Способы борьбы с проблемой возврата масла
Четыре процента, это очень много. Есть две вещи, которые мы можем предпринять, чтобы уменьшить эту концентрацию. Во-первых, мы можем увеличить количество отбора скопившейся смазки. Если мы удвоим количество обратного потока до 1 кг/час, а концентрация масла составит 2%, скорость поступления и удаления будет равна 1 кг/час, а процентное содержание будет стабильным на уровне 2%. Или мы можем уменьшить процентное содержание смазки в жидкости, поступающей в испаритель (возможно, установив более эффективный сепаратор). Эти две возможности также предполагают причину недопустимо высоких концентраций в испарителях и остановок чиллеров из-за потери смазки. Первая, это неисправность компрессора (протекающие уплотнительные кольца, отсутствующие заглушки и т.д.) и/или маслоотделителя, которая вызывает необычно и неприемлемо высокие скорости выброса масла. Вторая, это неисправность системы возврата, такая как закупоренные линии, недостаточная производительность насоса или недостаточная разница давлений в приводе для эдуктора. Учитывая вышесказанное, очевидно, что более эффективным улучшением любой системы возврата является снижение скорости поступления масла; т. е. снижение скорости выпуска компрессорного масла и/или повышение эффективности маслоотделителя.
Концентрация масла в испарительном теплообменнике
Если бы вы провели анализ баланса массы масла на работающем затопленном испарителе, как описано выше, путем измерения расхода и концентрации жидкости в нагнетающем трубопроводе и расхода и концентрации масла в обратном трубопроводе, вы все же могли бы экспериментально обнаружить в теплообменнике больше масла, чем вы ожидаете. Последующее повествование предлагает возможное объяснение. Суть его заключается в том, что конструкция самого испарителя и расположение датчика возврата могут оказывать существенное влияние на систему отделения масла в холодильной машине. Это актуально, потому что это может означать, что замена плохо работающей системы возврата одного типа на другую (например, насос с эжектором) не обязательно решит проблему. Так как проблема заключается в том, что точка забора масла не удачно расположена.
Рассмотрим затопленный испаритель
Чаще всего затопленным являются кожухотрубный теплообменник. Теплая вода поступает в трубки с одного конца и выходит в виде охлажденной воды с другого конца. Жидкость хладагента окружает трубки и вводится по трубе в конце корпуса с холодной водой. Жидкий хладагент выводится сепаратором по центру корпуса (или, что еще хуже, с холодного конца через впуск жидкости).
Как указано выше, хладагент, поступающий в теплообменник, содержит 0,2% масла, и хладагент всасывается системой возврата, а концентрация в точке отвода составляет 2%. Количество поступления и удаления одинаковы.
Если бы расход хладагента в испарителе составлял 50 кг/час, можно было бы сделать вывод, что испаритель содержал 1 кг масла. Тем не менее, если бы вы измерили количество масла на концах корпуса, вы могли бы обнаружить, что концентрация составляла 10% на теплом конце и 0,2% на холодном конце. С чего бы это? Ответ заключается в том, что большая часть испарения жидкого хладагента происходит в теплом конце корпуса, где разница температур между водой и хладагентом наибольшая. Гравитация позаботится о том, чтобы смазка отделилось от газа, а жидкий хладагент на холодном конце испарителя испаряется медленно.
Следовательно, будет происходить медленный осевой поток жидкого хладагента от холодного конца корпуса к теплому концу, и он заберет с собой масло, которое не вернется во время работы охладителя. Но это масло не испарится в теплом конце и не будет подхвачено системой возврата, которая поступает из середины корпуса. В дальнейшем, масло начнет концентрироваться в месте, где система возврата не улавливает его. А там, где система возврата действительно забирает жидкость, эта жидкость не будет содержать необходимого количества масла. Это приведет к "накопленному запасу", который может оказаться значительным. Поэтому важно знать, где в испарителе смазка имеет тенденцию концентрироваться, и извлекать возвратную жидкость из этой точки, её расположение зависит от конструкции теплообменника.
Влияние скорости газового потока на возврат масла
Положительное влияние на возврат смазки в компрессор оказывает скорость движения газа во всасывающей магистрали. Подобно ветру, дующему над водоёмом, поток хладагента подхватывает взвесь смазки и переносит её в картер нагнетателя.
В случае горизонтального расположения магистрали и испарителя, скорость перемещающегося фреона превышающая 3 метра в секунду обеспечивает приемлемый возврат компрессорного масла.
Возврат из вертикальных трубопроводов отягощен действием силы гравитации. Эмульсия под действием силы притяжения стремится вниз. Для того чтобы заставить смазку возвращаться в компрессор потребуется скорость 8-10 метров в секунду.
