9.3 Циркуляція мастила у холодильній установці

У компресорних холодильних установках і кондиціонерах малої та середньої потужності, обладнаних герметичними компре-сорами, мастило відіграє особливо важливу роль. Його досить поміт- на присутність у холодильній установці викликана безпосереднім кон- тактом робочого агенту з мастилом усередині компресора. Основне зав- дання мастила, а саме забезпечення змащування частин, які механічно співпрацюють та відведення тепла тертя, доповнюється охолоджен- ням привідного двигуна, розміщеного всередині корпусу герметич- ного компресора. Двигун та компресор працюють в атмосфері розчи- ну агенту й мастила, які всмоктуються у циліндр компресора і таким чином мастило потрапляє до холодильного контуру, а його частка в холодоагенті становить близько 10%.

Серед холодоагентів можна виділити такі, що практично не змішуються з мастилами, і такі, що утворюють з мастилами розчини. У перших з них, мастило можна механічно відділити від агенту і, в майже чистому вигляді, повернути назад до компресора. У другій групі агентів, відокремленню підлягає розчин мастила з агентом, а після цього до компре­сора разом з мастилом повертається також холодоагент. Ця здатність утворювати розчини призводить до того, що збільшується здатність проникнення агенту через нещільності установки, а також обов'язково відбувається (для досягнення заданої температури випаровування) утворення у випарнику тиску, нижчого за потрібний при чистому агенті. Проте утворення розчинів водночас полегшує повернення мастила з апаратів ус­тановки до компресора. Загалом у мастилі розчиняється тим більше холодоагенту, чим вищим є тиск та чим нижча температура розчину, причому вплив тиску набагато більший за вплив температури. У зв’язку з цим під час роботи компресора в мастилі знаходиться мало агенту, натомість його кількість значно зростає під час зупинки.

При тривалій зупинці компресора (з відкритими вентилями) тиск у системі збільшується, і масло в картері буде насичуватися холодо- агентом доти, поки концентрація мастила в ньому не стане такою ж, як у випарнику. Це явище має наслідком те, що під час запуску компресора, коли тиск у картері швидко падає, у мастилі з’являється значний надлишок агенту, який перевищує стан рівноваги. У такій ситуації агент швидко випаровується, причому це випаровування є настільки інтенсивним, що відбувається сильне спінювання мастила, яке у великій кількості потрапляє у компресор, що може спричинити всмоктування мастила у циліндр та його пошкодження. Цьому явищу можна запобігти застосуванням нагрівачів картера компресора та систем по­переднього вакуумування компресора перед вимкненням.

У першому випадку нагрівач вмикається перед запуском компресора, завдяки чому температура мастила підвищується до такого рівня, коли вміст агенту досягає стану, близького до стану рівноваги під час роботи компресора. Другий метод, навпаки, полягає в тому, щоб перед зупинкою компресора з низьконапірного боку установки створити дуже низький тиск, через що майже повністю з нього буде видалений холодоагент. Відбувається це таким чином, що термостат вимикає електромагнітний клапан на лінії рідини, а компресор працює до того часу, поки автоматичний пресостат низького тиску не вимкнеться.

Циркуляція мастила в холодильній установці розпочинається в компресорі, де (залежно від типу конструкції компресора) частина мастила підхоплюється парою холодоагенту та з нею розповсюджується каналами установки. Для повернення мастила до компресора виникають різні перешкоди, тому в першу чергу намагаються забезпечити умови, за яких якомога менше мастила виносилося з компресора. Завдяки поєднанню всмоктувальної камери та картера разом із потоком агенту підхоплюється мастильний туман. Це явище особливо інтенсивно відбувається під час фази запуску при випаровуванні певної кількості агенту, яка накопичилася в картері компресора, що призводить до спінювання мастила.

Потік мастила зростає разом із підвищенням температури, тому він найбільший при стисненні в діапазоні, який відповідає установкам кондиціонування. З іншого боку, варто водночас зазначити, що частка мастила в агенті є найбільшою при низьких температурах, оскільки зменшується потік циркулюючого холодоагенту, а кількість мастила, що надходить, залишається тією самою. При наявності значної кількості мастила, що витісняється компресором (у великих установках), з нагні- тального боку компресора має бути встановлений високоточний масти­ловіддільник. Але ідеальних апаратів немає - точність найкращих мастиловіддільників сягає близько 97%. З огляду на це, необхідно правильно прокладати трубопроводи.

У конденсаторі мастило, яке надійшло разом із парою холодоагенту, може осідати на стінках обмінника, що призводить до погіршення умов теплообміну, а отже, й до зменшення корисної тепловіддачі цього апарата.

На шляху подальшого руху розчину холодоагент-мастило знаходиться дросельний елемент, у якому внаслідок швидкого падіння тиску і температури суміші, що протікає, може розпочатися осадження па­рафінів, а в результаті – закупорювання цього елемента.

У випарнику мастило, шо міститься в холодоагенті, вивільнюється, одночасно при низьких температурах зменшується його плинність. У зв’язку з цим необхідно забезпечити належну подачу робочого агенту до сухих випарників, щоб у всмоктувальному каналі компресора досягти швидкості протікання його пари, яка забезпечує відведення мастила до компресора. Багато проблем створює повернення мастил у фреонових за­топлених випарниках, у яких агент відсмоктується з ділянки випаровування над поверхнею рідини й, у зв’язку з цим, не може спрямувати мастило, що подається до цього обмінника, до всмоктувального каналу.

В аміачних пристроях, через нерозчинність аміаку в мастилах мінерального походження, мастило підхоплюється агентом та надходить з ним каналами до апаратів, де частина мастила осідає на стінках, погіршу­ючи умови теплообміну, а решта стікає до нижньої частини апаратів. Відокремлення мастила слід здійснювати з використанням спеціального пристрою, який вмонтований у найнижчому місці випарника, де накопи­чується важче за аміак мастило. Для зменшення кількості мастила, що потрапляє до циркуляційного контуру, з нагнітального боку компресора встановлюється відповідний мастиловіддільник.

Присутності в холодоагенті мастила не можна уникнути. Це змушує шукати таке конструктивне рішення холодильної установки, яке б забезпечувало повернення мастила до компресора. Забезпечення на­лежної циркуляції мастила в холодильній установці значною мірою залежить, власне, від відповідного прокладання трубопроводів. При виборі діаметра та прокладанні каналів потрібно пам’ятати про те, що вони слугують не тільки для циркуляції робочого агенту, а й виконують завдання повернення назад до компресора мастила, яке було винесене з нього.

Питання для самоконтролю

1. Які властивості повинно мати мастило?

2. Що є ознакою чистоти мастила?

1. Які властивості мастила гарантують утворення масляної плівки на поверхнях?

2. Чому у холодильних установках не існує безпосередньої загрози спалаху мастила?

3. Вплив гігроскопічності мастила на роботу холодильної установки?

4. Основне призначення мастила.

3. Позитивні та негативні здатності мастила утворювати розчин з холодоагентами.