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.
