CHƢƠNG 2 : VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH
1. Vật liệu kỹ thuật lạnh
1.4. Dầu bôi trơn
1.4.1. Nhiệm vụ của dầu bôi trơn
+ Dầu bôi trơn đƣợc sử dụng trong các hệ thống lạnh có máy nén cơ. Nhiệm vụ chủ yếu của dầu bôi trơn là:
- Bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén, các bề mặt ma sát, giảm ma sát và tổn thất do ma sát gây ra. Riêng máy nén và máy dãn nở ơxy khơng có dầu bơi trơn vì khi nén, dầu gây ra cháy nổ và khi dãn nở, nhiệt độ hạ đột ngột và dầu đông cứng lập tức;
- Làm nhiệm vụ tải nhiệt từ các bề mặt ma sát pittông, xilanh, ổ bi, ổ bạc,… ra vỏ máy để tỏa ra môi trƣờng, đảm bảo nhiệt độ ở các vị trí trên khơng q cao;
- Chống rò rỉ các mơi chất cho các cụm bịt kín và đệm kín cổ trục; - Giữ kín các khoang nén trongmáy nén trục vít.
1.4.2. Yêu cầu đối với dầu bôi trơn
+ Dầu bôi trơn nằm trong máy nén do đó dầu tham gia vào vịng tuần hồn mơi chất lạnh, đi qua tất cả các thiết bị chính và phụ của hệ thống. Chính vì vậy, dầu kỹ thuật lạnh có yêu cầu rất khắc khe:
- Có đặc tính chống mài mịn và chống sây sát bề mặt tốt; - Có độ nhớt thích hợp đảm bảo bơi trơn các chi tiết;
- Có độ tinh khiết cao, khơng chứa các thành phần có hại đối với hệ thống lạnh nhƣ: ẩm, axit, lƣu huỳnh không đƣợc hút ẩm;
- Nhiệt độ bốc cháy phải cao, cao hơn nhiều so với nhiệt độ cuối q trình nén;
- Nhiệt độ đơng đặc phải thấp, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ tiết lƣu và ở dàn bay hơi; - Nhiệt độ lƣu động phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi để đảm bảo tuần hồn đƣợc trong hệ thống và có thể hồi dầu dễ dàng về máy nén (nếu dầu hịa tan hồn tồn vào mơi chất lạnh, việc tuần hồn dầu càng dễ dàng);
- Không tạo lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt trong trƣờng hợp này dầu phải hịa tan hồn tồn vào mơi chất;
- Khơng làm giảm nhiệt độ bay hơi, qua đó làm giảm năng suất lạnh, trong trƣờng hợp này dầu khơng đƣợc hịa tan vào mơi chất lạnh;
- Khơng đƣợc dẫn điện, có độ cách điện cao cả ở pha hơi và pha lỏng đặc biệt khi sử dụng cho hệ thống lạnh kín và nửa kín;
- Khơng gây cháy, nổ;
- Khơng phân hủy trong phạm vi nhiệt độ vận hành (thƣờng từ -600C đến 1500C, đặc biệt cho máy lạnh ghép tầng -800C thậm chí -1100C);
- Khơng đƣợc tác dụng với mơi chất lạnh, với các vật liệu chế tạo máy vô cơ và hữu cơ, dây điện, sơn cách điện, dây quấn động cơ, với vật liệu hút ẩm để tạo ra các sản phẩm có hại trong hệ thống lạnh, nhất là có hại cho động cơ và máy nén;
- Tuổi thọ phải cao và bền vững, đặc biệt trong hệ thống lạnh kín, có thể làm việc liên tục từ 20 đến 25 năm ngang với tuổi thọ của lốc tủ lạnh;
- Phải không đƣợc độc hại; - Phải rẻ tiền và dễ kiếm;
+ Trong thực tế, tất nhiên khơng thể tìm đƣợc một loại dầu bơi trơn lý tƣởng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên (các yêu cầu nhiều khi cũng mâu thuẫn nhau), ta chỉ có thể tìm đƣợc các loại dầu cho từng trƣờng hợp ứng dụng cụ thể để phát huy đƣợc các ƣu điểm và khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của nó.
1.4.3. Phân loại dầu bơi trơn
+ Dầu kỹ thuật lạnh có thể chia thành 02 nhóm chính là dầu khống và dầu tổng hợp. Ngồi ra cịn một nhóm phụ nữa là dầu khống có phụ gia tổng hợp.
+ Dầu khống: các loại dầu khống khơng có cơng thức hóa học cố định mà là hỗn
hợp của nhiều thành phần gốc hyđrơcacbon từ dầu mỏ. Hiện nay dầu khống đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống lạnh.
+ Dầu tổng hợp: Dầu tổng hợp đƣợc sản xuất từ các chất khác nhau nhƣ polyclycôl,
các loại este, silicol hoặc các dầu tổng hợp gốc hyđrơcacbon. So với dầu khống, dầu tổng hợp có chất lƣợng bơi trơn tốt hơn khi hỗn hợp với môi chất lạnh, nhiệt độ đơng đặc cũng thấp hơn, sự mài mịn chi tiết thấp hơn nhƣng giá thành cao hơn.
+ Dầu khống có phụ gia tổng hợp: để cải thiện một số tính chất của dầu khống,
ngƣời ta cho thêm vào dầu khoáng một số phụ gia tổng hợp. Trên thực tế có thể sử dụng hỗn hợp dầu khoáng và dầu tổng hợp nhƣng phải rất thận trọng vì có thể hỗn hợp khơng phát huy đƣợc các đặc tính yêu cầu mà lại tăng thêm các nhƣợc điểm. Chính vì vậy, phải tiến hành các thử nghiệm thận trọng trƣớc khi sử dụng.
+ Dầu estelà loại dầu đặc biệt dùng cho các môi chất freon khơng có clo.
1.4.4. Các tính chất cơ bản
+ Độ nhớt: Độ nhớt của dầu bôi trơn là thông số quan trọng nhất, quyết định chất lƣợng của việc bôi trơn, giảm tổn thất do ma sát, giảm mài mòn thiết bị, tăng cƣờng độ kín cho đệm kín cổ trục, các đệm khác. Độ nhớt của dầu giảm đi khi bị mơi chất lạnh hịa tan. Đặc biệt khi nhiệt độ bay hơi thấp cần có tỷ lệ hịa trộn thích hợp để đảm bảo dòng chảy, hồi lƣu đƣợc dầu về máy nén.
+ Khối lƣợng riêng: của dầu lạnh nằm trong khoảng 0,87 ÷ 1,01g/cm3, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và hàm lƣợng cacbuahyđrô thơm.
+ Nhiệt độ đông đặc và nhiệt độ lƣu động: Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ khi dầu đã hóa đặc. Nhiệt độ lƣu động là nhiệt độ mà dầu cịn có khả năng lƣu động trong thiết bị và đƣờng ống, bảo đảm vịng tuần hồn của dầu bơi trơn trong hệ thống. Thƣờng nhiệt độ lƣu động cao hơn nhiệt độ đông đặc 3 ÷ 50C
+ Nhiệt độ bốc cháy: phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm dễ bay hơi trong dầu. Yêu cầu nhiệt độ bốc cháy của dầu khống là 160 ÷ 1800C trở lên.
+ Tính axit của dầu lạnh phải thấp để tránh ăn mòn chi tiết, các hàm lƣợng lƣu huỳnh tự do, các chất cặn nhƣ hắc ín phải nhỏ vì chúng là các thành phần cơ bản làm biến chất, lão hóa và tạo bùn của dầu.
+ Hàm lƣợng nƣớc và tính hút ẩm của dầu: Nƣớc hịa tan ít trong dầu, tuy nhiên dầu lạnh có tính hút ẩm. Tính hút ẩm tăng khi nhiệt độ tăng. Nƣớc có thể hịa tan trong dầu khoáng. Tốc độ hút ẩm của dầu phụ thuộc vào từng loại dầu.
+ Sức căng bề mặt của dầu ảnh hƣởng đến chất lƣợng bôi trơn và chống mài mòn của chúng. Sức căng bề mặt của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ, loại dầu, độ hòa tan, loại môi chất lạnh và quyết định độ nhớt của dầu.
+ Điểm anilin: là nhiệt độ tới hạn của sự hòa tan dầu vào anilin để tạo ra dung dịch đồng nhất. Điểm anilin dùng để định hƣớng đánh giá tính ổn định và sự hịa tan dầu trong mơi chất lạnh.
+ Màu sắc của dầu rất sáng hoặc có màu gián sáng. Căn cứ vào màu sắc có thể đánh giá đƣợc chất lƣợng dầu. Màu của dầu càng tốt chứng tỏ hàm lƣợng hắc ín trong dầu cao.
+ Hình dạng của dầu đặc trƣng cho sự trong suốt hay không trong suốt khi quan sát qua một chiều dày dầu nhất định. Dầu lạnh phải có độ trong suốt cao.
+ Nhiệt dung riêng của các loại dầu lạnh nằm trong khoảng 1,6 ÷ 2,2 kJ/kgK
+ Độ dẫn điện: Đối với các máy lạnh kiểu kín và nửa kín, vì động cơ đƣợc bố trí nằm trong vỏ máy nén nên dầu có độ cách điện cao, điện áp xuyên thủng lớn để đảm bảo động cơ làm việc an toàn.
+ Độ dẫn nhiệt: hệ số dẫn nhiệt của dầu tƣơng đối nhỏ, nằm trong khoảng 0,1 ÷ 0,16W/mK. Trong hệ thống lạnh, hệ số dần nhiệt càng lớn càng thuận lợi cho các quá trình trao đổi nhiệt.