí)相比增幅不大(dà), 總體(tǐ)上(shàng), 換熱系數(shù)随着潤滑油含量的增加而降低(dī)。

同時(shí)由于潤滑油溶于制(zhì)冷劑, 會(huì)導緻制(zhì)冷劑粘度增大(dà), 從而使壓降增大(dà)。

總體(tǐ)而言： 潤滑油的存在會(huì)削弱冷凝換熱, 使冷凝器(qì)傳熱溫差增大(dà), 冷凝壓力升高(gāo)。

04

潤滑油對毛細管的影(yǐng)響

制(zhì)冷劑含油影(yǐng)響毛細管流量的原因主要有(yǒu)兩個(gè)方面：

1）、因為(wèi)油的粘度遠高(gāo)于制(zhì)冷劑的粘度, 制(zhì)冷劑中含少(shǎo)量油會(huì)增加混合物的粘度及相應的流動阻力, 并使制(zhì)冷劑提前達到飽和(hé)狀态, 使得(de)流量減小(xiǎo)。

2）、油的表面張力遠遠高(gāo)于制(zhì)冷劑的表面張力, 制(zhì)冷劑中含油會(huì)使混合物的表面張力增大(dà), 阻礙制(zhì)冷劑蒸發, 從而使汽化欠壓增大(dà), 延緩制(zhì)冷劑的蒸發, 從而增加毛細管的流量。

毛細管內(nèi)有(yǒu)可(kě)能出現潤滑油與制(zhì)冷劑相分離的現象, 會(huì)影(yǐng)響毛細管的工作(zuò)。由于小(xiǎo)型制(zhì)冷設備( 如家(jiā)用冰箱空(kōng)調等) 的毛細管直徑很(hěn)小(xiǎo)( 約0. 6mm) , 相分離嚴重時(shí)會(huì)導緻蠟堵現象。

05

潤滑油對蒸發器(qì)的影(yǐng)響

一、對傳熱、換熱系數(shù)等的影(yǐng)響

少(shǎo)量潤滑油：

制(zhì)冷劑中溶有(yǒu)少(shǎo)量潤滑油可(kě)以增加制(zhì)冷劑的表面張力, 從而改變其對管壁的表面浸潤性。此外還(hái)會(huì)在管內(nèi)産生(shēng)泡沫, 增加管內(nèi)液體(tǐ)與管壁的浸潤面積, 同時(shí)将液膜拉薄, 沿管壁分布更均勻, 強化傳熱效果, 從而提高(gāo)蒸發換熱系數(shù)

含油較多(duō)：

1）、含油較多(duō)時(shí), 蒸發器(qì)中的蒸氣基本是純制(zhì)冷劑氣體(tǐ), 油的成分極少(shǎo), 随着蒸發的進行(xíng), 液相中的含油量逐步增加, 會(huì)在換熱器(qì)內(nèi)表面形成油膜, 降低(dī)換熱系數(shù)，使蒸發曲線下降, 傳熱溫差增大(dà)。

2）、同時(shí)蒸發器(qì)出口處潤滑油中溶有(yǒu)部分未蒸發的制(zhì)冷劑, 這部分潛熱無法被充分利用, 從而導緻制(zhì)冷量減小(xiǎo)。

3）、蒸發器(qì)中潤滑油的存在将影(yǐng)響制(zhì)冷劑沸騰時(shí)氣泡的形成, 減小(xiǎo)氣泡的生(shēng)成速度和(hé)頻率, 削弱成核過程中的熱傳遞, 從而降低(dī)換熱效果。

二、對壓降的影(yǐng)響

1）、在蒸發器(qì)末端, 随着制(zhì)冷劑的蒸發, 以及溫度升高(gāo)造成的制(zhì)冷劑在潤滑油中溶解度的降低(dī)，混合物中制(zhì)冷劑含量越來(lái)越低(dī), 混合物粘度逐漸增大(dà), 從而直接造成蒸發器(qì)末端換熱系數(shù)的減小(xiǎo)和(hé)壓降增加。

2）、當含油量達到 5% 時(shí), 與無潤滑油時(shí)相比, 壓降增大(dà)了一倍。

壓降的增大(dà), 一方面降低(dī)了壓縮機吸氣壓力, 導緻壓縮機壓縮效率降低(dī)；

另一方面, 這又有(yǒu)利于潤滑油中溶解的制(zhì)冷劑被釋出, 從而提高(gāo)蒸發器(qì)的換熱效果。

三、分層現象

制(zhì)冷劑在系統各部件內(nèi)的溶解量不同, 造成制(zhì)冷劑在油中的遷移現象。

制(zhì)冷劑/ 油混合物随溫度的降低(dī)将出現分層現象，潤滑油容易積存在毛細管及蒸發器(qì)上(shàng), 從而影(yǐng)響其換熱效果, 使制(zhì)冷劑性能下降。

有(yǒu)可(kě)能出現相分離的地方就是蒸發器(qì), 因為(wèi)在蒸發器(qì)中制(zhì)冷劑蒸發, 從而在蒸發器(qì)管路內(nèi)表面上(shàng)會(huì)形成液态的油膜。

油膜的粘度主要是由液相中潤滑油的濃度決定的。當油膜的粘度很(hěn)大(dà)時(shí), 制(zhì)冷劑蒸氣的流速不足以将這些(xiē)潤滑油帶出蒸發器(qì), 從而積留在蒸發器(qì)中。

06

潤滑油對管路的影(yǐng)響

滑油在系統中流動時(shí)會(huì)黏附在壁面上(shàng)形成油膜

1）、對于不能互溶的潤滑油和(hé)制(zhì)冷劑, 這個(gè)問題可(kě)以通(tōng)過在壓縮機排氣口處設一個(gè)油分離器(qì)來(lái)解決。

2）、對于更常用的可(kě)互溶潤滑油則不行(xíng), 潤滑油與制(zhì)冷劑一起進入循環, 直到它通(tōng)過進氣口再次回到壓縮機。這樣就需要考慮潤滑油在管路等部件中的流動, 尤其要考慮垂直管路, 這是因為(wèi)要使潤滑油克服重力及粘度影(yǐng)響向上(shàng)流動是很(hěn)困難的。這樣制(zhì)冷劑蒸氣就**有(yǒu)較高(gāo)的流速, 但(dàn)這又會(huì)造成壓降的增大(dà)。

3）、在蒸發器(qì)及回氣管的低(dī)溫區(qū)內(nèi), 溫度升高(gāo)時(shí), 混合液粘度由于油中制(zhì)冷劑含量降低(dī)而升高(gāo)；在高(gāo)溫區(qū), 制(zhì)冷劑溶入量很(hěn)少(shǎo), 混合液的主要成分是潤滑油, 其粘度随溫度的升高(gāo)而降低(dī)。

這樣就存在一個(gè)粘度, 在設計(jì)管道時(shí), 應以粘度和(hé)管道的傾斜角度為(wèi)主要依據, 确定管徑及管內(nèi)氣體(tǐ)的流速。

07

結論

1）、 對于氟利昂制(zhì)冷系統：

當系統含油量小(xiǎo)時(shí)，壓縮機質量流量增加, 蒸發和(hé)冷凝換熱性能增強；

當含油量較大(dà)時(shí), 壓縮機功耗增加, 實際排氣量減少(shǎo), 排氣溫度降低(dī)；蒸發冷凝換熱系數(shù)降低(dī), 沿程摩擦壓降增大(dà); 毛細管中液體(tǐ)段長度和(hé)質量流量減小(xiǎo), 引起系統制(zhì)冷量的減小(xiǎo)。

2）、冷凍油進入制(zhì)冷系統，造成換熱器(qì)中潤滑油油池積、毛細管中蠟堵、冰堵、壓縮機中缺油和(hé)潤滑效果下降等現象。

因此需要合理(lǐ)設計(jì)系統和(hé)各部件, 控制(zhì)系統的含油量, 使循環中的制(zhì)冷劑能夠順利返回壓縮機, 避免壓縮機缺油。