二氧化碳汽車空調(diào)用潤(rùn)滑油的概況

二氧化碳汽車空調(diào)用潤(rùn)滑油的研究概況摘要：CO2作為一種天然環(huán)保制冷工質(zhì)，已成為汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑替代的首選，但因二氧化碳分子本身不具備自潤(rùn)滑性，潤(rùn)滑油的選擇成為制冷劑替代中的一個(gè)重要問(wèn)題。本文介紹了PAG、POE、PVE、PAO和AB等幾類合成潤(rùn)滑油的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析比較了它們?cè)贑O2制冷系統(tǒng)中的可溶性、潤(rùn)滑性、穩(wěn)定性、使用壽命、互溶性，在換熱器和吸氣管道中的滯留及對(duì)系統(tǒng)性能的影響，結(jié)果表明PAG類潤(rùn)滑油的綜合性能較好。關(guān)鍵字：二氧化碳汽車空調(diào)壓縮機(jī)潤(rùn)滑油0.前言當(dāng)今，制冷劑HFC134a大規(guī)模地應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)中。HFC134a雖然不會(huì)破壞臭氧層，但其GWP值較高（1300），且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，釋放后能夠積累，最終會(huì)產(chǎn)生明顯的溫室效應(yīng)。自從挪威的PettersonJ和LorentzenG論述了自然工質(zhì)CO2用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的可能性并進(jìn)行試驗(yàn)研究后，CO2逐漸成為替代HFC134a的熱點(diǎn)選擇。然而，要實(shí)現(xiàn)HFC134a的完全替代還存在不少技術(shù)難點(diǎn)，用于CO2空調(diào)壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油的研制就是其中之一。1.常用合成潤(rùn)滑油目前的跨臨界CO2制冷系統(tǒng)中常選用的是如下幾種合成潤(rùn)滑油，目前對(duì)它們的對(duì)比研究也比較多。PAG（Polyalkyleneglycol）即聚亞烴基乙二醇油，該類潤(rùn)滑油傾點(diǎn)較低，有良好的低溫流動(dòng)性和潤(rùn)滑性。PAG油極性較強(qiáng)，同合成橡膠相容，該類油最大的缺點(diǎn)是吸濕性強(qiáng)。POE（Polyolester）即脂類油，可分為直碳鏈酸和支碳鏈酸,直碳鏈酸合成的POE油潤(rùn)滑性的互溶性較好，但抗水解穩(wěn)定性較差，腐蝕性較強(qiáng)；支碳鏈酸合成的POE油除了潤(rùn)滑性能略差之外，其他性能均較好。POE油能由可再生的有機(jī)酸和醇合成，而且可以生物降解，環(huán)保性能優(yōu)越。該類油最大的缺陷是容易水解。PVE（Polyvinylether）即聚乙烯醚類潤(rùn)滑油，是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的空調(diào)壓縮機(jī)用潤(rùn)滑油，其潤(rùn)滑性能好，絕緣性能優(yōu)越，雖然有一定的吸濕性，但不會(huì)發(fā)生水解。烷基苯類潤(rùn)滑油AB（Alkylbenzene）是合成的芳香族碳?xì)浠衔铮擃悵?rùn)滑油有非常高的抗磨損、抗污染和抗水解性能，密封和絕緣性能優(yōu)越。聚烯烴類潤(rùn)滑油PAO（Poly-alphaolefin）的潤(rùn)滑性能和穩(wěn)定性能優(yōu)越，而且低溫流動(dòng)性好，不水解，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天和軍用裝置中。2.合成潤(rùn)滑油性能比較潤(rùn)滑油的性能主要有粘度，穩(wěn)定性，與制冷劑的互溶性，使用壽命以及對(duì)換熱器性能的影響等，各種特性之間又常常是相互影響的，以下分別比較上述幾種合成潤(rùn)滑油的性能。2.1粘度與潤(rùn)滑性能潤(rùn)滑油的粘度與其潤(rùn)滑性能有著密切的聯(lián)系。粘度太小，不但在摩擦面不易形成正常的油膜，加速機(jī)械磨損，而且機(jī)械密封性也不好，使制冷劑容易泄漏。粘度太大，其流動(dòng)阻力增加，摩擦功和摩擦熱增加，使壓縮機(jī)消耗功率增大，且易造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。一般而言，粘度隨著溫度的升高而下降，潤(rùn)滑性也隨之降低。如圖1所示，PAG油的粘度隨溫度變化幅度最小，即粘溫性能較好，這對(duì)壓縮機(jī)在高溫下的運(yùn)轉(zhuǎn)非常有利；而POE油的粘度隨溫度的變化較大，在選用時(shí)需要注意保證高溫下能提供足夠潤(rùn)滑。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，部分制冷劑會(huì)溶于潤(rùn)滑油中，而制冷劑的粘度一般都遠(yuǎn)小于潤(rùn)滑油，因此會(huì)造成潤(rùn)滑油粘度降低，潤(rùn)滑性能下降。圖2反映的是當(dāng)潤(rùn)滑油中CO2的質(zhì)量含量為10%時(shí)的粘度變化情況，從中可以看出PAG油的粘度受CO2溶解的影響最小，AB油受影響最大；而隨著溫度的升高，CO2溶解的影響，部分原因可能是潤(rùn)滑油的粘度隨溫度升高而降低。利用“BallonDisk”方法進(jìn)行潤(rùn)滑性能測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，在亞臨界區(qū)域運(yùn)行時(shí)，幾種油的潤(rùn)滑性能相近，PAG油稍好；而在超臨界區(qū)域，POE油的潤(rùn)滑性能明顯下降，見(jiàn)圖3。圖1潤(rùn)滑油粘度隨溫度的變化關(guān)系[1]圖2CO2的溶解對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響[2]圖3三種潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能比較[3]2.2穩(wěn)定性與使用壽命薪潤(rùn)滑油的憐穩(wěn)定性包輸括熱穩(wěn)定張性和化學(xué)立穩(wěn)定性。邁由秘于著CO饅2息汽車空調(diào)垂高壓側(cè)的疲工作壓力唯和溫度比牌較高，潤(rùn)桿滑油不能岸分解，不福能與系統(tǒng)災(zāi)中的材料佩發(fā)生化學(xué)匆反應(yīng)而腐射蝕系統(tǒng)部仁件。此外頌，潤(rùn)滑油瘋的吸水性劉要弱，水昏解作用要翁小。否則美，潤(rùn)滑油租的使用壽陳命會(huì)縮短卵，進(jìn)而影征響系統(tǒng)性霜能，甚至呀損壞壓縮發(fā)機(jī)等部件沿。庭若潤(rùn)滑油述的極性較深強(qiáng)，其親起水性也較丸強(qiáng)，若如變PA扭G遼類潤(rùn)滑油分，見(jiàn)即圖哭4越。在畫(huà)對(duì)沉PA株G讓、吩PV膏E肚和暫PO龍E應(yīng)三種潤(rùn)滑冤油的基礎(chǔ)貝油進(jìn)行的角超臨界條象件下的穩(wěn)慨定性測(cè)試已發(fā)現(xiàn)，含賺水量騎為昨100p吧p揀m德時(shí)，分別燙置兵于膠PA裹G體油威景和準(zhǔn)CO洋2京混合物贊及終PO綁E烈油草和勵(lì)CO總2紅混合物懲中香1哈0爆天之久的與銅片的顏媽色都發(fā)生凳了變化，配鐵片和鋁攜片的顏色井無(wú)明顯改滲變，這說(shuō)檔明這兩種營(yíng)油與銅片恭之間有化如學(xué)反應(yīng)發(fā)漠生。當(dāng)含錦水量岡為奮2000董pp達(dá)m仙時(shí)，測(cè)試間后盈的飲PO陷E醫(yī)油的酸值攻超過(guò)攏5mg夢(mèng)KOH/牛g弱，這很大奇程度上是企由尊PO跡E榆油水解生恨成的羧酸災(zāi)引起的默。患PV店E孩油在測(cè)試申中表現(xiàn)出訪良好的穩(wěn)稀定性，金扔屬片的顏批色無(wú)明顯燭變化，酸跪值也可忽溝略鉤[5]墻。上述三鄙種潤(rùn)滑油版基礎(chǔ)油的濤疲勞壽命及的測(cè)試結(jié)壟果見(jiàn)濟(jì)圖譯5莊，在相同海條件下戴，淚PA蘭G蜜的使用壽享命最長(zhǎng)，騎退化速度敞最慢緩；欺PO傘E閣使用壽命亂相對(duì)較短澇，勉但斷PV啟E慎的退化速程度最快。賽圖延4PA糞G謀油貫和奉PO越E象油吸水特栽性比較多[2]物圖陷5PA閣G,PV掩E拌和軍PO山E絕油疲勞壽秀命的比較欲[3]犁2.3壯烘與制冷劑陡的互溶性徒及其影響否與制冷劑樸的互溶性蕉是選擇潤(rùn)腐滑油的重繼要衡量標(biāo)朝準(zhǔn)?；ト苓_(dá)性是指潤(rùn)說(shuō)滑油和制抹冷劑在某壓一溫度下鋸達(dá)到平衡銀狀態(tài)時(shí)形魯成單相溶憲液，而不星出現(xiàn)分層插。這種互州溶性主要距依賴于潤(rùn)占滑油與制報(bào)冷劑的極劍性，通常究認(rèn)為極性線相近的物涉質(zhì)互溶性葵好，極性覆差別大的家物質(zhì)互溶劈性差，緞即誠(chéng)“鮮相似相飽溶吳”換原理。當(dāng)住制冷劑和蜘潤(rùn)滑油在哨換熱器及瞧管道中流縮動(dòng)時(shí)，如皮果二者不溫互溶，則姜潤(rùn)滑油就獵有可能附陰著于管壁考上，影響缸換熱甚至狗造成管道巾堵塞。測(cè)責(zé)試結(jié)果表賭明畏，漠PO織E紗油部與皇CO文2孩的互溶性需最好息，新PV劈E右油次之分，若PA丈G觀和攻PA既O暫油損與賓CO錢2勉部分互溶派，嗎而賞A哈B纖油輛與筆CO嬌2賽則幾乎完顆全不互溶面，采用時(shí)伶需要油分郊離器墊[3,5紫]筐。弓制冷劑中陶潤(rùn)滑油的順存在可能霸會(huì)影響換革熱器的效莫率，主要乳有以下三牽個(gè)因素：越（蒙1叨）改變了殘液相時(shí)的獅換熱熱阻浩（蝶2爺）改變了炮制冷劑氣渾液相之間責(zé)的平衡。度（理3絲）增加壓在力損失，赴因?yàn)闈?rùn)滑淋油的粘度逆一般遠(yuǎn)大總于制冷劑嗓。嶺Zing怕erl與i承等測(cè)試了導(dǎo)潤(rùn)滑油對(duì)臣超臨界狀傲態(tài)亞下著CO牛2優(yōu)放熱過(guò)程持的管內(nèi)換火熱系數(shù)和張壓降的影雀響隙[6]奉。制冷劑罪中含油量溫的增加會(huì)局使最大換饑熱系數(shù)降跌低，但無(wú)勉論含油或炸不含油，慘最大換熱售系數(shù)都出某現(xiàn)在準(zhǔn)臨曾界溫喝度處。從麗中也可看見(jiàn)出，當(dāng)潤(rùn)鈴滑油含量叉處在較低型水平時(shí)，趨換熱系數(shù)點(diǎn)會(huì)隨著其略濃度的增刻加而上升壟。作者在奇實(shí)驗(yàn)中采瞞用的丑是潛P(yáng)O長(zhǎng)E正類潤(rùn)滑油撲。邀Yunh戶oHw久an奸g戴等通過(guò)實(shí)狼驗(yàn)研究了虧潤(rùn)滑油收在容CO嗚2暴制冷系統(tǒng)已部件中的帳滯留現(xiàn)象嗚[9]牲，他們?cè)诩鎸?shí)驗(yàn)中采為用的砍是嚷PA圾G放類潤(rùn)滑油怪。無(wú)論蒸忘發(fā)器還是終氣冷器，濕相同的制平冷劑質(zhì)量缺流量而（突MF伯R咽）下，潤(rùn)亂滑油的的籮濃度越大備，其滯留芹率（在該腔部件中的彩滯留量與洲系統(tǒng)中潤(rùn)甚滑油總量所的比值）穗越高；增量加制冷劑戚質(zhì)量流量攝，潤(rùn)滑油待的滯留量魄會(huì)降低，牲但增大到就一定值后棟，它對(duì)潤(rùn)絮滑油的滯謝留量的影問(wèn)響就很小曲了，見(jiàn)抄圖苦7約。溫度越罩低，潤(rùn)滑章油的粘度鹿越大；制駝冷劑干度么越大，它贏在潤(rùn)滑油翻中的溶解呢量越小，半對(duì)潤(rùn)滑油柱粘度的影縮響也就越渠小。因此歸，潤(rùn)滑油撤在氣冷器竿中的滯留煌量遠(yuǎn)少于益吸氣管道當(dāng)和蒸發(fā)器述。蒸發(fā)器猜內(nèi)的壓降俱隨著潤(rùn)滑仿油濃度的眾增加而增捕大，而且勝制冷劑流健量越低，鞏壓降越大濟(jì)（壓降比臭指制冷劑株含油時(shí)的犁壓降與不鑒含油時(shí)的灰比值）。妖需要注意裁的是，部坑件的結(jié)構(gòu)經(jīng)和系統(tǒng)的樂(lè)布置對(duì)潤(rùn)養(yǎng)滑油的滯幸留量也有美很大的影揀響。熊此外，潤(rùn)自滑油對(duì)制章冷系統(tǒng)性及能殼（飯CO尤P辣）的影響疏也是必須礦要考慮的煩一個(gè)因素要。所尋用招的潤(rùn)滑油堅(jiān)不能使得字系統(tǒng)性能靠大幅降低擦，否則就嘗沒(méi)有達(dá)到辱制冷劑替質(zhì)代的目的踐。干Jan盤(pán)Hinr敲ich第s霸在實(shí)驗(yàn)中聽(tīng)比較列了喂PA征G域和矮PO裳E游等幾類潤(rùn)瓦滑油對(duì)兆一雨CO削2維汽車空調(diào)禮系灣統(tǒng)歪CO毒P芽的影響。隸在槳5代種不同的邀工況下，在采奮用緊PO克E尾類潤(rùn)滑油墻時(shí)系統(tǒng)邪的鏡CO直P(pán)歸略高于采咱用鞠PA爸G樓時(shí)，這可廟能是因判為振PO可E用油房與扮CO擁2妙的互溶性桂較好，換虛熱器的效腰率較高沒(méi)[8]漆。3.結(jié)論泥通過(guò)對(duì)幾寒種合成潤(rùn)休滑油主要穿性能的比兩較分析可貿(mào)以看出尋，宜PA替G嗽類潤(rùn)滑油旬穩(wěn)定性好服，粘溫性復(fù)能優(yōu)越，引在超臨界綁條件下能盡夠的潤(rùn)滑野，而且使散用壽命較蹄長(zhǎng)。雖然訓(xùn)與碰CO灑2構(gòu)的互溶性更不咸如胖PO輝E雕類潤(rùn)滑油斧，但二者貼對(duì)制冷系宋統(tǒng)性能的亮影響差別相不大。鑒案于幫PA俊G矩類潤(rùn)滑油榨的綜合性仙能最為出脫色，可以爆考慮采用竊為拋CO退2房汽車空調(diào)贏系統(tǒng)用潤(rùn)陸滑油。參考文獻(xiàn)應(yīng)[1]棍膝馬一偏太乖,奔管海去清殺,征李敏霞等騾。補(bǔ)CO技2玩跨臨界循窯環(huán)系統(tǒng)潤(rùn)催滑油分難析掘[J壇]妄。天津大逆學(xué)學(xué)報(bào)暑，豈200州4具，美37(9敲)蛋：捎783-龜786.糧[2]想ILK蘋(píng)Dres蜻den.婚Phy努sica粘lpr占o(jì)per崖ties翼of蒙CO雪2障侄–竄ref決rige屬rato攻roi洲lmi斃xtur扣es.修FUCH占Sre遭port猶.止[3]秒Yasu付hiro哨Kawa址guch樣i,D非ietm疤arB虹oenn報(bào)inge閱r.E涌valu腎atio形nof鴉var嘗ious起com胡pres車sor點(diǎn)lubr渾ican齒tsf甲o(hù)rCO蠶2鏟-ref寧rige特rati帝ons鑒yste鬧m[C]脅.20帽04V絞DAW怕inte追rMe汁etin互g.春[4]監(jiān)Kenn工eth消N.Ma池rsh,痕Moh攏amed哥E.界Kand尼il.腰Revi元ewo雜fth肯ermo蜻dyna偽mic伏prop福erti允eso補(bǔ)fre高frig驕eran垃ts+泊lubr遲ican榮toi護(hù)ls[J暴].F害luid狹Pha嚷seE毀quil吹ibri齊a19貝9(20顛02):茶31質(zhì)9棄–幅334.削[5]貓Seet棄on,慘Fahl誦,He梨nder駝son.剩Solu鞭bili恭ty,餡visc鞋osit濕y,b央ound旋aryl飲ubri六cati育ona緊ndm云isci曠bili殊tyo構(gòu)fCO轟2掃and脖synt法heti烘clu余bric鑰ants癥[C].丙Pro互ceed鼠ings爆oft花he4口th授IIR欠-Gus沒(méi)tav均Lore的ntze獸nco望nfer塘ence總on狀natu銷ral弟work數(shù)ing譯flui聞dsat珠Pur而due寬2000殃,41蹤7-42沈5.亦[6]坊Zing襖erli閑,Gr授oll.饑Inf拳luen助ceo餃nre漢frig嗽erat盼ion老oil鉗the打heat版tra劉nsfe菜ran走dpr柄essu便red丑rop臥supe由rcri火tica嘉lCO卸2餡dur貍ing煙in-t勒ube迅cool西ing[吸C].鬧Proc脈.In炕t.R晝efri育.Con脊f.,胸Pur毯due籌2000種,26閃9~27裁8.式[7]Y津unho插Hwa花ng,肥Jun-叼Pyo肥Lee,匠Rei格nhar猶dRa悔derm五ache賞r.I拴nves巨tiga侍t