Загрязнение со стороны хладагента
Источники загрязнения
A. Введение. В холодильном контуре обычно не происходит существенного загрязнения со стороны хладагента, кроме загрязнения маслом. Однако если это случается, последствия бывают тяжелыми, особенно для регулирующего вентиля и компрессора. Б. Масло. Масло переносится хладагентом в различные части холодильной установки либо в растворенном виде, либо в виде эмульсии. Хотя его количество в хладагенте можно понизить, полностью предотвратить загрязнение невозможно. Влияние загрязнения маслом зависит от его растворимости в хладагенте. Помимо того, что масло является загрязнителем, оно влияет на коэффициент теплопередачи в конденсаторах и испарителях и в силу других эффектов. См. главы, посвященные испарению и конденсации.
B. Растворимое масло. Масло растворяется в хладагенте и поэтому не образует масляной пленки на поверхности. Это не относится к испарителям непосредственного расширения, где хладагент полностью испаряется и масло присутствует в паре в виде капель. Они оседают на стенках, образуя изолирующую пленку. По счастью, коэффициент теплоотдачи в этой части испарителя мал и влияние масляной пленки невелико. Главная задача при этом — поддерживать достаточно высокую скорость пара, чтобы капли масла не скапливались в испарителе и не снижали эффективность теплопередачи.
Г. Нерастворимое масло. Масло не растворяется в аммиаке (при любых температурах) и R22 (если t < 0 °С). Оно по разному влияет на работу конденсаторов и испарителей.
Конденсатор. Поскольку R22 растворяет масло при обычных температурах конденсации, здесь никаких проблем не возникает. В аммиачных системах нерастворимое масло сказывается на работе конденсатора меньше, чем на работе испарителя. Температура здесь выше, поэтому вязкость масла меньше, а сила тяжести и усилие сдвига под действием потока аммиака направлены в одну сторону. Следовательно, в конденсаторе нет опасности накопления масла.
Испаритель. Масло, диспергированное в хладагенте, образует пленку на нагревающей поверхности и в смоченной, и в сухой части аппарата. Если скорость пара достаточно велика, капли масла, в конечном счете, уносятся потоком.
Д. Продукты разложения масла. Масло может нагреваться в компрессоре выше температуры разложения. В результате образуется целый ряд продуктов разложения масла: от углерода до смолоподобных веществ. В конечном счете, эти продукты оказываются в теплообменниках. Испаритель это самый холодный компонент системы, в нем жидкости обладают наибольшей вязкостью, поэтому он больше подвержен загрязнению. Особенно опасны в этом отношении новые синтетические масла. Зачастую они являются полярными соединениями, в которых неорганические вещества — образующиеся при пайке окислы, мельчайшие частицы металла из компрессора и т.д,— растворяются лучше, чем в минеральных маслах. Кроме того, некоторые масла — на основе простых эфиров в большей степени, чем полиэфирные, гидролизуются в присутствии воды с образованием загрязняющих и коррозионных продуктов. Для хладагентов, не растворяющих масло, эта проблема стоит острее. Если хладагент растворяет масло, он смывает и его, и, как правило, продукты разложения.
Е. Износ. Твердые частицы, образующиеся при износе компрессора, могут попадать в теплообменники. В испарителях их влияние не является целиком отрицательным, так как они становятся центрами парообразования и увеличивают коэффициент пузырькового кипения.
Ж. осушители. Силикагель это наиболее широко употребляющийся осушитель хладагента. Он поставляется в виде кристаллов, упакованных в патрон фильтра. Если упаковка недостаточно плотная, а фильтр установлен неправильно, то кристаллы силикагеля будут двигаться и истираться, образуя мелкие частицы, выходящие из фильтра.
З. Вода. Теоретически, концентрация воды в хладагенте не должна превышать миллионных долей. На практике это может быть не так. Поршневые компрессоры очень чувствительны к присутствию даже малого количества воды в хладагенте. Винтовые и турбокомпрессоры могут работать при большом содержании воды.
Вода, масло и продукты разложения могут образовать отложения на поверхностях теплообмена, особенно в испарителях, как наиболее холодных компонентах системы. Они также могут вызывать вспенивание хладагента, что ухудшает теплообмен. Вода может попадать в систему с гигроскопичным синтетическим маслом, поглощающим влагу из воздуха.