Lubricity of oil-refrigerant mixtures with R600a under starved lubrication conditions

• Autorzy: Górny K. , Stachowiak A. , Tyczewski P. , Zwierzycki W.

Warianty tytułu

PL

Właściwości smarne mieszanin olejów mineralnych z czynnikiem chłodniczym R600a w warunkach skąpego smarowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In refrigeration nowadays, there is a dynamic return to the use of natural refrigerants such as hydrocarbons. These substances do not contain fluorine and chlorine, which contribute to the enlargement of the ozone hole and the greenhouse effect. Hydrocarbons, however, are substances from the A3 safety group (flammable) and are currently mainly used in low-capacity devices. The most commonly used refrigerant in this group is R600a (isobutene). In refrigeration compressors, a situation may occur where the amount of oil in friction nodes is insufficient. In this case, there may be poor lubrication conditions. A situation may also arise in which the lubricant in the friction areas runs out, and the lubrication of the friction nodes will be performed exclusively by the refrigerant. The article presents a concept of a test method allowing an assessment of lubricity properties of oils for refrigeration compressors in the mixture with a refrigerant in the conditions of poor lubrication and in the absence of lubrication with a lubricant. It also contains the results of wear tests that enable an evaluation of the lubricity properties of oil-refrigerant mixtures in the conditions of poor lubrication. The results were obtained for ecological, and recommended for a wider future use, R600a refrigerant with mineral oils. It is also indicated that it is possible to compare various refrigerants in the absence of lubricant and to replicate lubricity properties of oil-refrigerant mixtures in the conditions of poor lubrication and to apply the proposed method for the evaluation of different lubricants in use with a selected refrigerant.

PL

Obecnie w chłodnictwie następuje dynamiczny powrót do stosowania naturalnych czynników chłodniczych takich jak węglowodory. Są to substancje niezawierające fluoru i chloru, które przyczyniają się do powiększania dziury ozonowej oraz efektu cieplarnianego. Węglowodory to jednak substancje z grupy bezpieczeństwa A3 (palne) i są obecnie głównie wykorzystywane w urządzeniach o małej wydajności. Najpowszechniej stosowanym czynnikiem chłodniczym w tej grupie urządzeń jest R600a (izobutan). W sprężarkach chłodniczych może wystąpić sytuacja, w której ilość oleju w węzłach tarcia jest niewystarczająca. Wówczas mogą wystąpić skąpe warunki smarowania. Może również zaistnieć sytuacja, w której środka smarnego zabraknie w obszarach tarcia, a smarowanie węzłów będzie realizowane tylko przez czynnik chłodniczy. W artykule przedstawiono koncepcję metody badań pozwalających na ocenę właściwości smarnych olejów do sprężarek chłodniczych w mieszaninie z czynnikiem chłodniczym w warunkach skąpego smarowania oraz braku smarowania środkiem smarnym. Umieszczono również wyniki badań zużyciowych pozwalających na ocenę właściwości smarnych mieszanin olej – czynnik chłodniczy w warunkach skąpego smarowania uzyskanych dla ekologicznego i wskazanego do szerszego stosowania w przyszłości czynnika chłodniczego R600a z olejami mineralnymi. Wskazano również na możliwości porównania między sobą różnych czynników chłodniczych podczas braku środka smarnego oraz odwzorowania właściwości smarnych mieszanin olej/czynnik chłodniczy w warunkach skąpego smarowania i wykorzystania proponowanej metody do oceny rożnych środków smarnych do zastosowania z wybranym czynnikiem chłodniczym.

Słowa kluczowe

EN

oil/refrigerant mixture; lubricity; starved lubrication conditions

PL

mieszanina olej/czynnik chłodniczy; właściwości smarne; skąpe smarowanie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 43--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Górny K.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machine and Transport, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Stachowiak A.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machine and Transport, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Tyczewski P.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machine and Transport, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Zwierzycki W.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machine and Transport, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Calm J. M.: The next generation of refrigerants – historical review, considerations, and outlook. Int. J. Refrig. 31, 2008, pp. 1123–1133.
• 2. Rusowicz A., Grzebielec A., Ruciński A.: Ocena zagrożeń związanych z wykorzystywaniem naturalnych czynników chłodniczych. Logistyka nr 5, 2014, s. 1310–1316.
• 3. Górny K., Stachowiak A., Tyczewski P., Zwierzycki W.: Evaluation of lubricating properties of mixtures of mineral oils with refrigerant R600a, Tribologia 3/2016, pp. 98–108.
• 4. Górny K., Tyczewski P., Zwierzycki W.: Description of the experimental method and procedure of model wear test of refrigeration compressors’ parts. Solid State Phenomena, 225, 2014, pp. 85–92.
• 5. Górny K., Stachowiak A., Tyczewski P., Zwierzycki W.: Lubricity evaluation of oil-refrigerant mixtures with R134a and R290, International Journal of Refrigeration 69 (2016), pp. 261–271.
• 6. Górny K., Stachowiak A., Tyczewski P., Zwierzycki W.: Research idea and methodology for determining test parameters for lubricity evaluation of oil / refrigerant mixtures, Tribologia 3/2015, pp. 33–42. 7. Górny K., Stachowiak A., Tyczewski P., Zwierzycki W.: Effect of flushing fluid addition on lubricity of refrigerant compressor oils, Tribologia 2/2017, pp. 59–66.
• 8. Mizuhara K., Tomimoto M.: The effect of refrigerants in the mixed lubrication regime. Proceedings of the 1995 symposium in tribology of hydraulic pump testing. American Society for Testing and Materials: ASTMSTP, 1310; 1996, pp. 38–48.
• 9. Na B. C., Chun K. J., Han D. C.: A tribological study of refrigerant in oil sunder HFC-134a environment. Tribology International, vol. 30, pp. 707–716, 1998.
• 10. Yoon H., Sheiretov T., Cusano C.: Scuffing behavior of 390 aluminum against steel under starved lubrication conditions, Wear, vol. 237, no. 2, pp. 163–175, 2000, doi: 10.1016/S0043-1648(99)00321-X.
• 11. Sariibrahimoglu K., Kizil H., Aksit M. F., Efeoglu I., Kerpicci H.: Effect of R600a on tribological behavior of sintered steel under starved lubrication, Tribology International, vol. 43, no. 5, pp. 1054–1058, 2010, doi: 10.1016/j. triboint.2009.12.035.
• 12. Mishra S. P., Polycarpou A. A.: Tribological studies of unpolished laser surface textures under starved lubrication conditions for use in air-conditioning and refrigeration compressors, Tribology International, vol. 44, no. 12, pp. 1890–1901, 2011, doi: 10.1016/j.triboint.2011.08.005.
• 13. Akram M. W., Polychronopoulou K., Polycarpou A. A.: Tribological performance comparing different refrigerant–lubricant systems: The case of environmentally friendly HFO-1234yf refrigerant, Tribology International, vol. 78, pp. 176–186, 2014, doi: 10.1016/j.triboint.2014.05.015.
• 14. Birol Y., Birol F.: Sliding wear behaviour of thixoformed AlSiCuFe alloys, Wear 265, 2008, pp. 1902–1908.
• 15. Takesue M., Tominaga S.: Wear and Scuffing Characteristics of Polyvinylether (PVE) in an HFC Atmosphere. In: Proc. of International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Paper 440, 1998, pp. 379–384.
• 16. Tanaka M., Matsuura H., Taira S., Nakai A.: Selection of a Refrigeration Oil for R32 refrigerant and Evaluation of the Compressor Reliability. In: Proc. of International Compressor Engineering Conference, Paper 2299, 2014, pp. 1–10.
• 17. Muraki M., Tagawa K., Dong D.: Refrigeration Lubricant Based on Polyolester for Use With HFCs and Prospect of Its Application With R-22 (Part 1). Tribological Characteristics. In: Proc. of International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Paper 33, 1996, pp. 273–278.
• 18. Hadfield M., Garland N. P.: Environmental implications of hydrocarbon refrigerants applied to the hermetic compressor. Mater. Design 26, 2005, pp. 578–586.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).