W systemach napędowych różnych urządzeń stosuje się oleje dla zwiększenia czasu ich żywotności. Uzyskuje się to poprzez zmniejszenie wartości współczynnika tarcia ślizgowego pomiędzy powierzchniami współpracującymi.

Rys. 2. Zawartość masowa olejów y [%] w czynniku chłodniczym R134a
w zależności od jego temperatury roboczej [1]

Zmniejszenie wartości współczynnika tarcia powoduje zmniejszenie nakładów energetycznych, związanych z jego pokonaniem. Do smarowania systemów sprężarkowych stosuje się różne substancje. Bazą dla olejów są z reguły surowce:
- mineralne,
- roślinne,
- zwierzęce,
- syntetyczne.

Jednym z popularnych olejów, stosowanych w chłodnictwie, jest olej mineralny. Pozyskuje się go z przeróbki ropy naftowej (rys. 1). W chłodnictwie wykorzystywane są również oleje syntetyczne, których proces wytwarzania opiera się na chemicznej syntezie związków silikonu lub estrów i poliestrów. Do smarowania układów sprężarek chłodniczych stosowane są również mieszaniny olejów syntetycznych i mineralnych, nie stosuje się natomiast olejów roślinnych ani zwierzęcych.

Parametry robocze olejów chłodniczych
Oleje stosowane w chłodnictwie są opisywane z reguły takimi samymi parametrami, jak oleje stosowane w innych rozwiązaniach technicznych. Do parametrów tych zalicza się:
* lepkość, przy czym rozróżnia się współczynnik lepkości dynamicznej oraz kinematycznej:
– współczynnik lepkości dynamicznej η określa siłę potrzebną do przesunięcia względnego z prędkością 1 cm/s dwóch równoległych płytek o powierzchni 1 m2 odległych o 1 cm i oddzielonych olejem. Współczynnik ten określa się w paskalosekundach Pa·s (10 Pa·s =1 P – puaz), natomiast w przypadku olejów wyraża się najczęściej w milipaskalosekundach mPa·s (cP – centypuaz).
– współczynnik lepkości kinematycznej v. określa stosunek współczynnika lepkości dynamicznej η do gęstości oleju ρ.
Lepkość jest parametrem silnie zależnym od temperatury oleju. Im wyższa jest temperatura, tym lepkość oleju jest mniejsza;
* temperatura krzepnięcia – jest to temperatura, w której olej zmienia swój stan z ciekłego w stały. To istotny wskaźnik dla systemów pracujących w niskiej temperaturze (systemów kriotechnicznych);
* temperatura zapłonu – jest to najniższa temperatura, w której olej ulega zapłonowi. Wskaźnik ten jest istotny, gdy mamy do czynienia z trudnymi warunkami technicznymi, w których zachodzi potrzeba szybkiego odprowadzania ciepła powstającego na skutek tarcia, np. łożyska, tłok w komorze spalania.

Rys. 1. Technologia pozyskiwania olejów mineralnych.

Dla poprawy własności olejów stosuje się różne dodatki zmieniające ich własności. Mogą to być np. inhibitory korozji, detergenty, dyspergatory, depresatory itp. (...)

Obieg oleju w sprężarce chłodniczej (...)

Wpływ oleju na pozostałe elementy obiegu chłodniczego (...)

Podsumowanie
Wpływ oleju na pracę obiegu chłodniczego jest tematem bardzo rozległym, dlatego w tym artykule, ze względu na jego objętość, przedstawiono skrótowo jedynie najważniejsze problemy, związane z obecnością oleju w instalacji chłodniczej. Opisana została zasadność stosowania olejów w instalacjach chłodniczych oraz podstawowe parametry, które charakteryzują oleje chłodnicze, przy czym wskazano na duży wpływ rozpuszczalności oleju w czynniku chłodniczym. Opisano obieg oleju w układzie tłokowej sprężarki chłodniczej i przedstawiono wpływ oleju na realizację podstawowych procesów zachodzących w wymiennikach chłodniczych. W tekście zwrócono uwagę na możliwość wystąpienia zmiany charakterystyki przepływowej zaworu rozprężnego na skutek krzepnięcia oleju. Przedstawiono również podstawowe konfiguracje systemu odolejania.

LITERATURA
[1] BONCA Z. i in.: Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Własności cieplne, chemiczne i użytkowe. Poradnik. IPPU MASTA. Gdańsk, 2004.
[2] TOME J.R.: Engineering Data Book III. www.wlv.com/products/thermal-managementdatabooks. html
[3] K. A. SWEENEY, J. C. CHATO, M. PONCHNER, N. L. RHINES: The Eff ect of Oil on Condensation in a Microfinned Tube. ACRCTR-87.
[4] http://www.carly-sa.com

AUTOR:
Robert MATYSKO
– IMP-PAN w Gdańsku, Zakład Termodynamiki