Cold-Holod.ru / статьи / Холодильные масла и их показатели

Холодильные масла занимают особое положение в мире смазочных материалов и технологий.
Продолжительность срока службы холодильного компрессора во многом связана с уровнем качества смазочных материалов. Требования, предъявляемые к качеству, достаточно специфичны, поскольку они учитывают взаимодействие смазочных материалов с другими веществами внутри контура при высоких и низких температурах. Основная задача смазочного материала - обеспечение достаточной смазки всех движещихся частей холодильного компрессора.В зависимости от его типа к маслам могут предъявляться дополнительные требования, такие как рассеивание тепла или изоляция напорной камеры и клапанов. Конструкция компрессора делает неизбежным попадание масла в камеру сжатия, таким отбазом масло поступает внутрь находящегося под давлением холодильного контура.

Как правило, требуется, чтобы холодильные масла хорошо смешивались с используемым хладагентом. Количество смазки внутри холодильного контура зависит от вида масла, конструкции контура и гидродинамики хладагента. Существенным условием является взаимная растворимость хладагента и смазочного материала. Поступление масла внутрь облегчено на начальном этапе работы, когда оно сильно вспенивается благодаря присутствию растворенного хладагента. По мере испарения хладагента масло быстро охлаждается. Если в этой фазе смазочный материал не сохраняет достаточной текучести, то он может не попасть обратно в компрессор. С другой стороны, вязкость масла в компрессоре должна быть достаточно высокой. Оптимальная величина на рабочей вязкости масла, взаимодействующего с хладагентом, представляет собой нечто среднее между минимальным значением, необходимым для эффективной смазки компрессора, и максимальным значением, все еще обеспечивающим достаточную циркуляцию внутри холодильного контура при низких температурах. Помимо требования по растворимости с конкретным хладагентом, важными характеристиками масла являются хорошая текучесть при низких температурах, высокая термостойкость и сопротивляемость старению.

Холодильные масла характеризуются следующими показателями: цвет, вязкость, плотность, содержание воды, температура затывания, температура вспышки, совместимость с хладагентом, смешиваемость с хладагентом.

Однако эти характеристики сами по себе не всегда являются достаточными для того, чтобы оценить пригодность смазки в каждом конкретном случае. Соответствующие диаграммы значений давления пара и вязкости содержат информацию о влиянии данного хладагента на показатели растворимости. Эти данные являются базовыми для конструкции холодильной установки и помогают в правильной оценке условий эксплуатации.

Растворимость/Смешиваемость

Растворимость масла в хладагенте внутри холодильного контура - это важнейшее уславие как для успешного переноса масла, так и для общей эффективности работы холодильной установки. Фазовое разделение может привести, например, к возникновению технических осложнений в теплообменниках и коллекторах. Недостаточный возврат смазочного материала не только мешает работе регулирующих клапанов, но и может стать причиной недостаточной смазки и поломки компрессора.

Вязкость

Вязкость смазочных материалов с ростом температуры уменьшается. Индекс вязкости (VI) отражает температурную зависимость вязкости смазки и вычисляется в соответствии с DIN ISO 2909 на основании значений кинематической вязкости при 40С и при 100С. Для образования устойчивой смазочной пленки в компрессоре вязкость масла должна быть достаточно высокой. С другой стороны, в остальных частях холодильного контура вязкость должна иметь как можно меньшую величину. Различные типы компрессоров, различное их назначение вызывают необходимость использования разных по вязкости смазочных материалов. Вязкость моторных и трансмиссионных масел классифицируется по стандарту SAE, в то время как промышленных масел - по стандарту ISO (ISO VG). Как правило, производитель компрессора указывает класс вязкости в каждом конкретном случае.

Величины динамической и кинематической вязкости связаны следующим уравнением.

Влияние растворенного в масле хладагента на величину вязкости можно увидеть на так называемых графиках Дэниела-Плота (см. рисунок). На этих графиках показана зависимость давления пара и вязкости смеси от температуры при определенных значениях концентрации (процентного состава смеси). Нижний график можно использовать для определения максимального количества смазочного материала в смеси с хладагентом при заданных величинах температуры и давления.

Пример. Нижняя диаграмма. Точка А: температура 60С, давление 6 бар - соответствует составу смеси из 90% масла и 10% хладагента. итоговая вязкость при этой же температуре может быть определена по верхней диаграмме - как соответствующая найденному процентному содержанию смазочного материала.
Пример. Верхняя диаграмма. Точка А: температура 60С, содержание смазочного материала 90% - соответствует величине вязкости 14 мм2/с.
Таким образом, с помощью этих диаграмм можно определять итоговую вязкость в условиях различных температур и давлений. Кроме того, необходимо ознакомиться с таблицами по холодильным маслам RENISO, содержащими данные по смесям. Определение вязкости смазочного материала под воздействием хладагентов основано на величинах давления на входе для поршневых компрессоров сжатия и давления сжатия (давления в маслоотделителе) для большинства винтовых компрессоров.

Термическая стабильность

Долговременные избыточные температурные нагрузки на смазочные материалы могут привести к образованию продуктов разложения, которые могут вызвать серьезные проблемы. Поэтому устойчивость против старения является важным критерием при выборе смазочного материала. Реакции разложения - это, как правило, сложные химические процессы, катализатором которых могут выступатьметаллы (например, алюминий, железо или медь). Исследования показали, что при каждом повышении температуры на 10 К скорость разложения возрастает ввдвое. В условиях температурных нагрузок многие хладагенты (в частности, класса CFC) подвергаются химическим реакциям и сильно снижают стойкость масла к окислению. Характерный признак старения смазочных материалов - появление осажденной меди. Это происходит после того, как входящая в состав холодильного контура медь растворяется, а затем откладывается где-то в другом месте - обычно на подверженных высоким нагрузкам механических деталях (поршни, клапаны). В этом случае осаждение меди вызывает проблемы, особенно у деталей с жесткими допусками. Растворение и последующее осаждение меди происходят в тех случаях, когда кислотность масла быстро увеличивается. Этот процесс ускоряется при повышенном содержании влаги, при различных загрязнениях, а также (не в последнюю очередь) в результате старения масла, его окисления под воздействием кислорода.