Mazání chladících a klimatizačních strojů

Mazání chladících a klimatiza ních stroj
D. Pavelek
Fakulta strojního in enýrství, Vysoké u ení technické v Brn
Technická 2, 616 69 Brno, eská Republika
Funkcí oleje v chladicím a klimatiza ním za ízení je samoz ejm mazání vzájemn se pohybujících ástí a
zabrán ní jejich vzájemnému p ímému styku. Výb rem vhodného druhu oleje pro mazání chladících a
klimatiza ních soustav v závislosti na provozních initelích se budeme zabývat ní e. D le itým faktorem pro
výb r správného oleje je ur ení jeho viskozity a výkonnosti v chladícím stroji, které zde bude rovn zmín no.
Porozum ní termofyzikálním vlastnostem a fázím chování mazacích sm sí je velmi d le ité pro optimální návrh
chladícího a klimatiza ního za ízení.
1. ÚVOD
Maziva jsou v chladících a klimatiza ních
systémech nezbytné pro zabrán ní kontaktu mezi
vzájemn se pohybujícími ástmi a v závislosti na
typu kompresoru je také nutno odvád t teplo
z horkých ástí a zaji ovat ut sn ní vysokotlaké
ásti kompresoru, p ípadn ventil .
Zatímco mazivo je v kompresorové sk íni
nezbytnou sou ástí správné funkce, tak v dal ích
ástech chladícího systému zp sobuje ne ádoucí
inky, jako to zvý ení poklesu tlaku a zhor ení
koeficientu p enosu tepla v horkém výparníku.
ást oleje opou tí kompresor ve form
rovnová né sm si s chladivem a dal í ást je
jednodu e vle ena spolu s chladivem v d sledku
vysoké vypa ovací rychlosti chladiva na výstupu
z kompresoru. Tedy mno ství oleje v chladícím
okruhu je závislé na druhu mazání, na konstrukci
za ízení a na dynamice proud ní pracovní kapaliny.
Podíl oleje je zvlá
po rozb hu zvý en vysokým
ním oleje v d sledku rozpu ného chladiva.
Styk oleje s chladivem v kompresoru a v chladícím
okruhu vy aduje aby ob látky byly spolu optimáln
slad ny obzvlá p i extrémn rozdílných vysokých
(kompresor) a nízkých (chladící okruh) teplotách.
le ité jsou rovn
fyzikální (viskozita,
celkové íslo kyselosti „total acid numer TAN“,
vysoká odolnost v i dielektrickému pr razu
„dielectric breakdown voltage BDV“) a chemické
(oxida ní, teplotní a hydrolytická stabilita) vlastnosti
oleje.
P i odpa ování chladiva dochází rovn
k ochlazování oleje. Nez stane-li p itom dostate
tekutý nem e být zaji n jeho návrat zp t do
kompresoru. Naopak v kompresoru je po adována
za ú elem zvý ení mazacího ú inku co nejvy í
viskozita. Optimální nastavení provozní viskozity
mazacího oleje p edstavuje tedy kompromis mezi
minimální viskozitou pot ebnou pro mazání
kompresoru a dostate nou tekutostí zaji ující
pot ebnou cirkulaci oleje v chladícím okruhu p i
nízkých teplotách.
Dal í sledovanou vlastností vedle p íznivé
rozpustnosti oleje s pou itým chladivem a dobré
tekutosti za studena je vysoká termická stabilita,
antikorozní ochrana, a vysoká odolnost maziva v i
stárnutí.
2. CHLADIVA
V minulosti pat ily mezi typická chladiva pavek
(NH3), oxid si itý (SO2), oxid uhli itý (CO2), étery
a dal í. Chladilo se vlastn v ím co se dalo pou ít
jako chladiva a mluvíme o tzv. 1.generaci chladiv
(do 30.let). Typickým olejem té doby byl minerální
olej. V té dob mezi klí ové vlastnosti pro výb r
oleje a chladiva byla teplota tuhnutí a kyselost
(TAN). Aby se zabránilo vzniku kal byla
po adována nízká hodnota kyselosti, proto e pavek
je siln zásaditý a oxid si itý je silnou kyselinou a
nejsou tedy mísitelné s minerálními oleji.
Pozd ji byly vyvinuty chlorofluorovodíkové
(CFC) a hydrochlorofluorovodíkové (HCFC)
chladiva a mluvíme tedy o tzv. 2.generaci chladiv
(do 90.let).
Bylo pot eba zajistit dobrou mísitelnost oleje
s chladivem p i nízkých teplotách, proto byly
vyvinuty oleje (AB, PAG, POE…) o kterých bude
více eno dále.
V sou asné dob
p evládá trend ochrany
ivotního prost edí spolu se sni ováním obsahu
skleníkových plyn a p ístupu k chladiv m jako je
oxid uhli itý (CO2) apod. Mluvíme o tzv. 3.generaci
chladiv.
3. OLEJE
3.1. Druhy olej
•
Ropné naftenické (minerální) oleje
Vysoce rafinované naftenické oleje jsou d le ité
pro systémy s NH3, CFC a HCFC chladivy. Vhodné
pro konven ní chladící za ízení a k mazání
hermetických kompresor chladni ek.
•
Ropné parafinické (minerální) oleje
Vysoce rafinované parafinický ropný olej. Na
základ dobré viskozitn -teplotní charakteristiky se
doporu uje pro pou ití v turbokompresorech s HFC
chladivy (R11).
•
áste
rozpustnosti. Nejsou vhodné pro pou ití v za ízeních
s NH3.
Polyalfaolefiny PAO - jsou tepeln stabilní s
velmi dobrou tekutostí za studena. Pou ívá se pro
konven ní chladící stroje s NH3 chladivem. U nich
je typické vysoce zatí ený kompresor a nízké teploty
odpa ování.
Polyolestery POE - jsou to maziva na bázi
vysoce stabilních polyolester , které jsou dob e
mísitelné, proto jsou vhodné k pou ití s
bezchlórovými áste
fluorovanými uhlovodíky
(R134a, R404A, R407C). V inou se pou ívají bez
ísad a vyzna ují se vysokou stabilitou tak dobrými
mazacími schopnostmi. Pohlcují v ak vodu, a p i
silném nasycení a vysokém zatí ení m e u nich
docházet ke ztrát hydrolytické stability. Je tedy
nutno zamezit t mto produkt m ve styku s vodou.
Polyalkenglykoly PAG – jsou na bázi
polyalkenglykol a spolu s chladivvem R134a jsou
pou ívány v systémech klimatizace vozidel. Rovn
pohlcují vodu a to musíme p i jejich provozu
respektovat. Pro zvý ení odolnost se p idávájí
ísady pro zvý ení odolnosti v i stárnutí. Se
etelem na budoucí aplikace s p írodním chladivem
CO2 je mo no pou ít oleje s polyalkelglykolovým
základem.
syntetické oleje
Sm s vysoce tepeln zatí itelných alkylbenzol a
vysoce rafinovaných naftenických ropných olej .
Díky podílu alkylbenzol je podstatn zlep ena
tepelná stabilita a rozpustnost s HFC (R22, R502)
chladivy, proto se v nich p ednostn pou ívá. Nejsou
ak vhodné pro pou ívání v za ízeních s NH3.
•
Syntetické oleje
Alkylbenzoly AB - jsou vysoce chemicky a
tepeln stabilní. Jsou dob e rozpustné alkylbenzoly
jsou speciáln upraveny. Pou ívají se pro stroje s
HFC(R22, R502) chladivy vzhledem k jejich dobré
Obr. 1. Po adované vlastnosti
3.2. Rozd lení olej do skupin podle pou itých
chladiv
Základní po adované vlastnosti olej
pro
jednotlivé prvky chladící soustavy jsou popsány v
Obr. 1. Pro snadn í volbu maziva byly zavedeny
skupiny olej podle pou itých chladiv. V roce 1992
vznikla a dále byla p evzata Japonská norma JIS
K2211 (Japanese Industrial Standard JIS),
neobsahuje v ak oleje pro aplikace pracující s HFC
hladivy.
Základní specifikace této normy jsou uvedeny v
Tab. 1. a sestává z 5 základních skupin maziv.
Typ 1 je ur en pro kompresory s hermeticky
uzav eným cyklem, který se pou ívá p evá
pro
chladni ky s chladivem R12. Stupe viskozity se
pohybuje v rozmezí VG10 a VG68. Typ 2 je ur en
pro kompresory s otev eným cyklem, který se
pou ívá p evá
pro mobilní klimatiza ní za ízení s
chladivem. Stupe viskozity se pohybuje v rozmezí
VG100 a VG320. Typ 3 je ur n p ímo pro
klimatiza ní za ízení a viskozita se pohybuje mezi
VG22 a VG320. Typy 4 a 5 jsou ur eny pro
pr myslové pou ití.
Dále jsou specifikovány hodnoty pro kinetickou
viskozitu, barvu, bod vzplanutí, bod tuhnutí, bod
vlo kování, celkové kyselostní
íslo, korozi,
odolnost v i dielektrickému pr razu, obsahu vody,
chemické stabilit a mísitelnosti.
Dal í normou pro volbu chladiva je n mecká
norma DIN 51503-1 zavedená v roce 1997, která ji
obsahuje oleje pro aplikace s HFC chladivy. Stru ná
charakteristika je uvedena v Tab. 2. Je rovn azena
podle chladiv a je velice podobná klasifikaci ISO
6743-3B:1988(E).
Norma DIN klasifikuje 6 druh maziv. T ída
KAA obsahuje maziva které nejsou mísitelné
s pavkem pro kompresory pou ívající pavek jako
chladivo. Viskozita se pohybuje mezi VG15 a
VG100. T ída KAB je ur ena pro maziva, které jsou
áste
mísitelné s pavkem, s viskozitou mezi
VG22 a VG150. T ída KC je pro maziva mísitelné
s chlorfluorvodíkovým
(CFC)
a
hydrochlorflorvodíkovým
(HCFC)
chladivem
s viskozitou oleje od VG15 do VG 460. KD je pro
maziva
s hydrofluorvodíkem
(HFC)
a
fluorovodíkem (FC). KE obsahuje maziva pro (HC)
chladiva a pro chladiva jako jsou propan a isobutan.
Tab. 1. Klasifikace JIS K2211
ída
T ída viskozity dle ISO VG
Typ 1
10, 15, 22, 32, 46, 68
(VG 8, 56)
Typ 2
100, 150, 220, 320
(VG 83)
Typ 3
22, 32, 46, 68, 320
(VG 26, 38, 56)
Typ 4
22, 32, 46, 68, 320
(VG 26, 56)
Typ 5
32, 46, 68
(VG 26, 56)
Obor pou ití
Oleje pro uzav ené
chladící stroje s chladivem
CFC 12
Oleje pro otev ené chladící
stroje s chladivem CFC12
Oleje pro uzav ené a
polozav ené stroje
s chladivem HCFC 22
Oleje pro obecné chladící
stroje s chladivem CFC
nebo HCFC
Oleje pro chladící stroje
s pavkovým chladivem
íklady pou ití
Kompresorové chladni ky, chladící
a mrazící pulty atd.
Automobilová klimatiza ní za ízení
Pokojová klimatizace
Mrazící jednotky, Chladící
kompresorové jednotky
Pro obecný pr mysl
Tab. 2. Klasifikace DIN 51503-1
ída
KAA
KAB
T ída viskozity dle ISO VG
15, 22, 32, 46, 68, 100
22, 32, 46, 68
100 ,150
KB
KC
15, 22, 32, 46, 68
100, 150, 220, 320, 460
KD
7, 10, 15, 22, 32, 46, 68
100, 150, 220, 320, 460
KE
15, 22 32, 46, 68
100, 150, 220, 320, 460
P íklady pou ití
Oleje pro chladicí stroje nemísitelné se pavkem
Oleje pro chladicí stroje mísitelné se pavkem
Neur eno
Oleje pro chladicí stroje pro pln a áste
halogenové fluorchloruhlovodíky (CFC, HCFC)
Oleje pro chladicí stroje pro pln a áste
fluoruhlovodíky (FC, HFC)
fluorové
Oleje pro chladicí stroje pro uhlovodíky (nap . propan, isobutan)
4. VLASTNOSTI OLEJ
4.1. Viskozita
Optimalizace
viskozity
je
jednou
z
nejd le it ích vlastností oleje. Ur uje odpor proti
te ení a její hodnota klesá se vzr stající teplotou.
Pro málo zatí ené rychlob né stroje se pou ívají
oleje s nízkou viskozitou a naopak pro vysoce
zatí ené pomalob né stroje vysoce viskózní oleje.
Významn
ovliv uje
ú innost
malých
kompresor (nap . pro domácí chladni ky), proto e
proud ním vysoce viskózního maziva dochází ke
vzniku daleko v ích ztrát, ne jsou ztráty
zp sobené t ením. Pro vytvo ení mazacího filnu v
kompresoru je pot ebná dostate ná viskozita
mazacího oleje. Uvnit chladícího okruhu by m la
být naopak viskozita mo ná co nejni í. Podle typu
kompresoru je tedy nutné volit oleje pro chladící
stroje s r znou viskozitou.
V sou asnosti norma ISO specifikuje hodnoty
viskozity p i 40°C a 100°C v rozsahu VG2 a
VG3200. Pro ka dý p ípad pou ití je vhodná jiná
viskozitní t ída stanovená výrobcem kompresoru.
Dal í d le itou charakteristikou maziva je
viskozitní index (VI) dle DIN ISO 2909. Maziva s
vysokým VI mají vy í viskozitu p i vy ích
teplotách a ni í viskozitu p i ni ích teplotách.
Chladiva se obvykle lépe mísí s mazivem p i nízké
teplot a drasticky tak sni ují viskozitu jak je vid t v
Obr. 2. Zajímá nás rovn
i viskozita oleje p i
vy ích teplotách. Proto VI slou í jako reference k
ur ení viskozity p i vysokých teplotách.
Obr. 2. Viskozitní index
4.2. Celkové íslo kyselosti (TAN)
Celkové kyselostní íslo je ukazatelem kyselosti
slou enin v oleji. Ta je p evá
produkována
samotným olejem a dal ími organickými materiály,
oxida ním a teplotním rozkladem, chemickou
degradací a hydrolytickým rozru ováním. Kyselost
rovn zvy ují kyselé ne istoty.
V sou asných systémech vznikají silné kyseliny
jako HCL a napomáhájí tak k chemické degradaci a
vzniku ne ádoucích povlak (nap . Uvol ováním
di ze systému a následné usazování na ve válci
kompresoru a z toho plynoucí nutnost opravy). V
systémech s HFC chladivy vznikají jak silné tak
slabé kyseliny. Silné kyseliny
jako kyselina
mraven í a octová z oxidace éterických chladiv a
slabé kyseliny, jako mastné kyseliny z hydrolytické
reakce esteru. Reaktivita t chto organických kyselin
je r zná. Typickou metodou pou ívanou pro m ení
TAN je norma ASTM D974 a D664. Horní limitní
hodnotou pro klimatiza ní a chladící za ízení je
kolem 0.05 a 0.2, pro pr myslové pou ití kolem 0.3
0.5.
5. VLASTNOSTI SM SI OLEJE A
CHLADIVA
Rozpustnost maziva spolu s jeho mísitelností s
chladivem a výsledná viskozita jsou nejd le it ími
vlastnostmi sm sí oleje s chladivem. Výhodou dobré
rozpustnosti je, e chladivo sni uje viskozitu a
povrchové nap tí oleje v horkém výparníku a v
potrubí. Nevýhodou ale je sni ování viskozity oleje
v kompresoru. Ideální by bylo pokud by chladivo
bylo s olejem mén rozpustné p i vy ích teplotách a
více rozpustné p i ni ích teplotách.
4.3. Dal í obecné vlastnosti
le itým kvalitativním faktorem maziva je jeho
barva. Barva oleje pat í mez nejjednodu í faktory
pro klasifikaci oleje. U nového maziva poukazuje na
irost a istotu oleje a u pou itého maziva jeho
degradaci a zne
ní.
Bod vzplanutí jeho hodnota je pot ebná p i
skladování olej . Bod tuhnutí ukazuje tekutost p i
nízkých teplotách. Dal í vlastností je bod
vlo kování, co je teplota p i které dojde k
vylu ování vlo ek z vosku a ne istot s chladivem,
které precipitují ve vzniklé sm si oleje a chladiva.
Hermetické
kompresory
jsou
pohán ny
hemeticky uzav eným elektromotorem, proto oleje
pro chladící stroje musí rovn vykonávat izola ní
funkci. Obecn elektrické izola ní vlastnosti pro
oleje chladících stroj charakterizuje BDV, po
jejím p ekro ení se olej jinak dielektrický(izola ní)
stává vodivým. D le itým izola ním faktorem pro
vývoj maziv chladících stroj s HFC chladivy je
ob mová stálost. Ukazuje izola ní schopnost
základní suroviny oleje. Vysoká ob mová stálost
vyjad uje nízký obsah volných iont a to ukazuje na
nízkou koncentraci vodivých ne istot. Co je
zárukou izola ních schopností.
Obr. 3. Metody zkou ení rozpustnosti
Metody zkou ení rozpustnosti olej
jsou
zobrazeny v Obr. 3. Pro m ení p i vy ím tlaku do
5MPa se pou ívá tlaková nádoba s oscila ním
viskozimetrem. P i nízkém teplot a tlaku do 1MPa
se obvykle pou ívá sklen ná nádoba. Získáme tak
závislost tlak/rozpustnost a viskozita/rozpustnost.
Tab. 3. ukazuje srovnání rozpustnosti vybraných
sm sí p i stejném pracovním tlaku. Chladivo R22 je
dob e mísitelné s minerálními oleji p i ni í teplot a
tlaku a sni uje viskozitu, ale dokonce se dob e
rozpou tí a sni uje viskozitu i p i vysoké teplot a
tlaku. Kombinace POE s chladivem R407C jsou
dob e mísitelné p i nízké teplot a tlaku, ale p i
vysokém tlaku a teplot jsou h e mísitelné a
viskozita se zachová. V tomto ohledu je POE
dobrým mazivem pro chladivo R407C. AB oleje
jsou h e mísitelné s R407C a R410A tak e AB s
nízkou viskozitou m eme pou ít. Pro olej AB15
je viskozita sm si p i ni í teplot trochu vy í ne
MO56, ale vy í viskozita sm si MO56-R22
obdr íme p i vysoké teplot a tlaku. Závislost mezi
polohou sm si v chladícím cyklu, teplotou a
pom rem olej/chladivo je zobrazena na Obr. 4.
drasticky m ní. A dosáhne koncentrace oleje v
chladivu hodnoty men í ne 1%, tak se d íve
nemísitelný olej stane mísitelným s chladivem. Ve
vstupním ventilu (C) a v potrubí za kondenzátorem
teplota chladiva vzr stá a nerozpustné usazeniny se
do n j vysrá ejí. P i vypa ovacím procesu ve
výparníku (D) se pom r olej/chladivo m ní znovu. A
za nou se objevovat fázov odd lené ásti. Po
eh átí se olej vrací zp t do kompresoru bez je
zcela odd lených fází. Kompletní fázové odd lení
nastane a v kompresoru kdy je olej ochlazen.
6. MAZIVOST
Obr. 4. Mísitelnost
i výpu ní chladiva z kompresoru (A) je malé
mno ství oleje vypu no spolu s chladivem. Ve
výfukovém potrubí olej rozpou tí malé mno ství
chladiva p i vysoké teplot a tlaku. Po ochlazení v
kondenzátoru (B) chladivo p echází do kapalného
stavu. Pom r mezi olejem a chladivem se zde
Oleje chladících stroj jsou vícemén mazivy
kompresoru a jejich hlavním elem je samoz ejm
mazání. Velké vysokovýkonné kompresory jsou
mazány hydrodynamicky (hydrodynamic lubrication
HDL). Typická Striebeckova k ivka pro r zné typ
stroj je zobrazena na Obr. 5. Malé pístové
kompresory pracují na hydrodynamicky a
elastohydrodynamicky
(elastohydrodynamic
lubrication EHL) mazaných plochách.
Maziva s ni í viskozitou mají men í sou initel
Tab. 3. Srovnání mísitelnosti chladiva
Teplota
[°C]
-
20
60
80
Olej
MO 56
POE 68
AB 15
MO 56
POE 68
AB 15
MO 56
POE 68
AB 15
MO 56
POE 68
AB 15
R22
Rozpustnost/Viskozita
(MPa)
28/12 (0.39)
22/11 (0.59)
25/4 (1.47)
22/1.8 (1.96)
-
R407C
Rozpustnost/Viskozita
(MPa)
31/14 (0.39)
10/35 (0.39)
20/19 (0.59)
7/16 (0.39)
16/7 (1.47)
9/3.5 (1.47)
9/7 (1.96)
7/2.5 (1.96)
R410A
Rozpustnost/Viskozita
(MPa)
22/25 (0.59)
8/35 (0.59)
17/20 (0.82)
6/18 (0.59)
16/6 (2.06)
8/3.5 (2.06)
15/3.5 (2.74)
7/2.5 (2.74)
ení, a tedy men í energetikou spot ebu. Rota ní
kompresory pracují za podmínky mazání za
nadm rného tlaku (extreme presure lubrication
EPL). Velikost opot ebení nezávisí tedy jen na
viskozit ale je pot eba dodat do oleje efektivní
ísady pro sní ení t ení.
protiot rové p ísady a p ísady pro zvý ení odolnosti
i nadm rným tlak m (extreme presure EP
agents). Olejové p ísady jsou fyzicky p ilnavé,
protiot rové a EP p ísady jsou chemicky reaktivní.
Obr. 6. Tribometr
Obr. 5. Striebeckova k ivka
Dále jsou zde p edstaveny n které základní testy
pou ívané pro zji ní t ení a opot ebení. Velice
pou ívané jsou testy "Falex" a "Shell 4 balls".
Nicmén jsou obvykle provád ny za podmínky
EPL, za velmi nízkých rychlostí, krátkou dobu a za
atmosférických podmínek. Tak e tyto zkou ky
nep íli v rohodn simulují podmínky skute ného
kompresoru. Velice populární metodou je tribometr
s vysokotlakou komorou Obr. 6.
Pou ívají se dva typy vzork . Vzorek s lopatkou
a diskem (vane-and-disk) pro k simulaci rota ního
kompresoru a vzorek s krou kem na disku (ring-ondisk) k simulaci pístového kompresoru.
Jak je zobrazeno v Tab. 4, mazací p ísady jsou
obvykle rozd leny do t í kategorií: olejové p ísady,
Olejové p ísady nejsou moc efektivní p i
vysokých teplotách nebo velkých zatí eních, ale
obvykle nevytvá ejí kaly a zne
ní. EP p ísady
jsou velmi reaktivní a vytvá ejí kaly, ale jejich
efektivita p i vysokých tlacích a teplotách je velká.
Proto musíme rozhodnout která p ísada je nejlep í
pro ka dou aplikaci.
7. CHEMICKÉ VLASTNOSTI
Metody pro testování chemické stability jsou
ukázány v Tab. . A koli zde nejsou ukázány ádné
specifické testovací metody pro ur ení hydrolytické
stability, my lenka testu v tlakové nádob je nejlep í
metodou k jejímu ur ení. V tomto testu je vzorek
oleje a chladiva nebo dusíku nalit do tlakové nádoby
Tab. 4. Efektivita p ísad
Vysoká teplota
Rázová odolnost
Vysoká zát
Sní ený tlak
Nezakalitelnost
Olejová
ísada
N
N
E (nízké teploty)
N
E
Protiot rová
ísady pro zvý ení odolnosti v i vysokým
ísada
tlak m
E
E(koroze)
N
E
E
E
E
E
E
N
E – efektivní, N – neefektivní, E – áste
efektivní
Vlastnosti
Hydrolytická stabilita
Oxida
tepelná
stabilita
St ná stabilita
Aktuální stav
ádné dobré specifikované metody
Hydrotermální test je nejlep í metodou
ASTM D 943, D2272, JIS K 2540, atd. ale nevhodné
Hydrotermální test je také nejlep í metodou
Polymery nem ou být pou ity z d vodu st né nestability
a k vzorku je p idáno kolem 500 a 1000 ppm
relativní vlhkosti. Vzorek se nechá vystárnout p i
150 a 200°C po ur itou dobu, potom se vzorek
zregeneruje a zm íme vlastnosti. Existují dobré
oxida ní testy pro turbínové a motorové oleje, ne
ak pro oleje chladírenských za ízení. Test v
uzav ené tlakové nádob je výhodný, proto e olej
není vystaven okolnímu vzduchu.
St ihová stabilita maziva je rovn
d le itá.
Maziva jsou zat ována fyzickým st ihem v
expanzních nádr ích, polymery jako zlep ova
viskozitního indexu a látky sni ující teplotu tuhnutí,
nemohou být jednodu e aplikovány do oleje.
K = m rný koeficient
( K = Tm1 / 3 d15 ; Tm = pr
•
•
rné teplo
Pro výpo et m rného tepla ropných produkt
jsou iroce pou ívány dv rovnice:
c = 1 /(d15 )1 / 2 (0.388 + 0.00045t )
c = (0.6811 − 0.308d 15 ) + t (0.000815
− 0.000306d15 )(0.055 K + 0.35)
Kde
c = m rné teplo (cal/g°C),
t = teplota (°C),
d15 = hustota p i 15°C,
(1)
(2)
Tepelná vodivost
K výpo tu tepelná vodivosti ropných produkt se
pou ívá tato rovnice:
λ = 0.00028 / d15 (1 − 0.00054t )
Kde
λ = tepelná vodivost ( Kcal / m ⋅ hr ⋅ °C ),
t = teplota (°C),
d15 = hustota p i 15°C.
8. FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
Fyzikální vlastnosti jako m rné teplo a tepelná
vodivost jsou ob as pot ebné. Pro maziva mohou být
tyto
vlastnosti
stanoveny
experimentálními
rovnicemi.
rná teplota varu).
•
Návratové vlastnosti oleje
le itým faktorem pro ur ení návratnosti oleje
z potrubí do kompresoru je nulová vnikající
pr toková rychlost
(zero penetration flow
rate Ug). Je to nejni í rychlost p i které se olej
nesený chladivem p ilepuje na vnit ní strany potrubí
ve sm ru nahoru z ni ích míst do vy ích proti
sm ru gravitace. Pokud je vnit ní pr
r potrubí
navr en tak, aby byl men í ne ten odpovídající Ug,
dojde k navrácení oleje z potrubí zp t do
kompresoru. Dále tedy m eme odvodit pot ebný
pr
r potrubí z následujících rovnic:
Ug* = {g ⋅ dx ⋅ [(ρ oil ⋅ − ρg ) / ρg ]}
1/ 2
Kde
g = gravita ní zrychlení ( m / s 2 ),
ρoil = hustota oleje ( kg / m 3 ),
ρg = hustota chladícího plynu ( kg / m 3 ),
dx = pr
r potrubí ( m ).
{
}
Ug = G ⋅ Vx / π (dx / 2) = SV ⋅ N ⋅ηv ⋅ Vx
{
/ Vs ⋅ π (dx / 2)
2
2
}
Kde
G = hmotnostní tok ( kg / s ),
SV = zdvihový objem kompresoru ( m 3 ),
N = otá ky kompresoru ( s −1 ),
ηv = objemová ú innost,
Vs = m rný objem nasátého plynu ( kg / m 3 ),
Z podmínky Ug* = Ug vyplývá pr
r potrubí:
16 /[g ⋅ [(ρoil − ρg ) / ρg ]] ⋅ 
dx = 

[(SV ⋅ N ⋅ ηv ⋅ Vx ) /(Vs ⋅ π )]2 
1/ 5
9. ZÁV R
Maziva pro chladící stroje jsou velmi odli né od
dal ích pr myslových maziv pokud jde o
po adované vlastnosti a hlediska výb ru maziva.
inou jsou v kompresorech pou ívány po velmi
dlouhou dobu bez vým ny nebo dopln ní oleje. Z
toho d vodu na ivotnosti maziva závisí i ivotnost
chodu celé soustavy.
Normy nám sice udávají sofistikované parametry
pro výb r správného maziva v závislosti na typu
pou itého chladiva a typu chladícího za ízení.
Neexistují v ak ádné právoplatné metody pro
testování mísitelnosti oleje s chladivem nebo pro
ur ení výsledné viskozity sm si, p itom oba tyto
parametry jsou nezbytn nutné pro správný návrh
chladících a klimatiza ních systém . V tomto lánku
byly popsány základní vlastnosti pot ebné pro
správný výb r oleje pro chladící a klimatiza ní
systémy.
10. REFERENCE
1. AVALLONE, Eugene, BAUMEISTER III,
Theodore, Marks' Standard Handbook for
Mechanical
Engineers
© 1996 McGraw-Hill.
(10th
Edition),
2. MOTOSHI Sunami, Physical and chemical
properties of refrigeration lubricants, ASHRAE
Transactions; 1999; 105, Career and Technical
Education.
3. JAPANESE STANDARDS ASSOCIATION,
Japanese Industrial Standards, Refrigerating
machine oils, JIS K 2211-1992. 1992.
4. ISO. 1988. International Standard ISO 67433B:1988(E), Lubricants, industrial oils and related
products (vlase L), Classification, Part3B: Family D
(Gas and refrigeration compressors).
5. DIN 51503-1.
6. CANTER, Neil, Tribology & Lubrication
Technology, Feb 2006; 62, 2; ProQuest Science
Journals, pg. 10.
7. QUIÑONES-CISNEROS, S.E., GARCÍA, J.,
FERNÁNDEZ, J., MONSALVO, M.A., Phase and
viscosity behaviour of
refrigerant–lubricant
mixtures, International Journal of Refrigeration 28
(2005) 714–724.
8. HENDERSON, David R., Practical guide:
Lubrication and tribology, ASHRAE Journal; Feb
2000; 42, 2; ProQuest Science Journals, pg. 52.
9. CREMASCHI, Lorenzo, HWANG, Yunho,
RADERMACHER,
Reinhard,
Experimental
investigation of oil retention in air conditioning
system, International Journal of Refrigeration 28
(2005) 1018–1028.