روغن کاری کمپرسور و جداسازی روغن از مبرد

خواص
براي تامين شرايط لازم در سيستم تبريد ، روغن خوب بايد شرايط زير را دارا باشد:
1 -خواص روغنكاري كافي در درجه حرارتهاي بالا را دارا بوده ودر درجه حرارتهاي پائين از سيليت كافي برخوردار باشد .
2 -نقطه ريزش آن در حد كافي پائين باشد تا در هر نقطه اي از سيستم جريان پيدا كند .
3 -در هنگام تماس با سطوح داغ موجود در سيستم از خود كربن برجا نگذارد .
4 -در هنگام مجاورت با سطوحي كه درجه حرارت پائين دارند ، از خود ماده مومي شكل برجا نگذارد .
5 -اسيد خورنده نداشته و يا به مقدار كم همراه داشته باشد.
6 -مقاومت آن در مقابل هدايت الكتريسيته زياد باشد .
7 -نقاط شعله موقت واشتعال بالا كه نشانه اختلاط مناسب است ، داشته باشد .
8 -در حضور اكسيژن پايدار باشد .
9 -تركيبات گوگردي نداشته باشد .
10 -رطوبت نداشته باشد
11 -رنگ روشني كه نشانه تصفيه مناسب داشته باشد .
از انجا كه روغنهاي مصرفي در كمپروسورهاي تبريد محصولات خاصي هستند ، الزاماتي جدا از روغنهاي معمولي دارند . تاكيد اين فصل بر روغنهاي است كه در سيستم هاي تبريد بكار برده ميشوند وبه نكات مربوط به روغنها در حالت كلي توجه نشده است .
مشخصات روغن مورد استفاده در سيسشتم تبريد ( الزاما" به ترتيب اهميت مرتبت نشده اند)
عبارتند از:
1 –ويسكوزيته 2- نقطه ريزش
3 –كربنيزاسيون 4 -نقطه تجمع موم
5 -خنثي سازي 6- توان دي الكتريك
7 -نقطه شعله موقت -8 نقطه اشتعال
9 -پايداري اكسيداسيون 10- تمايل به خورندگي
11 -محتوي رطوبتي 12 -رنگ
ويسكوزيته
ويسكوزيته يا ضريب اصطكاك داخلي خاصيتي از مايع است كه باعث مقاومت آن در مقابل جاري شدن مي شود . اين پارامتر نشان دهنده مقدار غلظت روغن مي باشد .
هدف از كاربرد روغن ، روغنكاري ياتاقانها يا سطوحي كه با هم در تماس بوده و اصطكاك دارند ، مي باشند . اگر روغن رقيق باشد ، بين سطوح در حال سايش باقي نمانده واز بين انها خارج شده ، توليد فيلم محافظ نمي كند. از طرفي اگر روغن خيلي غليظ باشد ، باعث كشش وافت توان مي شود . بعلاوه ممكن است چنين روغني قادر به جريان يافتن بين سطوح يا طاقانها يا سطوحي كه روي هم ماليده مي شوند ، نباشد.
افت اصطكاكي f در شكل 12 به صورت تابعي از ويسكوزيته z سرعت دورانn در واحد زمان وبار p در واحد سطح نشان داده شده است.
ويسكوزيته معمولا"بر حسب see سنجيده مي شود .تحت شرايط درجه حرارت استاندارد ، روغن از ميان يك اريفيس كه بدقت كاليبره شده ، به مقدار حجمي معين عبور داده مي شود . تعداد ثانيه هاي لازم براي عبور اين حجم از روغن ويسكوزيته روغن برحسبsee را مشخص مي سازد . هر چه ويسكوزيته بيشتر باشد ، تعداد ثانيه هائي كه نشان دهنده زمان عبور از سوراخ مزبور مي باشد بيشتر مي شود . بعبارت ديگر هر چه ويسكوزيته زيادتر باشد ، روغن غليظ تر خواهد بود .
ويسكوزيته تحت تاثير در جه حرارت قرار مي گيرد در نتيجه اين مشخصه در مورد روغنهاي تبريد مهم است . با كاهش درجه حرارت ، ويسكوزيته افزايش مي يابد ويا بعبارت ديگر در درجه حرارت پايين تر روغن غليظ تر مي گردد. در مواردي كه به درجه حرارتهاي پائين نياز داريم ، غلظت روغن ومقاومت افزايش يافته آن در مقابل جريان يافتن ، مسئله ساز خواهد بود وقتي كه درجه حرارت تبخير كننده پائين مي آيد روغن ممكن است در تبخير كننده بماند ودر نتيجه انتقال حرارت كاهش يافته و روغن كاري كمپرسور نيز ممكن است به گونه اي نا مناسب انجام گيرد .
در درجه حرارتهاي بالا ممكن است روغن رقيق شده ويا ويسكوزيته آن كاهش يابد . گرم كارتل كمپرسور نيز مي تواند باعث رقت روغن شده وخواص مورد نظر آن از ميان برود . روغن تبريد بايد خواص لازم براي انجام روغنكاري در درجه حرارتهاي بالا را داشته وبتواند در درجه حرارت پايين جريان يابد . در عين حال روغن تبريد بايد بنحوي انتخاب شود كه تاحد ممكن ويسكوزيته پايين داشته باشد وبتواند اعمال لازم را انجام دهد .
همچنين ويسكوزيته تحت تاثير قابليت اختلاط روغن ومبرد قرار ميگيرد . قابليت اختلاطروغن ومبرده، تقريبا"از صفر (بامبرد 717،آمونياك( شروع وبه اختلاط كامل ( برخي از هيدروكربورهاي هالوژنه مانند مبرد 12) مي رسد .
مبرد 717تقريبا" هيچ اثري بر ويسكوزيته يك روغن پالايش يافته خوب ندارد وچون قابل اختلاط با روغن نيست ، روغن رقيق نشده و تغييري در ويسكوزيته بوجود نمي آيد .
در صورتي كه مبردي قابل اختلاط باشد ، نظير مبرد 12 با روغن مخلوط شده و آن را رقيق مي كند . در اين حالت بايد روغنكاري توسط اين مخلوط انجام شود . در اين موارد اختلاط باعث كاهش ويسكوزيته روغن مي شود.
وقتي كه روغن ومبردها غير قابل امتزاج باشند ، همراه با مبرد به درون سيستم مي رود وبرگرداندن روغن به كمپرسور ضروري است . پايين نگه داشتن سرعت گاز ، برگشت مناسب روغن را تضمين مي كند . وقتي كه كاملا" قابل اختلاط با روغن به سادگي همراه با مبرد به كمپرسور برگشت كند .تفكيك روغن در يك سرد كننده مرطوب ، استفاده از يك خط تخليه روغن از انتهاي سرد كننده به حلقه مكش را الزامي مي كند . چون روغن سبك تر از مبرد 22 بوده وروي سطح مبرد مايع شناور مي گردد ، ايجاد يك خط تخليه روغن كمكي از پهلوي سرد كننده نيز ضروري است .
نقطه ريزش
نقطه ريزش يك روغن ، درجه حرارتي است كه در آن جريان روغن متوقف مي گردد. تعيين نقطه ريزش ساده مي باشد . با استفاده از دستگاه نشان داده شده اين كار را مي توان انجام داد.همراه با تمام مبردها مقداري روغن به تبخير كننده مي رود كه با وجود اينكه مقدار كم است ، بايد به كمپرسور برگشت كند. براي آنكه روغن برگشت كند بايد بتواند در تمام سيستم جريان يابد.
نقطه ريزش روغنها براي كاربرد هايي كه در آنها مبردهاي غير قابل اختلاط يا كم اختلاط مورد استفاده قرار مي گيرند ، بسيار مهم است . بنظر مي رسد براي مبردهاي قابل اختلاط ويسكوزيته مخلوط مبرد – روغن مهمتر باشد .
كربنيزاسيون
تمام روغنهاي تبريد بوسيله حرارت تجزيه مي شوند ودر صورت وقوع چنين پديده اي باقيمانده اي كربني بجا مي ماند.
خواص كربنيزاسيون يك روغن بوسيله اندازه گيري مقدار كربن كنرادسون تعيين مي شود . براي مشخص كردن اين عدد مقداري از روغن را حرارت داده و تجزيه مي كنند. اين عمل آنقدر ادامه مي يابد كه فقط كربن باقي بماند . نسبت وزن كربن باقيمانده به وزن نمونه اوليه ، مقدار كربن كنرادسون را مشخص مي سازد .
سطوح داغ درسيستم تبريد گاهي باعث تجزيه روغن مي شوند . كربن باقي مانده از روغمنهاي پايه پارافين سخت وچسبنده است .
از روغنهاي پايه نفتني يك لايه كربني نرم وسبك باقي مي ماند كه نوعي آلودگي به حساب مي آيد ، ولي اثر تخريبي كربن سخت را ندارد . گرچه هيچ نوع باقيمانده كربني مطلوب نمي باشد ولي دلايلي مشاهده مي شود كه حاكي از وجود نوعي ارتباط ميان تفكيك روغن ،كربنيزاسيون وپوشاندن سطح نوار مسي يا لايه كربن است .
يك روغن خوب نبايد در هنگام تماس با سطوح داغ موجود در سيستم در طي عمليات معمولي توليد كربن روي اين سطوح كند . يك روغن تبريد در عمل بايستي مقدار كربن كنرادسون پائين داشته باشد .
نقطه تجمع موم
تمام روغنهاي تبريد محتواي مقدار ي موم مي باشند كه البته مقدرا اين موم متفاوت است . وقتي كه در جه حرارت روغن كاهش مي يابد ، از حلاليت موم نيز كاسته مي شود. وقتي كه مقدار موم بيشتر از حدي است كه روغن مي تواند در خود نگه دارد ، مقداري از آن جدا شده وته نشين مي گردد .
روشي كه براي تمايلات تشكيل موم يك روغن بكار مي رود ، آزمايش تجمع موم است . مخلوطي متشكل از 10% روغن و90 % مبرد 12 در يك ظرف تميز سرد مي شود . اين سرد كردن تا هنگامي تا هنگامي كه موم شروع به جدا شدن كرده ومخلوط تيره رنگ شود ، ادامه مي يابد . با تداوم عمل ، ذرات موم شكل مي گيرند . درجه حرارتي كه در آن اين ذرات براي اولين بار با چشم غير مسلح ديده مي شوند نقطه تجمع ناميده مي شود . موم آزادي كه در هنگام سرد شدن روغن بوجود بوجود مي آيد مي تواند باعث مسدود شدن دهانه ها در وسايل اندازه گيري شده وجريان متوقف كنند. اين موم معمولا" در قسمتهاي سردتر سيستم نظير تبخير كننده ولوازم اندازه گيري ، جدا شده و روي هم جمع مي گردد. وجود موم در تبخير كننده باعث كاهش انتقال حرارت ودر لوازم اندازه گيري سبب انسداد مسير مي شود.
يك روغن تبريد خوب بايد در هنگام تماس با سطوح سرد سيستم تبريد توليد موم آزاد نكند .
تقريبا" تمام روغن هاي تبريد مقداري تمايلات اسيدي دارند و تقريبا" تمامي آنها داراي تر كيبات نا مشخصي موسوم به اسيدهاي آلي مي باشند . معمولا" اين مواد مضر نيستند و نبايد آنها را با اسيدهاي معدني كه مضر مي باشند ، اشتباه كرد . عدد خنثي سازي اندازه اي از مقدار اسيدهاي معدني است و بوسيله تعيين مقدار سيال آزمايشي كه بايد به روغن اضافه شود تا به شرايط خنثي برسد ، مشخص مي شود .عدد خنثي سازي كم نشاندهنده مقدار كم اسيد موجود در روغن است .پالايش نا مناسب ممكن است باعث باقيماندن مقدار بيشتري اسيد خورنده در روغن شود.
عدد خنثي سازي كوچك نشان دهنده محتوي اسيدي كم است . اين اسيدها مي توانند خوردگي قسمتهاي داخلي سيستم را به همراه داشته باشند و يا باعايق موتور با ديگر مواد واكنش كرده ، توليد لجن كنند كه نهايتا" مي تواند منجر به توقف كامل سيستم گردد . بنابراين عدد خنثي سازي پايين براي روغنهاي تبريد بسيار مطلوب مي باشد .
توان دي الكتريك
توان دي الكتريك شاخصي از مقاومت يك روغن در مقابل عبور جريان الكتريكي است وبر حسب كيلو وات .تعيين مي گردد .
قطبهاي اين دستگاه به اندازه مقدراي تعيين شده از قبل از يكديگر فاصله دارند ودرون روغن غوطه ور مي باشند . اين قطبها بنحوي قرار گر فته اند كه الكتريسته از ميان روغن از يك قطب به قطب ديگر جريان يابد . مقدار كيلو وات لازم براي اين كه جرقه اي از يك قطب پس از طي فاصله موجود به يك قطب ديگر برود ، مقدار توان دي الكتريك دارند . توان دي الكتريك يك عامل مهمي بشمار مي آيد ، زيرا اين عدد شاخصي از ناخالصي ها ي موجود در روغن نيز مي باشد . اگر روغني عار ي از مواد خارجي باشد ، مقاومت بسيار زيادي در مقابل جريان الكتريكي از خود نشان مي دهد . در صورتي كه كه روغن حاوي مواد خارجي باشد ، مقاومت آن در مقابل جريان الكتريك كم خواهد بود .
وجود موادخارجي در سيستم تبريد دليل كافي جهت ارزشمند بودن چنين آزمايشي را ارائه مي دهد . در موتورهاي بسته به روغنهاي تبريد با توان دي الكتريك بالا نياز داريم ، زيرا در صورت كم بودن اين مقدار ممكن است در موتور اتصال كوتاه بوجود آيد .
نقطه شعله موقت ونقطه اشتعال
نقطه شعله موقت يك روغن درجه حرارتي است كه در آن بخار روغن در مجاورت شعله بوجود مي آيد . نقطه اشتعال درجه حرارتي است كه در آن درجه حرارت روغن به سوختن خود ادامه مي دهد .
در دستگاه روغن بوسيله شعله كوچكي در سطح بالاي آن گرم ميشود . وقتي كه درخششي از شعله در همان نقطه از سطح مشاهده گردد ، به نقطه شعله موقت رسيده ايم . حرارت دادن به روغن ادمه مي يابد تا هنگامي كه روغن مشتعل شده وبه سوختن ادا مه دهد. اين نقطه ، نقطه اشتعال است .
نقطه شعله موقت يك روغن تبريد خوب بيش از f 300 مي باشد ودرجه حرارتهايي كه در سيستم تبريد بوجود مي آيند بندرت به اين حد مي رسند . آزمايش تعيين نقاط شعله موقت واشتعال بسيار مهم هستند زيرا وسيله اي مناسب جهت شناسايي تركيبات نا مرغوب مي باشد . ممكن است ويسكوزيته كم بدست آورد . در اين صورت ويسكوزيته مخلوط نشان دهنده روغني مرغوب است در حالي كه روغن با ويسكوزيته كن نامرغوب بوده وتحت شرايط نرمال تجزيه مي شود . خوشبختانه مي توان از بروز چنين مشكلي با استفاده از آزمايش نقطه شعله موقت ونقطه اشتعال كه نشان دهنده نا مرغوبيت روغن با ويسكوزيته پائين است، جلوگيري نمود .
پايداري اكسيداسيون
پايدار اكسيداسيون توانايي يك روغن تبريد براي حفظ پايداري اكسيداسيون مورد استفاده قرار مي گيرد .
روغني در حالي كه در مجاورت اكسيژن در يك ظرف قرار گرفته است تا در درجه حرارت بالا براي مدتي طولاني گرم مي شود . مواد جامدي كه در ظرف تشكيل شده وزن وبعنوان عدد اكسيد اسيون گزارش مي شود . هوايي كه وارد يك سيستم مي شود ، عموما" مقداري رطوبت نيز بهمراه دارد . تركيب رطوبت ، هوا ، روغن تبريد و در جه حرارت اسيدي توليد مي كند كه لجن بوجود مي آورد .اگر روغن داراي عدد اكسيداسيون پائين باشد تبديل روغن به اسيد و لجن كاملا" آهسته صورت خواهد گرفت .
خورندگي
تمايل روغن تبريد به خوردگي بوسيله آزمايش خوردگي نوار مسي تعيين مي شود . اين آزمايش براي نشان دادن و تشخيص در صد تركيبات گوگردي نا مطلوب در روغن تبريد مورد توجه قرار گرفته است .
نوار سيقلي از مس درون نمونه روغن در لوله آزمايش غوطه ور مي شود و مجموعه لوله آزمايش ، نوار مسي و نمونه روغن در دماي f200 قرار مي گيرد پس از حدود 3 ساعت ، نوار مسي بيرون آورده مي شود وپس از زدودن روغن روي آن ، بوسيله حلال تميز شده واز جهت تغيير رنگ امتحان مي شود ؛اگر تيغه مسي مخدوش يا كدر شده باشد ، در روغن گوگرد وجود دارد . روغنهايي كه خوب پالايش شده باشند بندرت باعث كدورت زياد نوار مسي در اين آزمايش مي شوند . يك روغن تبريد خوب بايد در آزمايش خوردگي نوار مسي امتياز منفي بگيرد . در غير اينصورت در روغن گوگرد به شكل روغن خورنده وجود دارد . گوگرد به تنهاي دشمن مرده سيستم تبريد است ولي در حضور رطوبت اسيد سولفورو تشكيل مي شود كه يكي از خورنده ترين تركيبات موجود مي باشد . گرچه اسيد سولفورو بلافاصله به لجن تبديل مي گردد ولي مي تواند تا حد زيادي مشكلات مكانيكي بوجود مي آورد .
محتواي رطوبت
رطوبت به هر حال يكي از دشمنان سيستم تبريد است . رطوبت به ايجاد يك لايه كربني روي سطوح ،توليد لجن واسيد كمك مي كند ودر عين حال مي تواند باعث انجماد گردد هيچ روغن تبريدي نبايد محتوي رطوبت در حدي باشد كه روي سيستم تبريد اثر بگذارد.
رنگ
رنگ يك روغن تبريد بوسيله مقداري عددي مشخص مي شود كه بر مبناي مقايسه رنگ رو با رنگهاي استاندارد تعيين شده است . اين كار بوسيله رنگ سنج نشان داده شده در شكل انجام مي شود .
رنگ روغن يك تبريد خوب بايد روشن باشد ولي نه به رنگ آب . پالايش پيوسته رو منجر به بروز رنگي مانند آب در آن مي شود و در عين حال كيفيت ديگر را نيز تضعيف مي كرد روغنهاي كه بطور مناسب پالايش نشده باشند نيز محتوي هيدروكربور اشباع نشده هستند باعث تيرگي وتغيير وتغير رنگ روغن مي شوند . عقيده بر اين است كه اين اجزا بعنوان حلال مس اثر مي كنند . بنابراين هدف از پالايش روغن بايد اين باشد كه اين هيدروكربورها به مقدار كافي حذف شوند ، اما نه تا حد كافي كه به كيفيات مورد نظر در روغنكاري لطمه وارد شود.
روشهاي روغن كاري كمپرسور:
روش های روغنکاری بسته به نوع و اندازه ی کمپرسور و کاری تولید کننده، تا اندازه ای متفاوت می باشد. روش های روغنکاری را می توان به دو گروه تقسیم بندی نمود:
1Splash روش پاششی:
2Force: روش فشاری
هرچند روغنکاری تحت فشار در کمپرسورهای خیلی کوچک نیزبه چشم می خورد، به طورکلی روغنکاری کمپرسورهای کوچک و ایستاده تا توان ورودی ده کیلو وات به صورت پاششی می باشد. در توان های بالاتر، از بعضی از انواع روغنکاری های فشاری استفاده می کنند. در کمپرسورهای تک سیلندر اغلب ترکیبی از هر دو روش دیده می شود.
در روش پاششیSplash کارتر تا سطح پایینی یاتاقان اصلی میل لنگ با روغن پر می شود. با چرخش میل لنگ، شاتون و لنگ در روغن فرو می روند و باعث پرتاب روغن به دیواره ی سیلندر، یاتاقان ها و سایر سطوح اصطکاکی می شوند. در بعضی موارد برای اینکه روغن به یاتاقان گژن پین ها برسد، شاتون ها را سوراخکاری می کنند. بدیهی است که در این روش فقط از یک نوع روغن برای روانکاری تمامی قسمت های مورد نظر در کمپرسور استفاده می شود.
در روش روغنکاری فشاری، روغن تحت فشار برای روغنکاری سطوح اصطکاکی مختلف به لوله های روغن و یا مجراهای روغن میل لنگ و شاتون، تغذیه شده و پس از انجام روانکاری، در اثر ثقل به کارتر می ریزد. در این روش روغن به وسیله ی پمپ کوچکی که در کارتر و معمولا ً در انتهای میل لنگ قرار می گیرد، تحت فشار جریان می یابد.
به منظور جلوگیری از ورود مواد خارجی به پمپ یا یاتاقان ها همواره در ورودی مکش پمپ روغن، صافی هایی قرار داده می شود. در سیستم های فشاری برای جلوگیری از امکان انسداد لوله
های روغن بدلیل وجود لجن ، وجود فیلتر روغن بسیار ارزشمند است.
در بعضی از کمپرسورهای بزرگ، سیلندرها بوسیله ی پمپ های مکانیکی که در بیرون از کارتر قرار گرفته اند، به صورت فشاری روغنکاری می شوند. در این صورت سیستم روغنکاری سیلندرها
کاملا ً مستقل از سیستم روغنکاری فشاری داخلی خواهد بود. مزیت مهم این نوع روغنکاری در این است که می توان برای روغنکاری قطعات متحرک داخلی، درون کارتر از یک نوع روغن مناسب آن استفاده کرد و در کنار آن برحسب شرایط مورد نیاز در سیلندر نظیر سازگاری با گاز مورد تراکم ، پایداری در مقابل درجهحرارت، پایداری در مقابل فرسایش و ... می توان روغن مناسب برای روانکاری سیلندر را انتخاب نمود.
آنچه که مهم است این است که روغن بکار برده شده برای روانکاری سیلندر همراه با گاز متراکم شده از کمپرسور خارج شده و غیر قابل بازیابی است. در مواردی که نسبت گاز به روغن بکار برده شده مهم بوده و یا مقدار روغن نباید از حدی تجاوز نماید،
می توان از سیستم جداسازی روغن از گازOil Separator برای بازیابی بخش اعظمی از روغن مخلوط با گاز متراکم شده استفاده کرد. با این روش می توان غلظت روغن در گاز خروجی راپ پ م 5-3 کاهش داد.
کمپرسورهای پیستونی فاقد روغن :
منظور از کمپرسورهای خشک یا فاقد روغنDry or Oil Free، عدم بکارگیری از هر نوع روغن در کمپرسور نیست؛ چراکه به هرحال قسمت های متعددی از کمپرسور نظیر یاتاقان ها، شاتون، بوش ها، دنده ها و ... تحت هر شرایطی باید روغنکاری شده و لذا منظور از کمپرسورهای فاقد روغن (یا خشک)عدم بکارگیری روغن بطور مطلق در کمپرسور نیست؛ بلکه هدف عدم حضور
روغن در محفظه تراکم بوده تا گاز مورد تراکم با روغن مخلوط نشود، چراکه در بسیاری از موارد حضور روغن در گاز مورد تراکم چندان مطلوب نبوده و در موارد خاصی می تواند بسیار خطرناک باشد (نظیر واحدهای تولید اکسیژن که حضور روغن به میزان کم می تواند موجب بروز انفجار در واحد گردد).
امروزه در کمپرسورهای پیستونی فاقد روغن از رینگ هایی با خاصیت خود روانکاری و مقاومت سایشی خوب استفاده می کنند. برای این منظور ترکیباتی نظیر گرافیت، تفلنPTFC آغشته به گرافیت، کربن با الیاف شیشه Fiber Glass و ... بکار می روند.
این رینگ ها در مقایسه با رینگ های فلزی که در کمپرسورهای روغنکاری شونده بکار برده می شوند دارای عمر مفید کمتری هستند.
موارد مورد توجه در مورد سيستم روانكاري كمپرسور:
.بازبینی منظم فشار و دما هنگام کار دست. بازبینی منظم فشار و دما هنگام خاموشی دستگاهها هر ۶ ماه یک بار بازرسی سطح روغن هنگام خاموشی دستگاه تعویض روغن در صورت کثیف شدن روغن تمیز کردن صافی روغن در هنگام تعویض کردن روغن در صورت لزوم.
موارد زیر رابايد در هنگام روانكاري مورد توجه قرار داد:
- تعداد و محلهای روانکاری هر دستگاه
- نحوه و روش روانکاری ( استفاده از پمپ، گریس پمپ، قیف ، برس موئی حجم و میزان روانکار) - نوع روانکار
در حين کار کمپرسورها هاي سيستم هاي تبريد و تهويه مطبوع ، سطح روغن آنها افزايش مي بايد . علاوه بر وضعيت مکانيکي کلي خود کمپرسور ، مقدار روغني که پمپ مي شود به عواملي از جمله شدت جريان جرمي مبرد ، فشارهاي مکش و تخليه ،مقدار روغن در سيستم ، ونوع مبرد وروغن بستگي دارد .
اگر چه وجود روغن در چرخش در سراسر سيستم ، امري طبيعي است اما بايد مقدار اين روغن را جهت به حداکثر رساندن راندمان مبدلهاي حرارتي محدود نمود . انتقال حرارت مناسب به ضخامت لايه روغن در جدار داخلي لوله ها وابسته است . اگر مقادير زيادي روغن در اوپراتور و کندانسور وجود داشته باشد ، انتقال حرارت بطور قابل توجه کاهش مي يابد . از اين رو در سيستمها غالباً از جداکننده روغن استفاده مي شود تا راندمان اوپراتور وکندانسور را افزايش دهند ، ضمن اين که سطح روغن را در کار تل به حد کافي حفظ مي کنند . اين موضوع بويژه در سيستمهاي دما پايين که برگشت روغن در دماهاي پايين با مشکل روبرو مي شود ، مصداق مي يابد چرا که ويسکوزيته روغن با کاهش دما ، افزايش پيدا مي کند . اگر چه در نهايت ممکن است که روغن هنگام افزايش بار يا وقوع ديفراست به کمپرسور بر گردد ، اما راندمان کلي سيستم بسيار کاهش يافته و کمپرسور در معرض خطر قرار مي گيرد . به همين دليل است که اکثر سيستمهاي دما پايين از جداکننده هاي روغن بهره مي برند .
سيستمهاي تک کمپرسوري
روغن به صورت مه همراه با مبرد تحت فشار ، کمپرسور را ترک مي کند . جداکننده روغن ، چرخش روغن در کل سيستم را به حداقل رسانده ضمن اين که شارژ کافي روغن در کمپرسور را تضمين مي نمايد . روغن با استفاده از قانون نيروي گريز از مرکز از مبرد جدا مي شود از آنجا که قطرات روغن چگالتر از بخار مبرد هستند ، به ديواره هاي دورتر جدا کننده پرتاب شده وسپس به بخش پاييني جداکننده سرازير مي شوند . بيشتر جداکننده هاي روغن از نوع مکانيکي مجهز به يک قطعه شناور ممکن است سرويس يا حتي تعويض شود . بخش پاييني جداکننده روغن معمولاً از قبل با روغن شارژ مي شود . هنگامي که روغن ، کمپرسور را ترک مي کند از مبرد جدا شده و شناور بالا مي رود که اين باعث مي شود درچه واقع در زير جداکننده باز شده وروغن به کمپرسور بر گردد.
اختلاف فشار بين قسمتهاي پايين و بالاي سيستم به برگشت روغن به کمپرسور کمک مي کند .
سيستمهاي چند کمپرسوري :
در اين نوع سيستمها نظير آنچه در سوپر مارکتها و بعضي از سردخانه ها يافت مي شود ، کنترل سطح روغن با چالشها و مشکلاتي روبرو است ؛ هنگامي که کمپرسور ها به صورت موازي لوله کشي شده باشند ، سطوح روغن آنها ممکن است تغيير يابد . در اين حالت هيچ تضميني وجود ندراد که تمام کمپرسورها سطح روغن يکساني داشته باشند و يا اين که مقدار يکساني از روغن را پمپ نمايند حتي اگر تمام آنها از حيث اسب بخار ،کارخانه سازنده و نوع ،مشابه يکديگر باشند .
عوامل ديگري نيز وجود دارند کهباعث تفاوت سطح رون بين کمپرسور ها مي شوند . براي مثال ، موقعيت مکاني کمپرسور بر روي نشيمنگاه و يا نحوه لوله کشي آن بر روي حرکت و سطح روغن تاثير گذارند . بعلاوه بايد توجه داشت که افت فشار در فيلتر هاي مکش ممکن است متفاوت باشد و همچنين بعضي از کمپرسورها شايد حتي بکار نيفتد ، از آنجا که متغير هاي زيادي وجود ندارند که حرکت روغن در سيستمهاي داراي کمپرسور هاي موازي را تحت تاثير قرار مي دهند ،بايد روش جايگزيني را براي سيستم کنترلي بکار برد .
انواع اصلاح شده : زيادي از اين روش وجود دارند ولي همه آنها اعداف مشابهب را تامين مي کنند . گاهي اوقات به آرايش نشان داده شده در شکل 2 ، سيستم فشار پايين نيز اطلاع مي شود زيرا فشار در خطوطي که روغن را به کمپرسور بر مي گردانند تنها 10 تا psig15 بالتر از فشار کارتل است . در اين سيستم ، روغن جداکننده را ترک کرده و وارد يک مخزن مي شود . اين مخزن معمولاً داراي سايت گلاسهايي است که به منظور بازرسي چشمي سطح روغن نصب شده اند . هنگامي که سيستم بطور صحيح کار مي کند و حرکت روغن در سيستم طبيعي است ، سطح روغن از سيات گلاس پاييني ، بالاتر و از سايت گلاس بالايي ، پايين تر خواهد بود .
هر کمپرسور مجهز به يک تنظيم کننده (رگولاتور ) سطح روغني است که داراي يک شناور بوده و اين شناتور د رواکنش به سطح روغن موجود در کارتل ، باز و بسته مي شود . اين رگولاتور ها ممکن است در زمانهاي مختلفي با ز وبسته شوند و مقادير متفاوتي از روغن را به هر يک از کمپرسورها باز گردانند . مخزن ، روغن اضافي سيستم را در خود نگه مي دارد ووجود روغن در سيستم را هنگامي که رگولاتورها همگي به حالت باز هستند ، تضمين مي کند . به علت اختلاف موجود بين قسمتهاي پر فشار و کم فشار سيستم ، به محض اين که شناور باز شود روغن به کارتل تخليه خواهد شد . اين امر ممکن است به پر شدن بيش از حد کارتل بيانجامد زيرا شناور شايد به سرعت واکشن ندئاده و بسته نشود . بنابراين مطلوب تر آن است که روغن زماني وارد کمپرسور شضود که تخليه اي آزاد به کارتل داشته باشد .
سطوح روغن ثابت :
هدف از نصب شير يک طرفه تفاضلي در سيستم ، حفظ فشار مخزن به گونه اي است که تنها چند پوند بالاتر از فشار مکش باشد . اين اختلاف بين 5 تا psig 30 دمتغير است که به نوع سيستم کنترل سطح روغن و اجزا ء مورد استفاده بستگي دارد .
از آنجا که مخزن دائماً به مکش تهويه مي شود ، فشار روغني که به رگولاتور هاي کمپرسور ها وارد مي گردد فقط چند پوند بالاتر از فشار مکش خواهد بود . اين وضعيت باعث مي شود که روغن فقط هنگامي که لازم است به کارتل وارد شود بدون اين که سرعت بالايي داشته باشد ودر نتيجه ، سطح روغن در کارتل ثابت مي ماند .
همانطور که قبلاً اشاره شد ، گونه هاي ديگري از اين نوع سيستم کنترل سطح روغن نيز وجود دارند، براي مثال در نوع خاصي از آنها از يک شير تقليل فشار در خط روغن ترک کننده مخزن استفاده مي شود . اين شير اصولاً يک تنظيم کننده است و همان عمل شير يک طرفه تفاضلي را انجام مي دهد . اما اختلاف قابل توجهي که در اين حالت وجود دارد اين است که روغن مخزن تحت فشار تخليه واقع مي شود . شير تقليل فشار ، خط اتصال کوچکي به سمت مکش سيستم دارد و داراي يک ساقه تنظيم است که براي تنظيم فشار تفاضلي استفاده مي شود . با استفاده از سيستم کنترل سطح روغن ، سيستم روغن اضافه در خود نخواهد داشت . بنابراين ، مقدار روغن ترک کننده کمپرسور معادل مقدار روغني خواهد بود که به کمپرسور بر مي گردد و غير ممکن است که روغن برگشتي به کمپرسور خيلي زياد باشد . به همين دليل است که کارکرد خط برگشت روغن در فشار هاي بالاتر قابل قبول خواهد بود .
در سيستمهايي که به آنها اشاره شد ، نصب يک فيلتر روغن در خط يا خطوط برگشت روغن به کمپرسورها ، ايده مناسبي خواهد بود زيرا اين فيلتر به کاهش مقدار ذرات ريز چرخنده در روغن کمک شاياني مي نمايد .
کندانسورها یا دستگاهای تقطیر کننده ماده مبرد بعد از کمپرسور قرار گرفته و گاز مبرد پس از ورود به این دستگاه تبادل حرارت کرده و تقطیر می گردد و لذا گرمایی را که از اواپراتور در نتیجه سرد کردن محیط خود جذب نموده است به اضافه گرمایی که در اثر کار مکانیکی کمپرسور در مرحله تراکم به گاز مبرد منتقل شده است جمعا و تا حد تقطیر و تبدیل آن به مایع مبرد سرد می کند بنابراین می توان نوشت:
حرارت تولید شده در کمپرسور+حرارت جذب شده در اواپراتور=حرارت دفع شده در کندانسور.
Hcond=heveap+hcomp
واحدهای کمپرسور و کندانسور(condensing- units)
واحد تقطیر هوایی(air cooled condensing units)
واحد تقطیر آبی(water- cooled condensing units)
مجموعه واحد تقطیر آبی و هوایی ( تبخیری)
(combination air water cooledcondensing units)
در سیستمهای تبرید از کندانسورهای آبی و هوایی بیشتر از کندانسور تبخیری استفاده می شوند.
درایر(رطوبت گیر):
راندمان یک دستگاه سرد کننده تا حد زیادی به نظافت داخلی آن بستگی دارد. فقط روغن و ماده سرمازای تمیز و عاری از رطوبت باید در سیستم جریان داشته باشند. تمام ذرات خارجی و رطوبت آب باید از ماده سرمازا جدا شود برای این منظور از توریهای سیمی فیلترها و انواع مواد جاذب رطوبت آب استفاده می کنند. یک روش معمولی برای گرفتن رطوبت استفاده از رطوبت گیر لوله مایع می باشد.
رطوبت گیر معمولی که مهیع مبرد مستقیما از آن عبور می کند از یک لوله مسی یا فولادی مملو از مواد شی میایی جاذب رطوبت تشکیل شده است. این مواد ممکن است آلومینای احیاه شده یه سیایکاژل و با سولفات کلسیم می باشد.
در موقع تمیز کردن یک سیستم سرد کننده چهار کار ضروری و اساسی زیر باید انجام شود:
1 -گرفتن آب
2 -گرفتن اسید
3 -خارج کردن ذرات جامد
4 -داشتن وسیله ای که نشان دهد کار جذب رطوبت تمام شده
رطوبت گیر سه کار اول را انجام می دهد اما برای کار چهارم از یک رطوبت سنج باید استفاده کرد.
رسیور(مخزن تجمع مایع):
رسیور بیا مخزن ذخیره مایع یک سیلندر فولادی که پرسکاری شده و جوشکاری گردیده است و به یک شیر سرویس مجهز می باشد . معمولا یک شیر سرویس نیز روی کمپرسور نصب می شود و وجود این شیرها به سرویس کار اجازه می دهد که در صورت لزوم مخزن و کندانسور را جداگانه از سیستم جدا کند.
مخازن مایغ معمولا استوانه شکل هستند و در دو نوع افقی و قائم ساخته و نصب می شود .
سایت گلاس(شیشه رویت)
یکی از روشهای معمول در سیستمهای سرد کننده تجاری نصب یک لوله با شیشه رؤیت در مسیر مایع مبرد می باشد شیشه رؤیت دارای یک نشان دهنده داخلی می بهشد که در موقع وجود ماده سرمازا به مقدار کافی پر full را نمایان می کند و اگر مبرد نداشته باشد چیزی نشان نمی دهد.
تله روغن (جداکننده روغن)
در کمپرسورها عمل روغنکاری یکی از مسائل بسیار مهم به شمار می آید و لذا همیشه مقدار روغن مناسب برای این کار در سیستم موجود است چون کمپرسور مقداری از روغن را همراه مبرد متراکم و از گمپرسور خارج می کند بهتر است که این روغن هرچه زودتر به محفظه ی روغن در کمپرسور باز گردانده شود تا کمپرسور قادر به ادامه کار بوده و مرتب سطوح اصطکاکی را روغن کاری کند . چون روغن در یاتاقانها و به خصوص داخل سیلندر گرم می شود مناسب تر این است که در کمپرسور سیستمهای خنک کننده روغن وجود داشته باشد . علت جدا شدن روغن از بخار ماده سرمازا کاهش سرعت آن در زمان ورود به جدا کننده روغن می باشد.
برای اینکه جداکننده روغن مانند یک کندانسور عمل نکند این مخزن را در مقابل حرارت عایق می کنند.
مبرد مايع در محفظه میل لنگ کمپرسور
وجود مبرد مایع در محفظه میل لنگ کمپرسور به چند دلیل نامطلوب است: اولاً حل شدن روغن اضافه در مبرد مایع به روانکاری نامناسب اجزای کمپرسور منجر می شود ثانیاً چون مبرد مایع در تخلیه میل لنگ تبخیر و موجب کف کردن روغن می شود، به این ترتیب میزان روغن وارده به لولۀ تخلیه کمپرسور شدیداً افزایش می یابد وتحت شرایط بخصوص ممکن است کف کردن روغن چنان شدید باشد که تمام روغن داخل کمپرسور بیرون بریزد . این امر نه تنها موجب عدم روغنکاری کمپرسور می شود بلکه امکان ورودی مخلوط مبرد مایع و روغن غیر قابل تراکم به سیلندر را به وجود آورده و موجب وارد آمدن خسارت شدید مانند شکستن سوپاپها ، پیستونها و خم شدن یا شکستن شاتونها و میل لنگ می گردد.
بعلاوه با توجه به اینکه بخار تولید شده از تبخیر مبرد مایع موجود محفظۀ میل لنگ وارد سیلندر می گردد و موجب می شود بخار کمتری از لوله مکش کشیده شود ظرفیت و راندمان کمپرسور کاهش می یابد.
چون روغن روانکاری تمایل به جذب بخارهای مبرد قابل امتزاج با روغن را دارد در سیستمهای که از مبردهای قابل امتزاج با روغن استفاده می شود مقداری مبرد مایع در روغن حل می شود. درصد مبرد حل شده در روغن تاحد زیادی به : 1) میزان قابل حل بودن مبرد در روغن2) فشار بخار مبرد و 3) دمای روغن بستگی دارد. دریک مبرد بخصوص در صد حل شدن مبرد در روغن در روغن به فشار بخار مبرد ، دمای روغن و مدت زمان تماس آنها در شرایط پایداری بستگی دارد.
برای کاهش میزان کف کردن و خارج شدن روغن از محفظۀ میل لنگ درلحظۀ راه اندازی کمپرسور، روشهای متعددی وجود دارد که یکی از متداول ترین آنها مجهز کردن کمپرسور به شیر یک طرفۀ می باشد. این شیر مطابق شکل( 15-18) مابین وردوی کمپرسور و محفظۀ میل لنگ قرار می گیرد.در قسمت ورودی کمپرسور ، روغن موجود در بخار در اثر برخورد با موانع از آن جدا می شود و از طریق مجرای تعبیه شده در قسمت ورودی به محفظۀ میل لنگ می ریزد . چون این مجزا محفظۀ میل لنگ را به لولۀ مکش مرتبط می سازد ، شیر یک طرفۀ نصب شده در مجرای روغن ضمن جلوگیری از وارد شدن فشار محفظه میل لنگ به لوله مکش از کاهش ناگهانی فشار محفظۀ میل لنگ در لحظۀ راه اندازی که موجب کف کردن روغن می شود جلوگیری می کند.
روش دیگر دیگر کاهش میزان کف کردن روغن در لحظه راه اندازی ، استفاده از یک المنت گرمکن با توان کم در توان کم در محفظه میل لنگ کمپر سور می باشد. این المنت با خاموش شدن کمپرسور روشن می شود وبا گرم نگه داشتن روغن در طول خاموشی سیکل ، میزان حل شدن مبرد درروغندر روغن را در حد نسبتاً پایینی نگه می دارد.
یکی دیگر از از روشهای کاهش میزان کف کردن روغن در لحظه راه اندازی ، استفاده از سیکل تخلیه فشار است. در این صورت قبل از خاموش شدن کمپر سور ، اوپراتور کاملاً تخلیه می شود و فشار محفظۀ میل لنگ تا حد زیادی تقلیل می یابد. فشار پایین به وجود آمده در محفظۀ میل لنگ میزان جذب مبرد در روغن را محدود می کند. سیکل تخلیه فشار به تنهایی یا به همراه استفاده از شیر یک طرفۀ روغن با المنت گرم کنندۀ محفظۀ میل لنگ درکاهش میزان کف کردن روغن خیلی مؤثر می باشد.
كمپرسورها معمولاً داراي كليد اطميناني هستند كه با فشار روغن كار ميكند و هر زمان كه فشار روغن به دليل خرابي سيستم افت كند موتور را از كار مياندازد و كمپرسور خاموش ميشود. در سيستم روغنكاري پاششي كارتر تا نيمه ياتاقانهاي اصلي پر از روغن ميشود. زماني كه ميللنگ ميچرخد ته شاتون وارد روغن شده و با گردش ميللنگ روغن را به قسمتهاي انتهايي سيلندر و پيستون ميپاشد. در كمپرسورهاي هرمتيك از روغنهاي فشاري استفاده ميشود
روغن روانکاري تمام کمپرسورها در محفظه ميللنگ کمپرسور است و با مبرد در تماس است. مبرد بايستي در حضور روغن از نظر شيميايي و فيزيکي پايدار باشد و روغن و مبرد تاثيري بر هم نداشته باشند. گرچه بعضي از مبردها مخصوصاً دياکسيدسولفور و هالوکربنها تا حدي با روغن واکنش دارند.
به شرط استفاده از روغنهاي با کيفيت بالا، تميز بودن و خشک بودن سيستم در شرايط طبيعي معمولا واکنش جزئي است و اهميت چنداني ندارد. اما هنگامي که مقدار قابل توجهي از مواد آلوده کننده (هوا و رطوبت) در سيستم وجود داشته باشد اغلب بين روغن و مبرد واکنش رخ ميدهد. اين امر موجب:
1- تجزيه شدن روغن
2- تشکيل اسيدهاي خورنده و لجنها
3- مس اندود شدن
4- خوردگي شديد سطوح صيقلي فلزي
زياد بودن دماي تخليه، تجزيه روغن را سريع ميکند و موجب تشکيل رسوبهاي کربني در سوپاپهاي خروجي، پيستونها و سيلندرهاي کمپرسور و لولههاي تخليه ميشود. البته اگر روغن مصرفي تصفيه نشده (حاوي درصد بالايي از هيدروکربن و ناپايدار) باشد اين مسئله تشديد ميشود.
به دليل بالا بودن دماي تخليه سيستمهايي که از فريون 22 بهره ميگيرند تجزيه روغن و سوختن موتور دو مشکل عمدهاي است که رخ ميدهد. خصوصا اگر کندانسور هوايي و لوله مکش طولاني باشد.
سيستمهايي که از مبردهاي هالوکربني استفاده ميکنند معمولا با تشکيل اندود مس در قسمتهاي مختلف کمپرسور مواجهاند. اين پديده در سطوح فلزي کاملا صيقلي مثل رينگهاي آببندي، پيستونها، سطوح ياتاقانها و سوپاپها که حرارت توليد ميکنند پيش ميآيد که وجود رطوبت و بيکيفيت بودن روغن علت اصلي آن است.
در سيستمهاي آمونياکي چون لولهها مسي نيست، مشکل مساندودشدن را نداريم. اما در کل ميتوان گفت با استفاده از روغنهاي با کيفيت بالا با نقطه سيلان و انجماد پايين و با پاک نگاهداشتن سيستم از آلايندههاي نسبي و طراحي سيستم براي دماي تخليه نسبتاً پايين ميتوان معايب را حداقل و راندمان را حداکثر نمود.
قابليت امتزاج روغن با مبرد:
يکي از مشخصههاي مهم روغن قابليت امتزاج آن با مبرد است که توانايي مبرد به حل شدن در روغن و برعکس آن را بيان ميکند. اين مشخصه در مبردهاي مختلف متفاوت ميباشد. مبردها را از نظر قابليت اختلاطشان با روغن به 3 دسته تقسيم ميکنند:
1- مبردهايي که در شرايط بوجود آمده در سيستم تبريد با هر نسبتي با روغن ممزوج ميشوند
2- مبردهايي که در شرايط بوجود آمده در کندانسور با روغن مخلوط ميگردند و در شرايط بوجود آمده در اواپراتور از آن جدا ميشوند.
3- مبردهايي که در هيچ يک از شرايط بوجود آمده در سيستم تبريد با روغن مخلوط نميشوند و يا به ميزان خيلي کم مخلوط ميشوند.
قابليت يا عدم قابليت امتزاج روغن با مبرد معمولا فاکتور اصلي در انتخاب مبرد نميباشد. ولي با توجه که اين خاصيت، طراحي کمپرسور و ساير اجزاي سيستم از جمله لولهکشي را تحت تاثير قرار ميدهد از مشخصات مهم بوده و بايد مورد توجه قرار گيرد.
يکي از اثرات مهم مبرد قابل امتزاج با روغن رقيق کردن روغن در محفظه ميل لنگ کمپرسور و در نتيجه کاهش ويسکوزيته و کيفيت روانکاري آن است. براي جبران ترقيق روغن به وسيله مبرد در سيستمهاي با مبرد قابل اختلاط، روغني به کار ميرود که ويسکوزيته اوليهاش از ساير روغنها بيشتر است. ويسکوزيته به صورت ميزان اصطکاک سيال يا مقاومت آن در مقابل جريان يافتن تعريف ميشود.
براي اينکه کمپرسور به طور مناسب روانکاري شود، بايستي ويسکوزيته روغن در محدوده معيني باشد. زيرا در صورت کم بودن ويسکوزيته روغن توان کافي براي تشکيل فيلم حفاظتي بين سطوح مالشي مختلف و جدا نگاه داشتن آنها از يکديگر را نخواهد داشت. از طرف ديگر اگر ويسکوزيته روغن خيلي زياد باشد روغن توانايي نفوذ بين سطوح مالشي را خصوصا اگر تلورانس بين آنها کوچک باشد ندارد و در دو حالت روانکاري کمپرسور به طور مناسب انجام نمي گردد.
جداكننده روغن
در سيستم تبريد جريان يافتن روغن به همراه مبرد تاثير معکوس بر راندمان و ظرفيت سيستم دارد. دليل اصلي اين است که روغن روي سطوح داخلي لولههاي کندانسور و اواپراتور چسبيده و تشکيل فيلمي ميدهد که موجب کاهش ظرفيت انتقال حرارت از اين واحدها ميشود. چون با کاهش دما روغن لزجتر ميشود و تمايل بيشتري به چسبيدن به سطوح مييابد، اين مشکل در اواپراتور بيشتر مشاهده ميشود و با کاهش بيشتر دما حادتر ميشود. تنها قسمتي که روغن مورد استفاده قرار ميگيرد در کمپرسور و براي روانکاري است. (در مورد روغن بيشتر خواهيم دانست.
مبرد به طور غيرقابل اجتنابي با روغن موجود در کمپرسور تماس مييابد و مقداري روغن به صورت ذرات ريز با بخار مبرد از لوله تخليه کمپرسور خارج ميشود.
با توجه به اينکه روغن کنترلکنندهها و شيرهاي سيستم را روغنکاري ميکند، وجود مقدار اندکي از آن همراه مبرد مطلوب است. ولي اين مقدار بايد در حداقل ممکن نگاه داشته شود. روانكاري كمپرسور توسط روغن امري ضروري است و خروج روغن همراه مبرد اجتنابناپذير است. بنابراين در سيستمهاي برودتي ميبايستي روغن را به كمپرسور برگرداند. به منظور برگشت روغن به كمپرسور جداكننده روغن در سيستم قرار داده ميشود و يا اينكه در بعضي از سيستمها سرعت در خط مكش را افزايش ميدهند تا روغن همراه مبرد به كمپرسور برگردد.
برگشت روغن به كمپرسور بر سيستم لولهكشي تاثير ميگذارد. از طرفي حلاليت مبرد در برگشت روغن و در نتيجه بر لولهكشي سيستم تاثير ميگذارد. به طور كلي در سيستمهايي كه برگشت روغن نامناسب بوده و هنگامي كه مقدار روغن در حال جريان در سيستم زياد بوده يا باعث افت اضافي در راندمان سطوح انتقال حرارت ميشود در خط تخليه از جداكنهاي روغن استفاده ميكنند.
جدايي روغن از مبرد به دو دليل اتفاق ميافتد:
1- تغيير سطح مقطع: اين تغيير سطح مقطع زماني روي ميدهد که سيال از لوله ورودي به داخل مخزن سرازير ميشود. در اين لحظه به علت اينکه مقطع لوله ورودي از کمپرسور يک دهم مقطع اويل سپريتور است، در هنگام خروج به صورت فوارهاي با سرعت زياد خارج ميشود و اين تغيير سرعت سبب ميشود که روغن از مبرد جدا گردد. به اين ترتيب مبرد ميتواند به راحتي به سمت بالا و لوله خروجي ديگر حرکت کند و از آنجا وارد کندانسور گردد
2- دليل دوم که سبب ميشود روغن از مبرد جدا گردد، اين است که روغن داراي جرم مخصوص بيشتري نسبت به مبرد است و به عبارت ديگر سنگين تر از مبرد است. به همين دليل روغن به سمت پايين حرکت ميکند و مبرد به سمت بالاي محفظه حرکت ميکند تا از طريق لوله خروجي وارد کندانسور شود.
اويل سپريتور يا جداكنندة روغن يکي از اجزاي سيکل تبريدي است که کار جدا کردن روغن از گاز را بر عهده دارد. استفاده از جداكنهاي روغن در سيستمهاي زير براي برگشت دادن روغن به محفظه ميل لنگ کمپرسور و کاهش افت راندمان توصيه ميشود.
1- در تمام سيستمهايي كه از مبردهاي غيرقابل امتزاج با روغن استفاده ميكنند.
2- در سيستمهاي با دماي پايين
3- در تمام سيستمهايي كه از اواپراتورهاي بدون برگشت روغن استفاده ميكنند، براي برگشت روغن لازم است از خطوط تخليه روغن يا ساير تمهيدات ويژه استفاده شود.
4- در سيستمهاي كه كنترل ظرفيت و يا طولاني بودن طول رايزرهاي مكش يا تخليه مشكلات عديدهاي را در طراحي لولهكشي به وجود ميآورند.
جداكنندههاي روغن به دو دستة كلي تقسيم ميشوند:
اویل سپریتور چیلری اویل سپریتور برخوردی
ساختار اويل سپريتورهاي برخوردي:
اويل سپريتور برخوردي مخزني استوانهاي شکل است که دو لوله به آن متصل شده است. يک لوله از کمپرسور به آن وارد ميشود و لوله ديگر که لوله خروجي از محفظه آن است به کندانسور ميرود. لوله اول که از کمپرسور خارج ميشود سيال خروجي از کمپرسور را به داخل مخزن استوانهاي اويل سپريتور ميآورد. اين سيال حاوي روغن به همراه مبرد (گاز) است که در هنگام خروج از لوله ورودي روغن از مبرد جدا شده و در پايين محفظه اويل سپريتور جمع ميشود.
اين محفظه از يک سري صفحه يا تيغه تشکيل شده تا به عمل جداسازي روغن از مبرد کمک کنند. لازم به ذکر است که اويلسپريتورها امکان دارد در جاهاي ديگر نيز استفاده شود. خصوصا در سيستمهاي آمونياکي بدليل سبکتر بودن آمونياک از روغن مشاهده ميشود که روغن در مكانهايي که آمونياک جمع ميشود، تهنشين ميشود. بنابراين در اينگونه مکانها نيز ميتوان از اويلسپريتور استفاده کرد و مقدار قابل توجهي از روغن را به کمپرسور برگرداند.
اویل سپریتور برخوردی
ساختار اويل سپريتور چيلري:
از نظر ساختمان، اين نوع اويل سپريتورها شبيه کندانسورهاي آبي هستند. آب سرد از داخل لوله و بخار خروجي از کمپرسور از داخل پوسته عبور ميکند. به اين ترتيب روغن در اثر چسبيدن بر لولههاي آب سرد از بخار جدا ميشود و به کمپرسور برميگردد. دبي آب بايد کنترل شده باشد تا بخار مبرد سردتر از دماي تقطيرش نشود
اویل سپریتور چیلری
در اين نوشته به تحليل و بررسي نوع يكم جداكنندههاي روغن که بيشتر در صنعت مورد استفاده هست ميپردازيم. اما براي آشنايي مختصر تعريفي از اويل سپريتورهاي چيلري نيز خواهيم داشت.
انواع مختلف جداكنندههاي روغن از نوع برخوردي عبارتند از:
1- جداكننده روغن با تغيير سرعت به وسيله تيغه
2- جداكنندة روغن با لولة خم در ورود
3- جداكنندة روغن با سطوح وسيع عبور
4- جداكنندة روغن سيلفوني يا چرخ بادي گريز از مركز
1- جداكننده روغن با تغيير سرعت به وسيله تيغه:
در بعضي روغنگيرها جداشدن روغن از گاز به خاطر تغيير ناگهاني جهت حركت و كم شدن سرعت گاز (7/0 تا 1 متر در ثانيه) ميباشد يكي از روشها تغيير جهت گاز به وسيلة يك تيغه است.
2- جداكنندة روغن با لولة خم در ورود:
يكي از ديگر روشهاي تغيير جهت گاز، قراردادن لولههاي ورودي و خروجي به صورت زاويهداريا ضربدري است. در اين حالت سر لوله در داخل روغنگير با زاويه 45 درجه خم ميشود و حدود 40 تا 65 درصد روغن جدا ميشود و بقيه روغن همراه گاز مبرد به مسير خود ادامه ميدهد. به همين جهت اين دو نوع روغنگير گفته شده كمتر مورد استفاده قرار ميگيرد.
3- جداكنندة روغن با سطوح وسيع عبور:
نوع ديگر جداكنندههاي روغن كه بر اساس جداكردن مكانيكي روغن كار ميكنند به اينگونه عمل ميكنند كه روغن همراه مبرد گازي شكل از كمپرسور به قسمت پايين جداكننده روغن ارسال ميشود و در اثر جريان به سمت بالا از لاي توريهاي متعدد (با سطح وسيع) حدود 60 درصد روغن جدا ميشود و از طريق سوپاپ شناور به كمپرسور برميگردد. از اينرو به روغنگير سوپاپ شناوري نيز معروف است.
4- جداكنندة روغن سيلفوني يا چرخ بادي گريز از مركز:
اين جداكننده راندمان بهتري نسبت به جداكنندههاي قبلي دارد. بخار از طريق لوله وارد جداكننده روغن شده و مسير تانژانتي در مارپيچ مييابد و در اثر نيروي گريز از مركز قطرات روغن به بدنه پرتاب ميشوند و به طرف پايين ميغلتند. بخار پس از خروج از مارپيچ تغيير جهت ناگهاني داده و از طريق لوله مياني خارج ميگردد. براي اينكه روغن جدا شده از كوران و دوران بخار مصون باشد، تيغة مدافعي منظور شده است.
جداكنندة آبي يا چيلري:
وقتي بخار خروجي از كمپرسور داراي درجه حرارت بسيار بالا باشد (مانند آمونياك) استفاده از جداكنندههاي مكانيكي فوقالذكر راندمان و نتيجه مطلوبي را ارائه نميكند و ميبايستي از جداكنندههاي چيلري استفاده شود.
جداكنندههاي نوع چيلري كه گاهي چيلر روغن ناميده ميشوند، از نظر ساختمان شبيه كندانسور آبي ميباشند. در اين نوع از جداكنندههاي روغن، آب از داخل لوله و بخار از كمپرسور از داخل پوسته عبور ميكند. بدين ترتيب روغن در اثر چسبيدن بر لولههاي آب سرد از بخار جدا و داخل حوضچهاي جمع ميشود. روغن جدا شده ممكن است به طور دستي از مخزن تخليه شود، يا به طور اتوماتيك از طريق شير شناوري به كمپرسور برگردد.
دبي و دماي عبوري از جداكننده روغن بايد دقيقاً كنترل شود. زيرا بخار مبرد نبايد پايينتر از دماي تقطيرش سرد شود. در غير اين صورت مبرد در جداكننده روغن تقطير شده و از طريق شناور وارد محفظه ميللنگ كمپرسور خواهد شد. در صورت جمع شدن روغن در جداكنندة روغن، شناور بلند شده و سوزن را جابجا ميكند و مقطع باز شده و روغن به لولة تخليه ميرود.
در بعضي تاسيسات دما پايين، در لوله مايع جداكننده روغن انبساط مستقيم نوع چيلري استفاده ميكنند. در اين نوع از جداكنندههاي روغن، مايع مبرد عبوري از جداكننده تا دمايي پايينتر از نقطه سيلان روغن سرد شده و به اين ترتيب روغن بر لولهها مينشيند. روغن جمع شده در جداكننده روغن با خارج نمودن تناوبي جداكننده از مدار و گرم كردن آن تا دمايي بالاتر از نقطه سيلان روغن، تخليه ميشود.
جداكنندة حبابي:
روش ديگري براي افزايش راندمان جداكنندههاي روغن كه در سيستمهاي آمونياكي مورد استفاده قرار ميگيرد، شستشوي بخار و خنك كردن آن با عبور از يك لايه مايع مبرد ميباشد. اين نوع جداكنندهها به نام جداكنندة شستشودهنده يا حبابي معروف است. بخار حامل روغن به داخل مايع آمونياك ارسال ميشود و به اين ترتيب نه تنها روغن گازي شكل تقطير ميگردد، بلكه ذرات خيلي ريز روغني نيز بلوكه ميشود. راندمان اين نوع جداكننده در مراحل اوليه 95 تا 97 درصد است. با جمع شدن روغن در جداكننده روغن از راندمان آن كاسته ميشود.
اين نوع جداكننده روغن را طوري نصب ميكنند كه فاصله بين لولة بخار تا سطح مايع در جداكننده 125 تا 150 ميليمتر باشد. با توجه به اينكه روغنگير و رسيور يا كندانسور به وسيلة لولههاي بخار و مايع با هم در ارتباط هستند، بنابراين براي انتقال مايع به روغنگير و كنترل سطح مايع در آن، دلخواه است كه هم سطح مايع در كندانسور باشد. در حالي كه فشار در روغنگير كمي بيشتر از كندانسور است. (به خاطر مقاومت هيدروليكي بخار در لوله) سطح روغن اغلب در جداكننده روغن با توجه به نوع سيستم تغيير ميكند. بنابراين لازم ميشود كه جداكننده روغن زير رسيور قرار گيرد و در اين صورت براي جلوگيري از پر شدن روغنگير از مايع در زماني كه بار سيستم كم است يك كنترل سطح شناور به سيستم متصل ميكنند و براي ايجاد فشار هيدروليكي لازم اختلاف سطحي حدود 5/1 متر در نظر ميگيرند.
چگونه اين محفظهها روغن را از مبرد جدا ميکنند؟
اين محفظههاي فلزي مقعر است و رو به پايين بر روي لوله ورودي نصب ميشود. بعد از جدايي از روغن در مرحله اوليه، (به همان طريق که گفته شد) مبرد كه هنوز اندکي رطوبت روغن را به همراه دارد، به سمت بالا حرکت ميکند. اما همانطور که در شکل مشخص است در مسير حرکت آن محفظهها از حرکت آن جلوگيري ميکنند و روغن سيال به اين محفظههاي فلزي ميچسبد و مبرد اينبار با کيفيت و خلوص بيشتري از فضاي خالي ميان محفظهها و ديواره گذشته و به سمت بالا حرکت ميكند و توسط لوله خروجي از اويلسپريتور خارج شده و به کندانسور ميرود.
تخليه مستقيم روغن از روغنگير نه تنها خطرناك است بلكه باعث از بين رفتن مقدار زيادي مبرد ميشود. به همين جهت تخليه روغن از جداكننده روغن از طريق جمعكن انجام ميگيرد كه ميتوان فشار را در آن تا فشار اتمسفر پايين آورد. علاوه بر آن در فشار كم حلشدن آمونياك در روغن نيز كاهش مييابد. در نتيجه در روغن تخليه شده مقدار مبرد نيز كم خواهد بود.
براي تخلية روغن از جداكننده روغن به روغن جمعكن قبل از هر چيز بايد فشار در روغن جمعكن كاهش يابد. براي اين منظور آنرا به قسمت مكش متصل ميكنند. همراه روغن مقداري مبرد نيز وارد روغن جمعكن ميشود كه پس از قطع ارتباط با روغنگير از طريق لوله مكش مكيده ميشود.
خطر اصلي استفاده از جداكنندههاي روغن در لوله تخليه احتمال عبور مبرد مايع از جداكننده روغن به محفظة ميللنگ كمپرسور در حالت خاموشي دستگاه ميباشد. مبرد مايع ممكن است از لوله تخليه وارد جداكننده روغن شود يا در طول خاموشي سيكل از تقطير بخار مبرد در جداكننده حاصل شده باشد.
تا زماني كه كمپرسور روشن است درجه حرارت جداكننده روغن نسبتاً بالا ميباشد، خصوصاً در مواردي كه جداكننده در نزديكي كمپرسور قرار گرفته باشد، امكان تقطير مبرد در جداكننده روغن كمتر است. ولي پس از خاموشي كمپرسور جداكننده روغن تا دماي تقطير سرد شده و بخار مبرد پرفشار واقع در داخل آن تقطير ميشود. به اين ترتيب سطح مايع داخل جداكننده روغن افزايش مييابد و باعث باز شدن شناور و عبور مخلوطي از روغن و مبرد مايع به محفظه ميللنگ كمپرسور ميگردد.
در صورتي كه جداكننده روغن در محلي سردتر از محل كندانسور قرار گرفته باشد، احتمال تقطير مبرد در جداكن روغن افزايش مييابد و مبرد در كندانسور تبخير و در جداكن روغن تقطير خواهد شد.
براي رفع امكان تخليه مبرد مايع از جداكن روغن به محفظه ميللنگ كمپرسور در حالت خاموش بودن سيكل، لوله تخليه جداكن روغن را به جاي اتصال به محفظه ميللنگ به ورودي مكش كمپرسور وصل نموده و آن را به يك شير برقي، يك شيشه روغننما، يك شير انبساط دستي و يك شير قطع و وصل دستي مجهز ميكنند.
ميتوان با كمك شيشه روغننما شير انبساط دستي را چنان تنظيم كرد كه روغن (روغن و مبرد) به آرامي از جداكننده روغن وارد لوله مكش گردد. شير برقي با موتور محرك كمپرسور همبندي الكتريكي شده و با روشن شدن آن برقدار ميشود. به اين ترتيب از تخليه مبرد مايع و روغن داخل جداكن روغن در طول خاموشي سيكل جلوگيري ميشود. ولي در حين كار كمپرسور، مايع داخل جداكن ميتواند به آرامي وارد لوله مكش كمپرسور گردد. براي اينكه تقطير بخار مبرد در جداكننده روغن در طول خاموش بودن سيكل حداقل باشد بايستي آن را در نزديكي كمپرسور و حتيالمقدور در محلي گرم نصب نمود. همچنين براي كاهش اتلاف حرارتي جداكنندههاي روغن در طول خاموشي كمپرسور آنها را كاملاً عايقكاري مينمايند.
روغن جدا شده از سيال به کجا مي رود؟
اين روغن که به علل گفته شده در پايين محفظه جمع شده است، مسيري ديگر را طي ميکند و از طريق دريچه به همراه يک سنسور (شير برقي) روغن را به مسير ديگري فرستاده ميشود
روش کارکرد دريچه و سنسور (فولوتر):
عملکرد اين دريچه و سنسور طوري است که وقتي روغن به يک مقدار معين ميرسد اين سنسور دستور باز شدن دريچه را ميدهد و به اين ترتيب دريچه باز شده روغن توسط لوله ديگري به کمپرسور وارد ميشود.در واقع فولوتر در اين دريچه عکس عملکرد شناور در کولرهاي آبي را دارد وقتي روغن به يک حد معين ميرسد، بر عکس شناور عمل ميکند و مسير دريچه را باز کرده و سبب خروج روغن از محفظه ميگردد.علت اصلي به حرکت درآمدن روغن، بالاتر بودن فشار داخل اويل سپريتور (همان فشار بعد از کمپرسور) از فشار قسمتي است که روغن روانکاري کمپرسور در آن وجود دارد. اين اختلاف فشار موجب گردش روغن ميشود.
آکومولاتور
از اکومولاتور برای جبران افت فشار لحظه ای روغن در سیستمهای که با روغن هیدرولیک
کار می کنند استفاده می شود. یک لایه دیافراگمی یک کپسول را به دو قسمت تبدیل می کند. در قسمت بالا گاز نیتروژن قرار دارد و در قسمت پایین روغن وارد می شود و نیتروژن را فشرده میکند . حال اگر افتی در مسیر اصلی روغن ایجاد شود فشار وارده به نیتروژن کم شده و نیتروژن انبساط پیدا کرده تا روغن را به مسیر اصلی برساند.
انتخاب جداكن روغن:
بايد توجه کرد قطر لوله ورودي که از کمپرسور خارج ميشود و به محفظه اويل سپريتور وارد ميشود به قدرت کمپرسور بستگي دارد. به طوريکه قطر لوله ورودي براي اويل سپريتور زماني که مثلا توان کمپرسور 30 اسب بخار باشد حدود 1.375 اينچ يعني در حدود 35 ميليمتر است.
البته بايد توجه کنيم نوع سردخانه نيز در انتخاب کمپرسور (توان کمپرسور) و در نتيجه انتخاب قطر لوله خروجي از کمپرسورتاثير دارد. زيرا اگر سردخانه آمونياکي باشد سردخانه براي تناژ بالا طراحي شده و در نتيجه قدرت کمپرسور بيشتر و قطر لوله ورودي با زماني که سردخانه فريوني است و براي تناژ کمتر به کار ميرود، متفاوت خواهد شد. (کمپرسوري با قدرت پايينتر و در نتيجه قطر لوله خروجي کم).
اندازههاي استاندارد براي قطر لوله خروجي از کمپرسور:
براي سردخانههاي فريوني که کوچک و محدودتر از سردخانههاي آمونياکي است قطر لوله خروجي از کمپرسور معمولا به اندازههاي 125/1 يا 375/0 اينچ انتخاب ميشود.
براي سردخانههاي آمونياکي که مصرف صنعتي دارند و حجم آن زياد است معمولا قطر لوله خروجي از کمپرسور 375/1 يا 125/1 يا 875/0 اينچ انتخاب ميشود. البته در مورد سردخانههاي خيلي بزرگ با کمپرسور توان بالا قطر آن به 2 اينچ هم ميرسد.
معمولا مهم ترين مورد براي تهيه اويل سپريتور در نظر گرفتن قطر لوله خروجي از کمپرسور است وآن هم بستگي به توان کمپرسور مورد استفاده دارد. با توجه به همين موضوع مي بينيم که در سيستم هاي آمونياکي به دليل توان بالاي کمپرسور اويل سپريتور مربوطه نيز حجيم است.
انتخاب جداكن روغن از طريق قطر بدنه و يا سر لوله خروجي كمپرسور يا طبق فرمول زير انجام ميگيرد:
d : قطر بدنه (سر لوله خروجي كمپرسور) به متر مربع
G : دبي جرمي گاز (بر حسب كيلوگرم بر ثانيه)
V2 : حجم مخصوص گاز خروجي از كمپرسور
W : سرعت حركت بخار در بدنه به سر لوله خروجي (بر حسب مترمكعب بر ثانيه)
سرعت حركت سيل در جمعكن روغن بين 7/0 تا 1 متر در ثانيه و در سر لوله خروجي كمپرسور براي آمونياك 20 تا 25 متر در ثانيه و فريون 15 تا 20 متر در ثانيه ميباشد.
وجود تركيبات سمي در روغنهاي كمپرسور فشار بالا:
استرهاي فتالات (دياسترها و تري استرها)، شايع ترين روغن پايههاي مورد استفاده در روغن هاي كمپرسور فشار بالا محسوب ميشوند. به تازگي آلودگيها و مواد سمي كه اين روانكارها از خود بر جاي ميگذارند موجب نگرانيهايي شده است. با آزمايشهاي مختلف از تاثير تركيبات اتيل اكسل فتالات (گروهي از تركيبات استر فتالات) به روي حيوانات مختلف در تمامي آزمايشها، آسيبهاي جبران ناپذير اين مواد بر بافتهاي سلولي اين موجودات كه منجر به بروز سرطان در آنها ميشود به اثبات رسيده است.
خطرناك بودن استنشاق بخار روغنهاي كمپرسور پايه استر:
چنانچه در محيطي كه اين روغنها مورد استفاده قرار ميگيرند، حرارت بالا رود، خطرات ديگري همچون تشكيل گازهاي CO و Co2 نيز وجود خواهد داشت و مهمتر از همه اينكه، حواس پنج گانه قادر نيستند هيچ گونه علايمي كه از حضور اين تركيبات در محيط خبر ميدهد را تشخيص دهند. در سالهاي گذشته توليد كنندگانِ اسباببازي به دليل وجود مواد مشابه به اين تركيبات، مجبور به حذف آنها از مواد تشكيل دهنده اسباببازيهاي كودكان شده بودند. اين در حالي است كه امروزه تحقيقات دانشمندان نشان ميدهد كه مواد سمي موجود در روغن هاي كمپرسور، 6 برابر مواد مشابه در تركيبات موجود در اسباببازيها است.
كاهش آسيب رساني به محيط زيست با استفاده از روغنهاي هيدروليك بدون روي (Zn-Free):
براي بسياري از كاربران روغن كه تنها قيمت نهايي روغن مطرح است، قيمت بالاي روغنهاي هيدروليك بدون روي كه نسبت به انواع متداول داراي عنصر روي بالاتر است چندان خوشايند نيست. اما عامل مهمي كه مهندسان را به استفاده از اين گروه روانكارها ترغيب كرده است كارايي بالاي روغن هاي Zn-Free در سيستم و محافظت بهتر از قطعات در تماس، كاهشِ مشكلات زيست محيطي و آثار زيان آور فلز روي است.
فلز روي يكي از اصلي ترين مواد افزودني ضد سايش در روانكارها محسوب ميشود. يكي از مهم ترين وظايف سيالات هيدروليك، كاهش سايش در سيستم است و استفاده از ادتيوهاي ضدسايش در كليه روغن هاي هيدروليك اجتناب ناپذير است.
با توجه به اين مسئله ميزان فلز روي در اين روغن ها گاهي تا 07/0 درصد وزني نيز ميرسد. از آنجايي كه سيستم هاي هيدروليك جديد (به ويژه در بخش پمپها) از تركيباتي ساخته ميشوند كه نسبت به فلزاتي مانند روي حساسيت دارند، بنابراين مصرف ادتيوهاي داراي روي در ميان بسياري از توليدكنندگان روانكار كاهش يافته است.
در نظر گرفتن مزايايي همچون كاهش خوردگي و سايش، افزايش پايداري اكسيداسيون روغن، كاهش آسيب رساني به محيط زيست، افزايش عمر پمپ ها و پايداري هيدروليكي، موجب ترغيب مصرف كنندگان براي استفاده از روغن هاي هيدروليك بدون روي به جاي روانكارهاي گذشته شده است.