для чего нужен маслоотделитель в холодильной установке
Принцип работы маслоотделителя холодильной установки
Маслоотделитель холодильной установки
Масло может очень сильно влиять на работу холодильной установки, как улучшая работу системы качественной смазкой механизма компрессора, так и ухудшая работу за счет покрытия испарителя пленкой и создания дополнительного термического сопротивления, что ведет к повышению температуры испарения и повышению нагрузки на компрессор. Для предотвращения негативных эффектов служат специальные устройства, устанавливаемые на линии нагнетания, после выхода хладагента из компрессора которые называются линейные ресиверы или маслоотделители.
Фреоновые и аммиачные хладагенты и их взаимодействие с маслом
Растворимость жидких хладагентов в маслах увеличивается при повышении температуры, а взаимное расположение слоев зависит от плотности. В аммиачных компрессорах используются в основном минеральные масла, благодаря чему масло будет находиться ниже аммиака, в фреоновых, наоборот, слой масла будет находиться выше фреона.
Маслоотделители для фреоновых и аммиачных установок
В аммиачных холодильных установках хладагент (для более эффективного маслоотделения) пропускаются через небольшой слой жидкого аммиака, такой способ называют барботажным, пары смеси аммиака с маслом барботируют через жидкий слой, при этом масло более эффективно конденсируется, эффективно задерживаются даже маленькие капли. Компрессор постоянно подает в ресивер жидкий аммиак, благодаря чему поддерживается весь цикл. Таким образом, улавливание масла увеличивается до 87%. Аммиачные испарители более подвержены образованию масляной пленки, поэтому применение маслоотделителей зачастую является крайне необходимым решением.
В двухступенчатой установке применяется схема с промежуточным сосудом, что позволяет более эффективно отделять и собирать масло, а также равномерно его распределять между компрессорами.
Фреоновые холодильные установки менее подвержены образованию пленки в испарителе, но масло увеличивает вязкость фреона, благодаря чему возрастает сопротивление теплопередачи. В двухступенчатых системах, после каждой ступени компрессора устанавливается маслоотделитель, если компрессор находится ниже испарителя, то масло естественным образом возвращается обратно. Если же компрессор находится выше, то применяются гидравлические затворы, в которых масло накапливается, пока полностью не перекроет сечение, тогда за счет разряжения создаваемого компрессором масло начнет подниматься. Один затвор может поднять масло на высоту до 3 метров, если компрессор находится выше, то такие затворы необходимо устанавливать каждые 3 метра до необходимой высоты.
Наши менеджеры также помогут рассчитать цены на емкостное оборудование и заказать его.
Принцип работы маслоотделителя холодильной установки
Маслоотделители применяются при производстве холодильного оборудования. Линейные ресиверы, маслоотделители, предназначены для отделения масла в холодильной установке, предотвращая повешение температуры испарения и устраняя нагрузку на компрессор. Маслоотделитель устанавливается на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором холодильной установки с холодильным агрегатом, ограниченно растворяющимся в масле.
Виды маслоотделителей
По конструкции маслоотделители разделяют на:
Выход масла из маслоотделителя происходит автоматически через поплавковый клапан. В холодильных установках применяются различные схемы, как с отдельным, так и с общим маслоотделителем. В первом случае каждый компрессор имеет свой маслоотделитель, из которого масло возвращается в компрессор. Во втором случае масло из общего маслоотделителя по трубке подаётся в линию всасывания и затем поступает в компрессор. Если число параллельно работающих компрессоров болеет трёх, если используются компрессора разной производительности или если неизвестно количество возвращаемого масла, то предпочтительнее оказывается система с маслоотделителем и регуляторами уровня масла.
Маслоотделители для фреоновых и аммиачных установок
В аммиачных холодильных установках хладагент пропускается через небольшой слой жидкого аммиака, такой способ называют барботажным, пары смеси аммиака с маслом барботируют через жидкий слой, при этом масло более эффективно конденсируется, эффективно задерживаются даже маленькие капли. Компрессор постоянно подает в ресивер жидкий аммиак, благодаря чему поддерживается весь цикл. Таким образом, улавливание масла увеличивается до 87%. Аммиачные испарители более подвержены образованию масляной пленки, поэтому применение маслоотделителей зачастую является крайне необходимым решением. В двухступенчатой установке применяется схема с промежуточным сосудом, что позволяет более эффективно отделять и собирать масло, а также равномерно его распределять между компрессорами.
Фреоновые холодильные установки менее подвержены образованию пленки в испарителе, но масло увеличивает вязкость фреона, благодаря чему возрастает сопротивление теплопередачи. В двухступенчатых системах, после каждой ступени компрессора устанавливается маслоотделитель, если компрессор находится ниже испарителя, то масло естественным образом возвращается обратно. Если же компрессор находится выше, то применяются гидравлические затворы, в которых масло накапливается, пока полностью не перекроет сечение, тогда за счет разряжения создаваемого компрессором масло начнет подниматься. Один затвор может поднять масло на высоту до 3 метров, если компрессор находится выше, то такие затворы необходимо устанавливать каждые 3 метра до необходимой высоты.
Маслоотделитель для кондиционера или холодильного компрессора. Проблемы и решения
Циркуляция масла в контуре холодильной установки – предмет споров и наиболее часто задаваемый клиентами вопрос при подборе оборудования. О том, как помочь маслу циркулировать правильно, рассказывает Сергей Зеленков, технический директор компании HTS.
Эффекты со знаком плюс и минус
На циркуляцию масла в холодильных установках оказывают влияние несколько факторов, один из которых – взаимная растворимость хладагентов и масла. Положительная сторона взаимной растворимости в том, что она обеспечивает смазку деталей компрессоров и способствует уплотнению динамических функциональных зазоров. Негативной же стороной является снижение кинематической вязкости масла, что уменьшает его смазывающую способность. При этом чем выше процент растворенного хладагента в масле, тем ниже его смазывающая способность.
Каждый тип масла имеет свою характеристику растворимости в зависимости от температуры масла и давления хладагента (рис. 1).
Чем выше давление и ниже температура, тем растворимость фреона в масле выше. Помимо растворимости существует понятие смешиваемости – образование однородной среды из масла и хладагента в жидком состоянии. Для нас интересны, в первую очередь, так называемые разрывы смешиваемости – диапазоны температуры, в которых происходит расслоение (разделение фаз). Разрывы растворимости для масла BSE55 (см. рис. 1) показаны на рис. 2.
По этой причине один из производителей рекомендует для своих компрессоров Copeland максимум 10 пусков в час. Количество пусков и остановок спирального компрессора ограничено только параметрами системы (тепловая нагрузка, температуры в помещении и на улице и т.д.). Минимальный промежуток между пусками зависит только от скорости возврата масла из системы после включения и складывается из времени уноса масла в систему при включении и времени возврата масла из системы и пополнения картера до необходимого уровня. Более частое включение компрессора, скажем, из-за большой тепловой нагрузки на испаритель, может привести к уносу масла из картера и повреждению компрессора.
Из компрессора во фреонопровод
Проследим путь смеси из фреона и масла далее. После компрессора смесь попадает во фреонопровод. При движении рабочего тела по трубопроводу температура пара вследствие теплообмена с окружающей средой понижается, часть парообразного масла конденсируется и движется с потоком фреона в виде мелких капель. Размер частиц масла, унесенных потоком пара хладагента из компрессора, составляет 5–50 мк. Таким образом, масло, транспортируемое потоком рабочего тела по нагнетательному трубопроводу, находится как в виде пара, так и в виде капель – мелких, образовавшихся при конденсации парообразного масла, и более крупных, увлеченных потоком пара из компрессора.
Очевидно, что для нормальной циркуляции масла в системе скорость в трубопроводах необходимо держать минимальной как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания. Для газовых магистралей рекомендуются скорости 6–15 м/с, а для жидкостных не более 1,2 м/с. Разные источники дают разные значения оптимальной скорости движения хладагента, но все сходятся в том, что скорость на газовых магистралях должна быть выше скорости витания, а именно не должна падать ниже 2,5 м/с на горизонтальных участках и 7,5 м/с – на вертикальных.
Ключевая задача при выборе диаметров фреонопроводов – обеспечить циркуляцию масла (количество уносимого масла должно равняться количеству вернувшегося) при допустимых потерях на сопротивление трубопроводов (сопротивление трубопроводов и элементов холодильной установки может значительно снизить ее холодопроизводительность с одновременным повышением энергопотребления).
Для интенсификации возврата масла линии фреонопроводов должны иметь уклоны (газовая магистраль – к конденсатору, жидкостная – к внутреннему блоку), а на вертикальных участках газовых магистралей следует устанавливать маслоподъемные петли. Допускается менять диаметры горизонтальных и вертикальных фреонопроводов.
У систем с переменным расходом хладагента можно встретить сдвоенное исполнение вертикальных участков (рис. 3). Это необходимо, чтобы предотвратить образование масляных пробок при работе с минимальной производительностью, когда скорости потока становится недостаточно для подъема масла.
Рис. 3. Дублирование вертикального участка фреонопровода
При таком исполнении диаметр малой трубы выбирается так, чтобы при минимальной производительности скорость потока в ней не падала ниже 5 м/с, а диаметр большой – так, чтобы при работе на полную мощность скорость в обеих трубах не превышала 20 м/с.
Типы маслоотделителей и их эффективность
Помимо проектных решений, связанных с прокладкой и выбором диаметров фреонопроводов, которые не всегда способны обеспечить нормальную циркуляцию масла, существуют механические способы отделения масла от хладагента. Так, в холодильной технике используются маслоотделители разных конструкций. Они предназначены для улавливания масла, уносимого хладагентом из компрессора, и сглаживания пульсаций нагнетаемого пара хладагента.
Маслоотделители делятся на промывные (барботажные) и инерционные (циклонные, сетчатые, комбинированные). Остановимся на маслоотделителях инерционного и циклонного типа, которые встречаются чаще всего. Они устанавливаются на газовую магистраль между компрессором и конденсатором.
В инерционном маслоотделителе капли масла отделяются за счет резкого изменения скорости и направления потока. Эффективность такого решения, по данным разных производителей, составляет до 80%.
В циклонных маслоотделителях (рис. 4) установлена спиральная пластина. Поток пара поступает на спиральную пластину и закручивается, при этом возникают центробежные силы, под действием которых капли масла отбрасываются к внутренней поверхности маслоотделителя, а затем стекают вниз. Эффективность данного устройства может достигать 99%.
Рис. 4. Циклонный маслоотделитель
Линию возврата масла подключают либо на сторону всасывания, либо через специальный регулятор уровня масла, устанавливающийся вместо смотрового глазка на картере компрессора. Первый вариант используется для компрессоров без смотровых глазков, второй вариант надежнее, но дороже.
При остановке компрессора часть горячего газа может конденсироваться внутри маслоотделителя, так как температура снаружи ниже, чем температура горячего газа. В результате уровень жидкости повысится, открыв тем самым поплавковый клапан, и жидкий хладагент может попасть в картер компрессора. Электронный регулятор позволяет этого избежать, открываясь только тогда, когда уровень масла падает внутри самого компрессора.
Унесенное хладагентом масло при неправильно спроектированных фреоновых магистралях, пройдя весь путь от компрессора до испарителя, может накапливаться в последнем и спровоцировать гидроудар. Избежать этого можно, установив на всасывающий трубопровод отделитель жидкости. Особенно это актуально в системах, где температура испарения и тепловая нагрузка на испаритель меняются в больших пределах, что может привести к заливу компрессора жидким хладагентом. Однако отделители жидкости не используют с зеотропными смесями (R407C), поскольку это может вызвать изменение их состава и увеличение температурного скольжения, а также в установках с функцией pump-down.
Наконец, стоит отметить, что уносимое масло образует тонкую пленку внутри трубопроводов и теплообменников, что препятствует нормальному теплообмену и снижает его интенсивность. Такое снижение наиболее заметно в испарителе, где благодаря низкой температуре масло и хладагент легко разделяются.
Итак, в большинстве случаев обеспечение нормальной циркуляции масла в системе сводится к грамотному проектированию фреоновых трасс. В некоторых случаях требуются добавление специальных устройств и настройка холодильного контура, что позволяет защитить компрессор и гарантирует, что масло не будет накапливаться в застойных зонах, предотвращая неизбежный гидроудар при их опорожнении.
Компания HTS, официальный дистрибьютор оборудования Stulz в России, всегда готова подобрать для своих клиентов оптимальные и надежные системы, основываясь на
многолетнем опыте в решении непростых задач.
Статья опубликована в журнале ИКС, № 2/2020
Принцип работы маслоотделителя холодильной установки
Маслоотделители применяются при производстве холодильного оборудования. Линейные ресиверы, маслоотделители, предназначены для отделения масла в холодильной установке, предотвращая повешение температуры испарения и устраняя нагрузку на компрессор. Маслоотделитель устанавливается на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором холодильной установки с холодильным агрегатом, ограниченно растворяющимся в масле.
По конструкции маслоотделители разделяют на:
Выход масла из маслоотделителя происходит автоматически через поплавковый клапан. В холодильных установках применяются различные схемы, как с отдельным, так и с общим маслоотделителем. В первом случае каждый компрессор имеет свой маслоотделитель, из которого масло возвращается в компрессор. Во втором случае масло из общего маслоотделителя по трубке подаётся в линию всасывания и затем поступает в компрессор. Если число параллельно работающих компрессоров болеет трёх, если используются компрессора разной производительности или если неизвестно количество возвращаемого масла, то предпочтительнее оказывается система с маслоотделителем и регуляторами уровня масла.
Маслоотделители для фреоновых и аммиачных установок
В аммиачных холодильных установках хладагент пропускается через небольшой слой жидкого аммиака, такой способ называют барботажным, пары смеси аммиака с маслом барботируют через жидкий слой, при этом масло более эффективно конденсируется, эффективно задерживаются даже маленькие капли. Компрессор постоянно подает в ресивер жидкий аммиак, благодаря чему поддерживается весь цикл. Таким образом, улавливание масла увеличивается до 87%. Аммиачные испарители более подвержены образованию масляной пленки, поэтому применение маслоотделителей зачастую является крайне необходимым решением. В двухступенчатой установке применяется схема с промежуточным сосудом, что позволяет более эффективно отделять и собирать масло, а также равномерно его распределять между компрессорами.
Фреоновые холодильные установки менее подвержены образованию пленки в испарителе, но масло увеличивает вязкость фреона, благодаря чему возрастает сопротивление теплопередачи. В двухступенчатых системах, после каждой ступени компрессора устанавливается маслоотделитель, если компрессор находится ниже испарителя, то масло естественным образом возвращается обратно. Если же компрессор находится выше, то применяются гидравлические затворы, в которых масло накапливается, пока полностью не перекроет сечение, тогда за счет разряжения создаваемого компрессором масло начнет подниматься. Один затвор может поднять масло на высоту до 3 метров, если компрессор находится выше, то такие затворы необходимо устанавливать каждые 3 метра до необходимой высоты.
Маслоотделитель для компрессора
Устройство маслоотделителей нагнетательного трубопровода показаны на рисунке 24.1. В трубе большого диаметра установлены параллельные экраны и перфорированные перегородки. Пар хладагента со смазкой поступает из нагнетательного трубопровода меньшего диаметра в маслоотделитель, в результате чего скорость пара уменьшается. У капель масла больше кинетическая энергия и, следовательно, они продолжают двигаться к перегородке с большей скоростью. Так как тяжелые капли не могут быстро изменить направление и пройти через отделитель, они оседают на поверхности перегородок, а пар проходит через отверстия. Капли собираются и стекают в основание маслоотделителя, а затем обратно в компрессор через поплавковый регулятор и трубу. В других конструкциях маслоотделителей используется центробежная сила, сокращение скорости пара и изменение направления пара для отделения масла. Каждое устройство также основано на разнице кинетической энергии масла и пара.
При использовании маслоотделителя в системе важно ограничить попадание жидкого хладагента в картер при выключенном компрессоре. Хладагент может конденсироваться в маслоотделителе, если там холоднее, чем в компрессоре или соединительном трубопроводе. Уровень жидкости в отделителе поднимется и откроет поплавковый регулятор, пропуская смесь масла и жидкого хладагента в картер компрессора. Для минимальной конденсации пара хладагента при выключенном компрессоре в отделителе, его необходимо установить возле компрессора в теплом месте. Отделитель необходимо хорошо изолировать для уменьшения теплопередачи в окружающую среду при выключенном компрессоре. Для дальнейшего уменьшения возможности попадания жидкого хладагента из отделителя в картер линия отвода масла должна быть соединена с входным отверстием компрессора, а не картера. Благодаря устройству проходов в компрессоре жидкий хладагент испарится, а не смешается с маслом в картере.
Линию возврата масла необходимо оборудовать электромагнитным клапаном, смотровым стеклом, ручным регулирующим вентилем и ручным стопорным вентилем, как показано на рис. 23.15 в предыдущей главе. Определяя уровень масла через смотровое стекло, ручной регулирующий вентиль поворачивают так, чтобы жидкая смесь из маслоотделителя медленно поступала во входное отверстие при включенном компрессоре. Электромагнитный клапан соединен со стартером двигателя компрессора так, чтобы клапан был открыт, только когда компрессор работает. Это предотвращает перетечку жидкости из отделителя в выключенный компрессор, но разрешает регулировать поток и испарение хладагента во входное отверстие при включенном компрессоре.
Функции маслоотделителя
Основной функцией отделителя масла является удаление масла из потока паров хладагента высокого давления на линии нагнетания и его возврат в компрессор. Маслоотделитель предотвращает повышенный унос масла из картера компрессора и увеличивает эффективность системы посредством снижения интенсивности циркуляции масла в холодильном контуре.
Масло может возвращаться в компрессор напрямую (однокомпрессорные установки) или через систему «маслосборник — регулятор уровня масла» (многокомпрессорные агрегаты).
Отделители масла разных производителей и серий могут значительно отличаться друг от друга по внутренней конструкции и иметь различную эффективность маслоотделения. Кроме того, выпускаются маслоотделители как герметичные, так и разборные.
Стандартные отделители масла
Принцип действия. При входе в маслоотделитель пары хладагента с каплями масла попадают в корпус маслоотделителя, где скорость потока значительно падает. За счет снижения скорости потока значительная часть капель и паров масла оседает в нижней части аппарата. Затем газ проходит через выходной сетчатый фильтр, где происходит окончательное отделение масла от хладагента. В нижней части маслоотделителя находится поплавковый механизм с игольчатым клапаном, который возвращает масло обратно в компрессор.
Циклонные отделители масла
Принцип действия. При входе в маслоотделитель пары хладагента с каплями масла попадают в спиральную часть аппарата. Поток движется по спирали и за счет центробежной силы происходит осаждение капель масла на внутренней поверхности стенок маслоотделителя. По стенкам масло стекает в нижнюю часть аппарата, отделенную от основной части специальным маслоотбойником, который предотвращает повторный унос масла. В нижней части маслоотделителя находится поплавковый механизм с игольчатым клапаном, который возвращает масло обратно в компрессор.
Конструкция маслоотделителя и маслоотбойника предотвращает выброс масла при запуске холодильного компрессора.
Для отделения масла от хладагента применяют различные типы маслоотделителей, эффективность работы которых зависит от условий их использования. Например, степень отделения масла в аппаратах увеличивается с понижением температуры пара, входящего в маслоотделитель. Маслоотделители с фильтрующей насадкой обеспечивают большую степень отделения при меньшей доли масла во входящем в аппарат паре хладагента. Бар-ботажные маслоотделители работают с номинальным значением степени отделения, если высота барботажного слоя в аппарате не менее 0,12 м, а отделенное масло непрерывно удаляется из аппарата.