انواع روغن های برودتی و خصوصیات آنها
روغن برودتی
به صورت کلی می توان اذعان داشت که روغن برودتی و انتخاب روغن مناسب و مسائل مرتبط به این نوع روغن ها می توانند بسیاری از تکنسین ها را دچار سردرگمی کند. هدف از استفاده ی یک روغن برودتی، روغن کاری کردن کمپرسور و داشتن قابلیت های مناسب امتزاج پذیری و حل شدن برای ترکیب با مبرد است. درواقع انواع مختلفی روغن هایی وجود دارند که در چرخه خنک ساز مورد استفاده قرار می گیرند.
مواردی از قبیل این که مبرد (گاز فریون) مورد استفاده شما چه چیزی است در انتخاب از میان انواع مختلف این روغن تاثیرگذار خواهد بود. ولی به صورت کلی، روغن های برودتی از چه نظر با هم تفاوت دارند و آیا یکی بهتر از دیگری است یا خیر؟ تمام این سوالات حائز اهمیت هستند. در ادامه این مقاله ویژگی های روغن های برودتی بیان خواهند شد.
عملکرد روغن در دستگاه های سرمایشی ( تهویه مطبوع )
روغن برودتی در دستگاه های سرمایشی برای چرب کردن کمپرسور و درست کار کردن واحدها استفاده می شود. فرمولاسیون خاصی از روغن، به منظور چرب کردن اجزای داخلی یک کمپرسور افزایش هزینه های تولید و عملیات تجهیزات خنک کننده و در عین حال افزایش مسائل زیست محیطی مانند دفع مواد زائد و از بین بردن ازون که به گرم شدن کره ی زمین کمک می کند، مورد نیاز است. در حالی که سیستم های خنک کننده برای آیندهای قابل پیش بینی به منظور حفظ مواد غذایی و راحتی مردم بسیار لازم است، پیشرفت های مهندسی در سیستم های فشرده سازی بدون روغن می تواند باعث تغییر راه های تولید هوای سرد شود. اما این پیشرفت ها حداقل در کوتاه مدت ممکن است هزینه های بیشتری داشته باشند.
عملکرد روغن در سیستم سرمایشی، چرب کاریِ کمپرسور است که هوای سرد را تولید می کند. همانطور که می دانیم، کمپرسور در واقع همانند قلب و اصلیترین عنصر در یک سیستم سرمایشی است. روغن، اصطکاک روی قطعات فلزی و سایش در کمپرسور را کاهش و طول عمر سیستم را افزایش می دهد.
فرمولاسیون روغن مبرد به صورت خاصی در دمای بالا برای استفاده در سیستم های خنک کننده طراحی شده است، بنابراین استفاده از این دسته از روغن های تجهیزات سرمایشی حائز اهمیت بسیار است. روغنی که بیش از حد سنگین است، به تمام بخش ها جریان نخواهد یافت و استفاده روغنی که بیش از حد سبک است نیز به روغن کاری کافی منجر نخواهد شد.
نحوه عمل کرد روغن های برودتی
فرآیند گردش گاز مبرد برای خنک کردن فریزر ، سردکننده، یا یخچال خانگی باعث افزایش فشار گاز و دما می شود. با زیاد شدن دما، قطعات فلزی نیز شروع به گرم شدن می کنند. این موضوع موجب افزایش فشار بخار روغن مبرد ی می شود که از طریق کمپرسور در سیستم گردش می کند تا اجزای گرم فلز کمپرسور روغن کاری شوند. خنک سازی و چرب کاری فلز داغ به کمپرسور این اجازه را می دهد تا به طور موثر کار کرده و در عین حال سایش قطعات را نیز کاهش دهد.
نوع روغن مورد نیاز برای چرب کردن نوع خاصی از تجهیزات سرمایشی بستگی زیادی به ظرفیت کمپرسور دارد. این ظرفیت سنجه و شاخصی برای اندازه گیری توانایی خنک سازی کمپرسور است. برای اندازه گیری این شاخص معمولاً از واحد BTU استفاده می شود.
روغن های برودتی اولیه کمپرسور
معمولاً مقداری روغن های چرب کننده مصنوعی به داخل کمپرسورها تزریق می شود تا از این طریق بتوانند دستگاه را آزمایش و امتحان کرده و آن را برای نصب آماده سازند. کمپرسورها پیش از نصب باید آزمایش شوند تا از سلامت آن ها جهت نصب اطمینان حاصل شود. سپس این روغن کمپرسور تخلیه می شود و مقداری روغن تازه مجدداً داخل کمپرسور ریخته می شود و سپس راهی مراکز پخش و فروش می شوند.
انواع روغن برودتی مورد استفاده در دستگاه های سرمایشی
دستگاه های سرمایشی به دو نوع اصلی روغن برودتی احتیاج خواهند داشت: روغن های برودتی مصنوعی و روغن برودتی معدنی.
۱ . Mineral – MO
۲ . Polyol Ester – POE
۳ . Alkylbenzene – AB
۴ . Polyalkylene Glycol – PAG
۵ . Poly Alpha Olefin – PAO
۶ . Polyvinyl Ether – PVE
روغن مصنوعی عموماً دارای اثر طولانی تری است، از سوی دیگر روغن معدنی معمولا در برنامه های کاربردی صنعتی مانند تهویه مطبوع برای ساختمان های تجاری و فریزر فروشگاه های مواد غذایی استفاده می شوند و هزینهی تهیه آن ها هم حدود نصف هزینه خرید روغن های مصنوعی است.
دو نوع اول یعنی روغن هاي POE و MO از شایعترین نوع روغن مورد استفاده در بازار و صنعت تبرید ایران می باشند . روغن هاي MO (معدنی) از نفت خام و روغن هاي POE موادي مصنوعی هستند که از الکل بدست می آیند.
CFC ها معمولا با روغن هاي AB و MO بکار گرفته می شوند . کلر موجود در اینگونه مبردها باعث ایجاد اختلال و حل شدن مبرد در روغن شده و نیاز به هیچگونه ترکیب اضافی در روغن نیست.
HCFC ها معمولا هم با روغن هاي AB و MO و هم با روغن هاي POE بکارگرفته می شوند (هرچند قابلیت استفاده HCFC ها با روغن هاي POE توسط کمپانی هاي سازنده مبرد بطور یقین تایید نشده است)
HFC ها هم مبردهایی هستند که معمولا با روغن هاي از نوع POE مورد استفاده قرار می گیرند.
مبرد R134a :
R134a مبردي است که از خانواده HFC ها بوده ، ولیکن علاوه بر POE ها ، قابلیت حلالیت خوبی در روغن هاي نوع PAG نیز از خود نشان می دهد.
توجه کنید که استفاده همزمان دو نوع روغن POE و MO با هم در کمپرسور سیستم تبرید باعث ایجاد اختلال در انتقال حرارت دو جزء کندانسور و اواپراتور خواهد شد.
هنگام تعویض روغن کمپرسور یک سیستم تبرید از MO به AB ، باید حداقل در حدود ۵۰ الی ۸۰ درصد روغن MO قبلی از سیستم حذف گردد و هنگام تعویض روغن کمپرسور یک سیستم تبرید از MO یا AB به POE باید حداقل درحدود ۹۵ درصد روغن قبلی از سیستم حذف گردد.
روغن هاي نوع POE به شدت جاذب آب و رطوبت هستند و اگر رطوبت وارد سیستم تبرید شود خطر تشکیل اسید وجود دارد که این اسید ممکن است به کمپرسور و سایر قطعات سیستم صدمه وارد نماید.
فرمولاسیون دقیق روغن برای یک کمپرسور برودتی خاص بستگی به اندازه و قدرت مورد نیاز کمپرسور دارد. گِران رَوی یا ناروانی روغن، که میزان مقاومت چرب کننده را در مقابل عوامل مختلف مانند گرما و فشار اندازه گیری می کند، عامل اصلی تعیین فرمولاسیون روغنی است که در کمپرسور استفاده می شود.
روغن برودتی معدنی
روغن مبرد معدنی که به عنوان آلکیل بنزن نیز شناخته شده و بسیاری از شما با آن آشنا هستید ، تا همین اواخر به عنوان روان کننده ی پیش فرضِ مورد استفاده در سیستم های تبرید استفاده می شده است. دستگاه سرمایشی شما قدیمی است و از گاز برودتی R-22 استفاده می کند، احتمالا با استفاده از روغن معدنی کار می کند. این نوع روغن ها برای چند دهه در سیستم های سرمایشی استفاده می شده است.
از زمانی که مبرد های HFC معروف شدند، استفاده از روغن های معدنی کاهش یافت. در واقع کمپرسورهایی که ازگازهای برودتی HFC استفاده می کنند، به علت روغن کاری ناکافی و توانایی مخلوط پذیری روغن های معدنی نمی توانند از روغن برودتی معدنی استفاده کنند.
مبرد هایی که به طور معمول از روغن برودتی معدنی استفاده میکردند عبارتند از: مبرد های CFC و HCFC مانند R-12، R-22 و R-502. روغن های معدنی می توانند با سایر مبردها مانند آمونیاک یا برخی از هیدروکربن ها نیز مورد استفاده قرار گیرند.
روغن برودتی پلی اتیلن گلیکول
روغن پلی اتیلن گلیکول ، یک روغن هیدروژیکی کاملاً مصنوعی است که به طور خاص برای کمپرسورهای تهویه مطبوع خودرو طراحی شده است. از این نوع روغن برودتی در کمپرسورهایی استفاده می شوند که از گاز برودتی R-134a استفاده می کنند. هنگام خرید و تهیه روغن پلی اتیلن گلیکول، اعداد متفاوتی مانند PAG46 یا PAG100 احتمالاً توجه شما را جلب خواهد کرد. این اعداد به گِرانرَوی یا ناروانی یا چسبناکی روغن اشاره می کنند، که شبیه به روغن 10W30 است.
گِران رَوی یا ناروانی عبارت است از مقاومت یک سیال در برابر اعمال تنش برشی. به تعریفی دیگر، مقاومت اصطکاکی یک مایع یا گاز را در برابر شارش یا لغزیدن لایهها، هنگامی که تحت تنش برشی قرار گیرد گِران رَوی میگویند. برای مشخص کردن چسبناکی روغن پلی اتیلن گلیکول ِمناسب برای وسیله ی نقلیه ی خودتان، باید مشخصات کاربری و مدل خودروی خود را به صورت آنلاین و یا در دفترچه ی راهنما نگاه کنید.
همانطور که پیش تر ذکر شد، بیشترین و اصلیترین کاربردروغن پلی اتیلن گلیگول خودروها و در صنعت خودروسازی است. از آنجا که کل بازار خودرو به زودی به HFO 1234yf تغییر می کند، لازم به ذکر است که مبرد YF هم روغن پلی اتیلن گلیگول مصرف می کند.
در نهایت، روغن های پلی اتیلن گلیکولنیز دقیقاً همانند روغن پلی استر ، رطوبت پذیر هستند و می توانند رطوبت را با سرعت بیشتری نسبت به روغن معدنی جذب کنند. به همین دلیل زمان مجاز برای قرار گرفتن کمپرسور در معرض جو باید کوتاه باشد. بهترین روش این است که قبل از روشن کردن کمپرسور، همه چیز تنظیم و آماده شود. به یاد داشته باشید، یکی از علل اصلی از کار افتادگی سیستم تهویه مطبوع خودرو، آلودگی است.
روغن برودتی پلی استر
روغن پلی استر، یک روغن مصنوعی است که برای پاسخگویی به نیازهای صنعت تغییر یافته ی تجهیزات سرمایشی طراحی شده است. در حالی که این روغن های مصنوعی در طی دهه ها در دسترس بوده اند، قیمت آن ها همزمان با استفاده از سیستم های CFC یا HCFC، بسیار گران شدند. این تغییر زمانی آغاز شد که فاز خنک کننده ی CFC / HCFC در سال های 1990 و 2000 آغاز شد.
کمپرسورهایی که از مبرد های HFC استفاده می کنند، در بازار امروز یکی ازمصرف کننده های اصلی روغن های پلی استر هستند. این موضوع شامل شایع ترین گازهای برودتی مانند R-404A و R-410A است. همانطور که در بخش روغن های معدنی ذکر شده، روغن پلی استر برای مصرف HFC به منظور رسیدن به امتزاج پذیری مناسب بین مبرد و روغن و همچنین روغنکاری کافی به کمپرسور استفاده می شود.
در برخی موارد برخی از مبرد ها و کمپرسورهای HFC وجود دارد که به عنوان جایگزینی برای واحد های HCFC قدیمی طراحی شده اند. در این موارد، استفاده از روغن های معدنی ممکن است قابل قبول باشد، اما همیشه باید کمپرسور و مبرد برای تضمینِ دقتِ کار مورد بررسی قرار گیرند.
نکته ی قابل توجه آخر این است که روغن های پلی استر رطوبت را با سرعت بسیار سریع تری از روغن های معدنی جذب می کنند. به همین دلیل زمان مجاز برای این که کمپرسور در معرض جو قرار دارد بسیار کمتر از زمانی است که شما ممکن است برای R-22 استفاده کنید. بهترین روش این است که پیش از روشن کردن کمپرسور اطمینان حاصل کنید که همه چیز به درستی انجام شده باشد و روغن برودتی و گاز برودتی به مقدار لازم در کمپرسور وجود داشته باشد.
آزمایش رطوبت روغن
روغن دستگاه سرد کننده باید عاری از رطوبت باشد وجود اب در روغن با اندازه گیری مقاومت الکتریکی روغن صورت می گیرد در این آزمایش دو الکترود در روغن قرار گرفته و به اختلاف پتانسیل 25000V وصل می کنیم چنانچه جریانی به وجود اید وجود آب در روغن تایید می شود و چنین روغنی غیر قابل استفاده در سیستم های تهویه و تبرید خواهد بود.
خصوصیات و ویژگی روغن تبرید
1) غلظت کافی داشته باشد تا در درجه حرارت های زیاد ترکیب شیمیایی خود را در کمپرسور و در حرارت های پایین مایع بودن خود را در اواپراتور حفظ کند.
2) روغن های تبرید باید عایق الکتریسیته باشند
3) نقطه اشتعال آن بالا باشد و تولید کف نکند.
4) روغن باید عاری از رطوبت و موم و هیدروکربن و سایر ناخالصی ها و ذرات معلق باشد.
5) دارای نقطه ریز خوب باشد یعنی در درجه حرارت های کم غلیظ نشود.
6) با مبرد دستگاه سازگاری داشته باشد و با آن واکنش شیمیایی انجام ندهد.
7) مبرد دستگاه به راحتی در ان حل شود ولی با ان ترکیب نشود تا مشکلی در کار روغن کاری انجام ندهد.
رطوبت در سیستم های تبرید
رطوبت در سیستم تهویه باعث بروز مشکلاتی می شود که در زیر به چند نمونه اشاره می شود:
1) در لوله مویی یا شیر انبساط موجب گرفتگی آن می شود.
2) باعث ایجاد موم و لجن و کف در روغن می شود.
3) موجب تولید اسید می شود که سیم پیچ موتور را از بین می برد.
4) موجب تجزیه شیمیایی روغن و ماده مبرد و عایق سیم پیچ می شود.
علت کف کردن روغن
الف) آلودگی و رطوبت موجود در روغن
ب) اگر مبرد به صورت مایع وارد کمپرسور شود موجب تبخیر روغن و کف کردن آن می شود چون با کاهش دما میزان حلالیت روغن بالا می رود و به همین علت در بعضی از سیستم ها با نصب یک المنت الکتریکی در محفظه کمپرسور از عمل کف کردن و بالا رفتن غلظت روغن جلوگیری کنند.روغن در موقع تخلیه باید زلال و شفاف باشد چون تغییر رنگ ناخالصی آن را می رساند و یکی دیگر ار علائم ناخالصی روغن بو گرفتن ان است که در این مورد روغن باید تعویض گردد.
انواع روغن
روغن معدنی : از نفت خام تهیه می شود که نوع 4gs آن مبرد R_22 مناسب است.
روغن پلی استر :مصنوعی می باشد و به شدن جاذب رطوبت می باشد و برای مبرد R_410a مناسب و R_407c است.
آلکیل بنزن :مانند روغن مصنوعی است اما می توان از آن به جای روغن معدنی استفاده کرد.
دسته بندی انواع روغن ها
1) حیوانی
2) گیاهی
3) معدنی :الف) نفتی ب) پارافین
4) مصنوعی:الف) الکیل بنزن ب) گلیکول
سه نوع از روغن های فوق یعنی روغن های MO,POE,PAG از شایعترین نوع روغن مورد استفاده در بازار و صنعت تبرید ایران می باشند.روغن های MOاز نفت خام و روغن های POEموادی مصنوعی هستند.روغن های PAG بنام روغن کمپرسور کولر ماشین در بازار ایران ساخته می شوند که اختلاط خوبی با مبرد R134a دارند.
روغن های برودتی و محیط زیست
برخی از کمپرسورهای مبرد بدون روغن کار می کنند، اما برای خرید و نگهداری بسیار گران تر هستند. بنابراین، در حال حاضر این کمپرسورهای بدون نیاز به روغن چندان مورد استقبال قرار نگرفته اند. از سوی دیگر، در اغلب مبرد های صنعتی از روغن استفاده می شود که به علت نیاز دوره ای برای تخلیه و جایگزینی چرب کننده ها، و دفع روغن های قدیمی مسائل و دغدغه هایی را برای محیط زیست ایجاد می کنند.
شرکت های تولید کننده انواع کمپرسوراز روغن های برودتی سازگار با محیط زیست مانند روغن معدنی پالایش شده به عنوان جایگزینی برای روغن های فسیلی استفاده می کنند. روغن معدنی از روغن خام استخراج می شود، اما ناخالصی کمتری دارد. هدف از تولید این دست از کمپرسور ها، کاهش هزینه ها و در عین حال حفاظت از محیط زیست با کاهش مصرف روغن زائد تهیه شده از سوخت های سنگین فسیلی است. با این حال، روغن معدنی هزینه های تولید و خرید بیشتری دارد.
این طرح ها پیشرفت هایی را در تولید انواع مختلف گازهای مبرد نیز احتمالاً به همراه خواهند داشت. در این میان می توان به کاهش گرمایش جهانی در نتیجهی کم کردن مصرفکلروفلوئوروکربن های تولید شده توسط مبرد های قدیمی تر اشاره کرد.
نتیجه گیری
صرف نظر از آنچه که در بالا ذکر شد، مطمئن ترین روش برای انتخاب روغن مناسب برای استفاده در دستگاه سرمایشی این است که دستورالعمل های کمپرسور را دنبال کنید. بیشتر اوقات کمپرسورها از قبل با روغن پر شده هستند، اما اگر کمپرسور برودتی شما خالی از روغن بود، باید خودتان روغن را به سیستم اضافه کنید. در چنین شرایطی، حتماً دقت داشته باشید که از روغنی استفاده کنید که کمپرسور به آن نیاز دارد. روغن نامناسب در سیستم به گردش در نمی آید و در دستگاه تبخیر کننده انباشته می شود. این امر در نهایت می تواند به دلیل کم بودن یا نبودن روغن کاری موجب خراب شدن دستگاه و دیگر اجزای آن شود.
تشدید کننده های فشار (Pressure intensifiers)
و
