1 第六讲润滑油 《制冷原理与技术》讲义 陈江平 上海交通大学制冷研究所 一、润滑油的作用 润滑压缩机的各运动部件，减少摩擦和磨损， 起冷却作用，将运动部件保持较低温度，以提 高效率。 利用油的粘度，使运动部件间形成油膜，维持 制冷循环高低压力，起密封作用，如螺杆压缩 机的转子之间，转子与机体之间的间隙的油膜 可减少压缩机的泄漏。 冲走摩擦处的杂质，缓冲机器振动。 此外，在螺杆压缩机中可利用润滑油的油压差 推移滑阀，调节压缩机的制冷量。 二、制冷系统对润滑油的要求 制冷循 环 所要求的特性理由 压缩机 ↓ 冷凝器 ↓ 膨胀阀 ↓ 蒸发器 热稳定性、化学稳定性好 润滑性能好 削泡性好 同制冷剂分离性好 与绝缘材料和密封材料的 适应性好 防止阀片积碳 防止各部分磨损 防止因压力变动而导致起泡 防止伴随制冷剂蒸发的振动和噪声 ；油尽可能不要进入循环内 防止绝缘和密封失效 无石蜡分离 不含水 防止脏堵 冰堵 同制冷剂的相溶性好 不含水 低温流动性好 改善回油，提高冷却效率 防止制冷剂加水分解 改善回油 三、润滑油在制冷系统中的状态 润 滑 油 在 制 冷 系 统 中 的 状 态 2 半封闭活塞式压缩机的油系统 2 四、润滑油的性质 润滑油在物性方面的重要指标有：粘度、 与制冷剂的互溶性、流动点、絮状凝固点、 水的溶解性、空气的溶解性、挥发性、发 泡性等。润滑油的化学特性的重要指标有： 摩擦面的油膜形成能力、热稳定性、化学 稳定性、混合物与添加剂等的影响。 GB/T16630-1996规定润滑油的主要质量指 标,其中粘度和凝固点是润滑油的两个重要 指标。 1、粘度 润滑油粘度值随温度、压力、 和制冷剂溶解度而变化。 润滑油不仅必须具有一定 的粘度，而且希望粘度 随温度的变化(又称粘温 特性)尽量小。 一般情况下，低温、冷冻 范围工作的制冷系统使用 低粘度的润滑油，空调、 高温范围工作的制冷系统 使用的润滑油使用高粘度 的润滑油。有时也使用添 加剂降低润滑油的粘度随 温度的波动。应当注意， 当润滑油中溶有制冷剂后， 其粘度急剧降低。 2、润滑油与制冷剂的互溶性 润滑 油在 制冷 剂中 的溶 解度 随温 度和 压力 变化 润滑油与制冷剂的互溶性2 制冷 剂与 不同 的润 滑油 的溶 解特 性差 异很 大 3、低温特性 ? 流动点和絮状凝固点 表示润滑油在低温环中的流动性特 征的指标是用 流动点 。 制冷用润滑油希望流动点达到-60℃以下。但一般润滑油 的流动点均在-45℃以上，这是因为当油中溶解了制冷剂 时，在低于-60℃时仍具有流动性。但应注意，当制冷剂 的溶解量处于临界溶解温度以下时，油便分成两层，油 的粘度急剧增加。R12无论在任何溶解量内都不会出现两 层分离，而R22和R502都表现出分离现象，特别时R502 ， 在常温下就会有这种分离现象。 在石蜡型冷冻机油中，低温下石蜡分离时引起过滤网和 膨胀阀（或毛细管）堵塞，妨碍制冷剂流动，因此， 絮 状凝固点 也和流动点一样，低一点为好。 4、热稳定性和化学稳定性 在高温下,油分解产生积碳,妨碍阀片运动,也使制冷效率降低. 闪点 和燃 点是润滑油的热稳 定性指标. 闪点 是在规定的条件下加 热润滑油所逸出的蒸气和空气组成的混合物与 火焰接触,发生瞬间闪火时的最低温度.而 燃点 是在规定的条件下加热润滑油所逸出的蒸气和 空气组成的混合物与火焰接触, 点燃并持续燃烧 至规定时间(5秒)所需的最低温度. 燃点比闪点 高. 在制冷机中形成制冷剂-润滑油- 金属的共存系统, 高温时润滑油易 发生化学反应产生腐蚀性酸, 而润滑油的缓慢劣化易生成弱酸. 对其 的评价采用抗腐蚀性,酸碱性表示. 3 Com- pressor type Hydrocarbons 1) (e.g. R 290 R 600a) Ammonia NH 3 2) FCKW, HFCKW (e.g. R 12, R 22) FKW, HFKW 3) (e.g. R 134a, R 404a) Drop In (e.g. R 402A, R 403A) Hermetic compressors (e.g. piston compressors) MO AB ISO VG 15-32 -- MO AB (MO/AB) ISO VG 15-32 POE ISO VG 10-32 MO/AB ISO VG 32 Open piston compressors MO AB PAO ISO VG 46-100 MO AB PAO, PAG ISO VG 32- 68 MO AB MO/AB ISO VG 32-68 POE ISO VG 32-68 MO/AB ISO VG 32-68 Semi hermetic compressors MO AB PAO ISO VG 46-100 -- MO AB MO/AB ISO VG 32-68 POE ISO VG 32-68 MO/AB ISO VG 32-68 Scroll compressors MO AB ISO VG 46-100 -- MO AB ISO VG 32-68 POE ISO VG 32-68 MO/AB ISO VG 32-68 Screw compressors MO AB PAO, PAG ISO VG 68-220 MO AB PAO, PAG ISO VG 32- 68 MO AB ISO VG 68- 150 POE ISO VG 100- 150 MO/AB ISO VG 68 Turbo compressors MO PAO, PAG ISO VG 68-100 4) MO ISO VG 68- 100 POE ISO VG 68- 150 MO/AB ISO VG 68 五 润 滑 油 选 用 MO = Mineral Oil; AB = Alkylbenzene; MO/AB = Mineral oil-alkylbenzene-mixture; PAO = Polyalphaolefin; PAG = Polyalkylenglycol; POE = Polyol ester 1) PAG-lubricants are partly soluble with hydrocarbons (low viscosity reduction), MO, AB and PAO are highly soluble with hydrocarbons (high viscosity reduction) 2) MO, AB and PAO are not soluble with ammonia, PAG is (partly) soluble with ammonia, ISO VG 68 is used in piston compressors, up to ISO VG 220 is used in screw compressors, please use PAG compatible components, PAG is hygroscopic 3) PAG-lubricants are used in R 134a air conditioning systems of cars and trucks, POE and PAG lubricants are hygroscopic 4) normally oil-free Chlorine-free refrigerants and refrigerator oils ASHRAE Name Trade Name Chemical name / formula Refrigerator oil * R 134a Diverse CH 2 FCF 3 POE, PAG R 507 Solkane 507, AZ 50 R 125/R 143a POE R 404 A Diverse R 125/R 143a/ R 134a POE R 407 C Diverse R 32/R 125/ R 134a POE R 410 A Solkane 410, AZ 20 R 32/R 125 POE R 600a/R 290 Isobutane/propane C 4 H 10 / C 3 H 8 MO / AB R 717 Ammonia NH 3 MO / PAO / AB R 744 Carbon dioxide CO 2 Synth. Oil 1) 六、各种制冷剂使用的油 Drop-in refrigerants and refrigerator oils ASHRAE Name Trade Name Chemical name / formula Refrigerator oil * R 22 Diverse CHClF 2 MO / AB R 401 A MP 39 R 22/R 152a/ R 124 MO / AB R 401 B MP 66 R 22/R 152a/ R 124 MO / AB R 402 A/B HP 80/81 R 22/R 125/ R 290 MO / AB R 403 A/B 69 S/L R 22/R 218/ R 290 MO / AB R 408 A FX 10 R 22/R 143a/ R 125 MO / AB * AB = Alkylbenzene Oil; MO = Mineral Oil; PAG = Polyalkylenglycol; PAO = Polyalphaolefines; POE = Polyolester Oil 1) Development products; POE, PAG, ... 各种制冷剂使用的油2 润滑油存在对传热 的影响 . L TT kA dx dT kAQ L,T , T cond 21 2 0 1 ? =?= ∫  The Concept of Thermal Resistance R V I = kA L T Q ? =  kA L R thermal = One wall of a house as shown has a thickness of 0.30 m and a surface area of 11 m 2 . The wall is constructed a material (brick) that has a thermal conductivity of 0.55 W/m.K. the outside temperature is -10 o C, while the house temperature is kept at 22 o C. The convection heat-transfer coefficient is estimated to be h 2 = 21 W/m 2 .k in the outside and h 1 = 7 W/m 2 .K in the inside. Calculate the rate of heat transfer through the wall, as well as the surface temperature at either side of the wall. Thermal Resistance Example 4 Conduction through Hollow Cylinders () kL r r ln TT Q TTkL r r lnQ dTkL r dr Q i o oi cond oi i o cond o T i T o r i r cond π π π 2 2 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? =? ?= ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?= ∫∫    (). dr dT rLkQ cond π2?= . dx dT kAQ cond ?=  kL r r ln R i o π2 ? ? ? ? ? ? ? ? = Velocity and Temperature Boundary Layers Velocity Boundary Layer—is developed in the fluid next to the solid surface. The fluid velocity is zero at the surface and increases to the bulk fluid velocity u ∞ . Temperature Boundary Layer—also develops next to the surface, where the temperature at the fluid varies from T w to T ∞ .