Reklama
 
 
 
Awaria układów chłodniczych pod kątem smarowania sprężarek olejem Cz. 1. Czynniki chłodnicze i olej w instalacji
Ocena użytkowników: / 10
SłabyŚwietny 
Data dodania: 13.02.2012

W artykule przedstawiono analizę pracy sprężarki pod kątem smarowania olejem elementów ruchomych.

 

2012_0102_54
Rys. 1. Podział sprężarek [1]

 

W układach chłodniczych niezbędnym urządzeniem do zrealizowania lewobieżnego obiegu chłodniczego jest sprężarka, która, po doprowadzeniu do niej pracy napędowej z zewnątrz, pozwala na odebranie ciepła niskotemperaturowego w parowaczu, następnie sprężanie czynnika chłodniczego i oddanie go w skraplaczu na wyższym poziomie temperaturowym – zgodnie z II Zasadą Termodynamiki.
Sprężarki dzielimy ze względu na zasadę działania i budowę. Najczęściej stosowane sprężarki przedstawia rysunek 1.
Termodynamiczna analiza pracy napędowej sprężarki nie zostanie omówiona, ze względu na obszerność tematu i jego dostępność w literaturze naukowej (np. W. Warczak „Tłokowe sprężarki ziębnicze” WNT W-wa 1972). Obszar analizy zostanie zawężony do awarii sprężarek tłokowych objętościowych i poprawności wykonywania czynności po spaleniu się uzwojenia silnika sprężarki.
Obiegi chłodnicze rozpatrujemy na podstawie obiegu suchego przegrzanego Lindego (obieg idealny lewobieżny). Przykładowy obieg został przedstawiony na wykresie log p-h (rys. 2.).

 

Czynniki chłodnicze
Czynnikiem chłodniczym nazywamy taki płyn, który pracując przy niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu, pobiera ciepło z otoczenia i w ten sposób powoduje obniżenie jego temperatury. Następnie ciepło jest oddawane przy wysokiej temperaturze i ciśnieniu do innego otoczenia. Czynniki chłodnicze powinny się charakteryzować następującymi właściwościami:
• ujemną wartością normalnej temperatury wrzenia w warunkach normalnych,
• niską jednostkową pracą sprężania wspr,
• wysoką właściwą wydajnością chłodniczą qo,
• wysokim współczynnikiem przejmowania ciepła w procesach skraplania i wrzenia,
• niskim punktem krzepnięcia oraz wysokim punktem krytycznym,
• małą masą cząsteczkową,
• pełną stabilnością chemiczną w pełnym zakresie temperatury pracy oraz obojętnością chemiczną w stosunku do wszystkich materiałów zawartych w urządzeniu,
• niezdolnością do tworzenia mieszanin wybuchowych z powietrzem,
• małą lepkością (żeby przepływ czynnika nie tworzył zbyt dużych oporów hydraulicznych),
• pracą w nadciśnieniu przy najniższej temperaturze w parowaczu (aby nie nastąpił dopływ powietrza i wilgoci z otoczenia),
• małą objętością właściwą pary nasyconej suchej (mniejsze wymiary sprężarki),
• zdolnością do rozpuszczania niewielkiej ilości wody (wymrożenie wody np. przed zaworem rozprężnym),
• być niepalne i nietrujące,
• nie mogą niszczyć oleju smarnego,
• zerowym potencjałem niszczenia warstwy ozonowej ODP,
• niskim potencjałem efektu cieplarnianego GWP,
• być łatwo wykrywalne w przypadku nieszczelności,
• mieć niską cenę.

 

Z uwagi na cały szereg prac naukowych na temat czynników chłodniczych, nie będę opisywać w tej pracy właściwości cieplnych i fizykochemicznych wszystkich czynników. Ograniczę się do opisania mieszalności z olejami czynników syntetycznych, które są najczęściej stosowane w praktyce, czyli: R22 (do 2015 r. dopuszczony do pracy w starych instalacjach), R134a, R404A, R507, R407C, R410A oraz R290 i R600a.

 

Czynnik chłodniczy R22 (HCFC 22) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R134a (HFC 134a) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R404A (HFC 404A) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R507 (HFC 507) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R407C (HFC 407C) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R410A (HFC 410A) [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R290 Propan C3H8 [3] (...)

 

Czynnik chłodniczy R600a Izobutan (CH3)3–CH [3] (...)

 

Olej w instalacji chłodniczej
Instalacje chłodnicze często pracują z czynnikami chłodniczymi o nieograniczonej wzajemnej rozpuszczalności w oleju. Olej, krążący w instalacji chłodniczej, musi powrócić z powrotem do sprężarki (obieg olejowy). Czynnik rozpuszczony w oleju umownie nazywamy ciekłym. Olej, powracający z zasysanymi parami, częściowo dostaje się do karteru sprężarki. Część jego dostaje się do cylindrów i ponownie jest przetłaczana do rurociągu tłocznego.
Z upływem czasu w obiegu ustala się stan równowagi, przy którym ilość oleju w elementach instalacji chłodniczej pozostaje niezmienna, a ilości unoszonego z układu do sprężarki i dostającego się do niej z powrotem oleju są sobie równe. Ilość krążącego oleju wynosi od 10 do 15 proc. ilości substancji czynnika chłodniczego. Jednak im lepiej olej oddziela się w sprężarce z zassanych par, tym mniejszy jest jego udział substancjalny w krążącym czynniku.
W instalacjach chłodniczych średnio- i wysokotemperaturowych (podział ze względu na temperaturę odparowania) zwykle nie umieszcza się odolejaczy na przewodzie tłocznym sprężarki, gdyż dopływający z nich do karteru sprężarki olej zawiera znaczne ilości rozpuszczonego czynnika chłodniczego, bezużytecznie wypełniającego objętość roboczą cylindra. Zawartość czynnika w oleju wzrasta jeszcze bardziej, gdy odolejacz oddaje ciepło i zbliża się do temperatury skraplania tk. Olej z rozpuszczonym w nim czynnikiem chłodniczym powraca grawitacyjnie z parowaczy przepływowych do rurociągu ssawnego i dalej do sprężarki. Aby usunąć olej z parowaczy płaszczowo-rurowych, konieczne jest odessanie z nich par mokrych, zawierających drobiny ciekłego czynnika z rozpuszczonym w nim olejem. W wymienniku ciepła następuje osuszenie i przegrzanie pary. Gdy para, dopływająca do sprężarki, jest przegrzana (o 30÷40 K) ponad temperaturę nasycenia, w oleju pozostaje tylko nieznaczna ilość rozpuszczonego czynnika, nie mająca praktycznie wpływu na wydajność sprężarki. Gdy czynniki chłodnicze mają w roztworze z olejem strefę niemieszalności, przy temperaturze odparowania leżącej poniżej temperatury krytycznej rozpuszczania, ciecz w parowaczach rozwarstwia się na dwie fazy. Olej (z rozpuszczonym czynnikiem), występujący w ciekłym czynniku w postaci zawieszonych w nim drobin, osiada na powierzchniach wymiany ciepła i wypływa na powierzchnie cieczy, utrudniając proces wrzenia czynnika. Parowacze przepływowe charakteryzują się znacznym oporem przepływu dla ciekłego czynnika; spadek ciśnienia może osiągać kilkaset Pa. Temperatura wrzenia wzdłuż takiego parowacza zmienia się przy obniżeniu ciśnienia oraz wskutek wzrastania zawartości oleju w czynniku.
Ilość oleju w obiegu powinna być minimalna. Wpływ oleju na działanie urządzeń chłodniczych przedstawia się następująco: przy określonej temperaturze wrzenia ciśnienie powinno być utrzymywane niższe niż przy braku oleju, w wyniku czego obniża się wydajność masowa oraz wydajność chłodnicza sprężarki. W parowaczach przepływowych temperatura wrzenia w miarę przepływu cieczy podwyższa się, co prowadzi do zmniejszenia różnicy temperatury na odpływie i konieczności zwiększenia powierzchni wymiany ciepła wymiennika. Wydajność sprężarki obniża się jeszcze bardziej w wyniku odparowywania czynnika chłodniczego z oleju powracającego do sprężarki, a także z powodu zmniejszenia sprawności objętościowej sprężarki, w związku z cyklicznym rozpuszczaniem się czynnika w oleju znajdującym się w cylindrze.
Współczynniki wnikania ciepła w skraplaczu i parowaczu zmieniają się z powodu różnych fizycznych właściwości czystego czynnika i roztworu oleju z czynnikiem. Oprócz tego, w urządzeniach niskotemperaturowych przy czynnikach o ograniczonej rozpuszczalności oleju, olej może osiadać na powierzchniach wymiany ciepła w parowaczach. Możliwe jest również krzepniecie oleju. Po stronie niskiego ciśnienia z oleju mogą wydzielać się parafiny w postaci krystalicznej lub bezpostaciowo.

 

Podsumowanie
W drugiej części artykułu przedstawione zostaną rozwiązania układów olejowych z pojedynczymi odolejaczami oraz centralnym odolejaczem. Zostanie zwrócona uwaga na symptomy uszkodzenia uzwojenia elektrycznego oraz zawarte w niej będą wskazówki, co zrobić, jeżeli już dojdzie do zwarcia masy silnika elektrycznego sprężarki. Opisana zostanie prawidłowa procedura poprawy i wymiany nowej sprężarki po spaleniu uzwojenia z użyciem testera kwasowości ACID-DETECTOR oraz neutralizatora ACID-AWAY.

 

LITERATURA
[1] L. CANTEK, M. BIAŁAS: Sprężarki chłodnicze. Wydawnictwo PG. Gdańsk, 2003.
[2] COOLPACK Technical University of Denmark 2000.
[3] Z. BONCA, D. BUTRYMOWICZ, W. TARGAŃSKI, T. HAJDUK: Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. IPPU MASTA. Gdańsk.
[4] Praca zbiorowa: Poradnik Chłodnictwa. WNT. Warszawa.
[5] Danfoss sprężarki Maneurop MT/MTZ. Wskazówki montażowe. Grodzisk Maz., 2001.

 

AUTOR:
Sławomir NOWAK
– Specjalista ds. Chłodnictwa WIGMORS

 

PODOBNE ARTYKUŁY:

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2016

  • Pompy ciepła 2014

Reklama

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.