冷冻机油对压缩式制冷系统的影响及选择

目前常用的制冷方法有压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸附式制冷和半导体制冷等，其中只有压缩式制冷系统用润滑油，其它制冷系统均不用油。压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流阀（膨胀阀、毛细管）及蒸发器4部分组成。它们之间用管道连接成为一个闭合回路系统，如所示。其工作过程是：篼压的制冷剂液体从冷凝器底部流出，经节流阀绝热节流后，压力和温度均大为下降，然后，低温低压制冷剂进入蒸发器，从冷室吸取热量汽化，而使冷室的温度降低，达到制冷的目的。作为制冷系统核心的制冷压缩机的作用是将已汽化的低压蒸汽从蒸发器吸出，并对其作功，压缩成为高压的过热蒸汽再排入冷凝器中。在冷凝器中利用冷却水或空气将高压的过热蒸汽冷凝成为液体并带走热量，制冷剂液体又从冷凝器底部排出。如此周而复始，连续实现制冷的工作过程。

压缩制冷系统中所使用的制冷压缩机主要有活塞式、螺杆式及离心式等几种，这些制冷压缩机都需润滑油进行润滑。用于制冷压缩机的润滑油称为冷冻机油。冷冻机油对压缩机的正常运转及制冷系统的制冷效果有着重要的影响，在选择和使用中必须给予足够的重视。

2冷冻机油对制冷系统的影晌冷冻机油用于润滑制冷压缩机的各摩擦副，它是压缩机能够长期高速有效运行的关键。在工作时，有一部分冷冻机油通过制冷压缩机的气缸随制冷剂一道进入冷凝器和蒸发器，这就要求冷冻机油不仅具备一般润滑剂的特性，而且还应适应制冷系统的特殊要求，对制冷系统不应产生不良影响。因此，冷冻机油是制冷系统专用的一种润滑油，决不能用通用机油来替代。

2.1冷冻机油的作用冷冻机油对制冷压缩机的作用主要有以下几占。

冷冻机油在相对运动的零件表面形成一层油膜，可减少摩擦表面的摩损和磨擦功耗；对摩擦表面起冷却和清洁作用。冷冻机油可带走摩擦热量，使摩擦零件表面的温度保持在允许的范围内，还可带走磨屑，便于将磨屑由滤清器清除；起协助密封作用。由于润滑油膜的存在，可提高活塞环和轴封的密封作用；还可提供液压动力以控制卸载装置的工作。

2.2冷冻机油对制冷系统的影响活塞式制冷压缩机中，需要润滑的部件是压缩机的活塞――气缸组及连杆曲轴机构。由于活塞往复运动不可避免地使部分冷冻机油进入气缸并随制冷剂气体带入系统中。螺杆式制冷压缩机运行时，需将压力油以射流的形式喷到气缸内的压缩部位，以起到冷却、润滑和密封作用，同样也会使部分冷冻机油混入制冷剂气体中。混入制冷剂的冷冻机油经过油分离器大部分可以分离，但仍有少量冷冻机油随制冷剂进入冷却器等设备内。另一方面，高压制冷剂气体也可能渗漏到冷冻机油中，使冷冻机油稀释。

冷冻机油中溶入制冷剂后，其凝固点会下降，这对低温装置有利，但溶解使油变稀，如果因此导致油膜太薄或形不成油膜，则会严重影响压缩机的润滑性能，加剧摩擦件的磨损，甚至引起气缸拉毛、抱轴等故障。

制冷剂与冷冻机油的溶解性与制冷剂的种类和冷冻机油的成分有关，并且随着它们所处的温度、压力的变化而变化。一般有三种情况：制冷剂与冷冻机油很难相溶。这样的制冷剂如NH3，C2、R13、R14、R115等，它们几乎是不溶油的。与冷冻机油共存时，有明显的分层面，油很容易从制冷剂中分离出来；制冷剂与冷冻机油部分相溶。如R22、R114、R152、R502等，它们在高温时无限溶油，在低温时混合物分离成两层；制冷剂与冷冻机油完全相溶。如R11、R12、R113、R500等，它们可以与油溶解形成均匀溶液，没有分层现象。

部分冷冻机油在压缩机气缸中混入制冷剂后，便随制冷剂进入制冷系统，从而对制冷系统的制冷性能产生一定的影响。

若制冷剂的溶油性好，换热器的表面不会形成油膜，避免了油膜对传热的不利影响，但制冷剂溶解了冷冻机油后，其压力――温度特性与纯制冷剂的特性产生了偏离，从而影响了制冷剂的热力性能。在制冷系统中，制冷剂溶解了冷冻机油造成的最大危害出现在蒸发器中，而蒸发器性能又直接决定着制冷效果的好坏。与纯制冷剂相比，在相同压力下，含油制冷剂的蒸发温度会升高，且随含油量的增大，升高的幅度也相应增大。由蒸发器传热公式Q=KFi可知，随蒸发温度的升高，传热温差A必然下降，从而使制冷量Qo下降。

另外，制冷剂溶解了冷冻机油后在沸腾时泡沫增多，还会造成蒸发器液面不稳定，减弱了蒸发器的传热效果。指出纯R-12制冷循环（蒸发温度0X：，冷凝温度501C，过热度51C，过冷度Ot与含油8%的制冷循环比较，蒸发器制冷能力从170kJ/kg下降为79kJ/kg，性能系数从3.97下降到2.55.因此，制冷剂中溶解了冷冻机油后必然会使制冷系统的制冷效果变差。

若制冷剂部分溶油或溶油性较差，冷冻机油随制冷剂进入冷凝器后，随着温度的降低，冷冻机油冷凝，大部分冷冻机油便会附着在冷凝器的传热表面形成油膜，使冷凝器传热效果降低。随制冷剂进入蒸发器的冷冻机油比制冷剂难以蒸发，即油几乎不能蒸发，大部分冷冻机油仍以液态残留下来，在蒸发器内形成油膜，从而也降低了蒸发器的传热效果。

对于采用干式蒸发器的制冷系统，冷冻机油容易与制冷剂蒸汽一起被吸入压缩机中，当负荷变动较大，有大量的油被吸入压缩机气缸时，便会造成油击而损坏压缩机阀片。

冷冻机油混入制冷剂中除会影响制冷剂的热力性能及换热器的传热效果外，还会引起制冷剂性质的变化。氟利昂与冷冻机油的混合物能够溶解铜。

所以，当制冷剂在系统中与铜或铜合金零部件接触时，铜便溶解到混合物中，当与钢或铸铁零部件接触时，被溶解的铜离子又会析出，并沉积在钢铁零部件上，形成一层铜膜，这就是所谓的“镀铜”现象。这种现象随着系统中水分含量的增加和温度的升高而加剧，特别是在轴承表面、吸排气阀、气缸壁、活塞环、轴封等光洁而又经常摩擦的部位比较明显=“镀铜”会破坏轴封处的密封，影响阀隙流道，影响气缸与活塞的配合间隙，对制冷压缩机运行极为不利。

3冷冻机油的选择3.1冷冻机油的质量要求由于冷冻机油对制冷系统的影响较大，所以对冷冻机油的质量要求较高，主要有以下几点：要具有适当的粘度。粘度过大，油膜承载能力大，易于保持液体润滑，但流动阻力大，压缩机的摩擦功率和起动阻力将增大；粘度过小，流动阻力小、摩擦热量少，但不易形成润滑油膜，油封效果差。

要有较低的凝固点。冷冻机油的凝固点应越低越好，至少应比制冷系统的蒸发温度低2.5X：，最好低5~10C，以防冻堵及不上油等故障。

有一定的闪点。冷冻机油的闪点，应比压缩机排气温度高25~35TC，以免引起冷冻机油的结焦（积碳）甚至燃烧爆炸等危险。

具有良好的化学稳定性。以免与制冷剂、空气、水等接触时引起分解、聚合和氧化反应，生成积碳。

含水量和机械杂质较低。含水量应越低越好，以免产生冻堵、腐蚀、“镀铜”甚至拉毛磨损等故障，含水量指标应小于20~40mg/kg.冷冻机油中的机械杂质会加速零部件的磨损和堵塞油路，一般不应超过0.01%（以重量计）。

封闭式压缩机冷冻机油还应具有较高的击穿电压。封闭式压缩机冷冻机油和内置式电机直接接触，其绝缘性能很重要，一般要求击穿电压3.2冷冻机油品种的标准-1988标准中，根据制冷压缩机类型、蒸发温度、制冷剂及润滑油的组成，把冷冻机油分为DRA、DRB、DRC和DRD4个品种。前3个品种可以为深度精制的矿物油或合成烃油，并适用于蒸发器操作温度高于-40X：（DRA），低于-40t：（DRB）和高于（TC（DRC）的各种制冷压缩机。DRD为非烃合成油，适用于所有蒸发器温度和润滑油与制冷剂不互溶的开启式压缩机。

我国在1959年开始制定了冷冻机油部颁标准于1986年调整为专业标准（ZBE34003―86），在1992年经清理整顿直接转为行业标准（SH0349―国产冷冻机油在1986年以前的标准中，按501C时油的运动粘度大小分为13、18、25、30、40和60等6个牌号（以下简称老牌号），其中13、18号和25号为常用冷冻机油。在SH0349―92标准中，按40X：油的运动粘度（mm2（以下简称新牌号），其质量水平与L一DRA相当。3.3冷冻机油的选择在制冷压缩机中，对于老牌号冷冻机油一般氨压缩机选用13号或25号；R12压缩机选用18号；R22压缩机选用25号。对于新牌号冷冻机油的粘度选择可参照表1进行，大、中型的多缸、高速（活塞平均线速度在3m/s以上）、负荷较大的制冷压缩机应选较高粘度油；小型、微型或低速（活塞平均线速度在2m/S以下）的制冷压缩机应选低粘度油。

表1冷冻机油的粘度选用表机型蒸发温度制冷剂用油部位ISO粘度等级氨气缸、轴承氟利昂气缸、轴承氨气缸、轴承活塞式氟利昂气缸、轴承氟利昂气缸、轴承氟利昂气缸、轴承氨转子、轴承氟利昂转子、轴承摞杆式氨转子、轴承m利昂转子、轴承离心式氟利昂轴承4结束语冷冻机油对制冷压缩机主要起到润滑、冷却相对摩擦表面，并协助密封的作用。由于制冷压缩机工作时，冷冻机油不可避免的与被压缩的制冷剂蒸汽接触，从而使部分冷冻机油被带入制冷系统。混入制冷剂的冷冻机油将影响冷凝器和蒸发器的传热效果及制冷剂的蒸发吸热性能，从而降低制冷系统的制冷效果，因此对冷冻机油的质量要求较高。国产冷冻机油中老牌号品种目前仍有使用，但由于其质量标准较新牌号品种低，应尽量选用新牌号品种。在选择冷冻机油时应综合考虑制冷压缩机的类型、工作性能、制冷剂种类及蒸发温度等因素，力求选择最佳品种。只有选择合适的冷冻机油才能保证制冷压缩机的正常运转及制冷系统的制冷效果。