Масла для холодильников

     Смазка холодильных компрессоров представляет собой особый  случай, так как при этом следует принимать в расчет низкотемпературные характеристики масла и его совместимость с хладагентами. Как и в газовых компрессорах, смазка трущихся деталей холодильных компрессоров не вызывает затруднений. Диапазон применения холодильных масел очень широк: от не­больших холодильников и кондиционеров с постоянной хладагента на весь срок службы до холодильных промышленных агрегатов и судовых холодильных установок. Для безаварийной работы установок в течение длительного срока очень важен пра­вильный выбор смазочного масла . Рефрижератор­ная технология использует преимущественно компрессоры порш­невого или ротационного типов; недавно в промышленных уста­новках стали применять и геликоидальные компрессоры.

     В настоящее время почти повсеместно — и на промышленных предприятиях, и в бытовых устройствах — в качестве хладагента применяют аммиак (для крупных промышленных установок) или маслорастворимые фтор- или хлорфторуглеводороды (фриген, фреон, арктон, хладон). На старых установках еще используют диоксид углерода; диоксид серы почти полностью вытеснен из употребления галогеноводородами, с которыми гораздо легче работать.

     Холодильное масло, помимо смазки, должно отводить тепло и уплотнять компрессионную камеру и клапаны.Смазочное масло попадает из компрессионной камеры в си­стему циркуляции хладагента; отсюда его не удается полностью удалить даже с помощью масляного сепаратора, встроенного в линию. При испарении хладагента масло охлаждается до тем­пературы испарителя. При этом оно должно сохранить текучесть, так как в противном случае невозможно возвратить масло из испа­рителя в компрессор. Так как холодильные компрессоры работают без доступа воздуха, окислительные процессы в масле очень незначительны, однако термические нагрузки весьма высоки. На крупных установках, работающих на аммиаке, температура при компримировании достигает 160 °С. На установках, где ис­пользуют маслорастворимые хладагенты, температуры на 20— 30 °С ниже, однако в малых аппаратах они также могут дости­гать 150—160 °С. При применении масла с неудовлетворитель­ными свойствами термические нагрузки могут привести к обра­зованию углеродистых отложений и, как следствие, к износу и выводу из строя секций компрессора. Отложения могут быть обусловлены и применением уплотняющих материалов, содержа­щих маслорастворимые компоненты.

     Высокая температура в секции компримирования может вы­звать испарение легких фракций холодильного масла в секцию испарения и загустевание оставшегося масла. Но из-за лучшей текучести легких фракций установка может работать при более низких температурах испарителя, чем можно было бы рассчиты­вать, исходя из низкотемпературных свойств масла. Для работы всей установки в целом это явление безвредно. Масла с относи­тельно высокой вязкостью предпочтительно использовать в ком­прессорах, работающих на маслорастворимых хладагентах, так как за счет растворения хладагента в масле вязкость последнего снижается, обеспечивая достаточные смазывающие свойства. Очень важны низкотемпературные свойства масел и их совместимость с хладагентами. Особое значение имеет совместимость с галогено- углеводородами (химическая стабильность при высокой температуре, растворимость на холоде). Вода отрицательно влияет на низкотемпературные свойства масла и может вести к реакциям с хладагентом, поэтому холодильные масла перед применением или испытанием должны быть тщательно высушены.

    При низких температурах галогеноуглеводороды действуют на н-парафины как осадители; такое же действие они оказывают и так называемые масляные смолы (полярные полициклические соединения с атомами серы и кислорода). Осаждение из масла, разбавленного хладагентом, может произойти при температуре выше температуры помутнения неразбавленного масла. Это грозит забивкой управляющих систем и линий холодильной уста­вки и может отрицательно повлиять на теплообмен. Пригодность холодильного масла в этом отношении оценивают по содержанию нерастворимых с R12» (метод DIN 51 590, ч. 1/В. S, 2626,Приложение С). Mетод дает надежную формацию и для смесей с другими хладагентами подобного типа.Для температур испарителя ниже —30 °С применяют определение по методу DIN 51 590, ч. 2, с дополнительным охлаждением.Для очень низких температур определяют точки флокуляции DIN 51 351/Ashrae. Stand. 86—76).

     Основной фактор, влияющий на смешиваемость масел с хладагентом, — их химическое строение: при средних концентрациях парафиновые масла хуже растворяются в хладагенте, чем нафтеновые и ароматические. Однако химическая стабильность высокоароматических масел невелика и достаточна только в некоторых случаях. Области несмешиваемости растут с увеличе­нием вязкости, но эффект этот менее выражен, чем влияние хими­ческого строения.          Рециркуляция масла из испарителя проходит легче, когда температура разделения фаз падает. Помимо смешиваемости имеет значение и вязкость смеси масло — хладагент, возвраща­ющейся из испарителя в компрессор. Вязкость смеси зависит обычно от применяемого хладагента .

     При контакте масла с галогеноуглеводородом очень важна химическая стабильность масла, так как реакции между маслом и хладагентом могут привести к образованию галогеноводорода, который снизит термическую стабильность масла и увеличит тенденцию к нагарообразованию. Безаварийной работы уста­новки и длительных сроков смены масла можно ожидать только от применения масел, стойких к воздействию хладагентов даже при высокой температуре.

     Химическую стабильность масел оценивают по методу «Fhilipp» (DIN 51 593). 

     Несмотря на то, что лабораторные методы дают ценную ин­формацию о свойствах холодильных масел, необходимы также и эксплуатационные испытания в жестких условиях, особенно для новых разработок и малых герметичных аппаратов во избежание неправильных оценок.

     Требования к холодильным маслам стандартизованы в DIN 51 503. В этом стандарте разграничены требования для масел, применяемых совместно с маслорастворимыми хладаген­тами (группа КС) и с нерастворимыми в масле (группа КА). 

     Холодильные масла представляют собой высокоочищенные минеральные масла, подобные белым; их обычно получают на нафтеновой основе и они не содержат присадок. Масла парафи­нового основания должны быть тщательно депарафинированы для лучшей совместимости с R12 и другими галогенированными хлад­агентами. Присадки, улучшающие низкотемпературные, антиокислительные и противоизносные свойства, в эти масла не добав­ляют, так как не давая особенных преимуществ, они создают опас­ность образования продуктов разложения, способных реагировать с хладагентами .

     В случае повышенных требований к растворимости масел в хладагентах хорошие результаты дают так называемые «полусинтетические» масла (смеси минеральных масел и алкилбензолов). Их часто применяют, однако при этом требуются особенно стойкие материалы уплотнений. Неразбавленные алкилароматические соединения можно использовать в качестве «полностью синтетических» холодильных масел, но только после удаления вредных примесей . Синтетические и полусинтетические масла с высокой термической стабильностью и хорошими низко­температурными свойствами хорошо смешиваются с хладаген­тами, проявляя некоторые преимущества перед минеральными маслами , особенно в соединении с хлортрифторметаном (R13). Сложные эфиры втор-бутилполикремниевой кислоты также подходят для применения в холодильных установках, работающих на R13. Они позволяют работать при более низкой температуре в силу превосходных низкотемпературных свойств и смешивае­мости с R13; даже при температуре —100 °С масло возвращается из испарителя . Недостатком их является повышенная чувствительность к воде, способствующей шламообразованию в установках, работающих во влажной атмосфере. Полиолефины применяют в качестве холодильных масел в странах Восточной Европы . В США для специальных случаев используют полимерные фторуглероды.