什么是氣液分離器?氣液分離器的分離原理及設(shè)計(jì)要求
制冷系統(tǒng)除了壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器四大件外還有很多附屬部件,比如氣液分離器。汽液分離器有時(shí)也稱作低壓儲(chǔ)液器,它對(duì)系統(tǒng)的低壓側(cè)提供額外的內(nèi)部容積,可以暫時(shí)儲(chǔ)存多余的制冷劑液體,并且也防止了多余制冷劑流到壓縮機(jī)曲軸箱造成油的稀釋。
汽液分離器在啟動(dòng)、運(yùn)行或融霜(熱泵)后制冷劑液體返回時(shí)對(duì)壓縮機(jī)保護(hù),主要通過分離并保存回氣管里的制冷劑液體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

由于在分離制冷劑液體過程中,冷凍油也會(huì)被分離出來并積存在氣液分離器底部,所以在氣液分離器出口管和底部會(huì)有一個(gè)油孔,保證冷凍油可以回到壓縮,從而避免壓縮機(jī)缺油。
值得注意的是,非共沸制冷劑系統(tǒng)中不應(yīng)使用汽液分離器。
氣液分離器VS儲(chǔ)液器
氣液分離器是氣體和液體分離的裝置,用來防止液體液擊壓縮機(jī),保證壓縮機(jī)安全正常運(yùn)轉(zhuǎn),特別是在大型制冷裝置中更為重要。相對(duì)來說,儲(chǔ)液器專門用來儲(chǔ)存制冷劑液體,提供制冷系統(tǒng)循環(huán)所需的供液量,家用微型制冷系統(tǒng)不會(huì)設(shè)置,小型以上的制冷裝置中才會(huì)設(shè)置儲(chǔ)液器。
按照制冷工程的工藝流程,儲(chǔ)液器必須(也只能、只有)安裝在冷凝器之后,調(diào)節(jié)閥(節(jié)流閥、膨脹閥)之前。
而氣液分離器,必須安裝在蒸發(fā)器后,進(jìn)入壓縮機(jī)前,為防止系統(tǒng)制冷劑過多、蒸發(fā)器未完全蒸發(fā)的過潮過濕帶顆粒性的混合氣體、或氣體中可能夾帶的潤滑油而專設(shè)的分離容器,有效地保護(hù)壓縮機(jī)。
氣液分離器的分離原理
制冷裝置中的氣液分離器采用的分離結(jié)構(gòu)型式很多。其分離方法也有重力沉降;折流分離;離心力分離;絲網(wǎng)分離;超濾分離;填料分離等等。
其分離原理可分為兩種:
一、利用組分質(zhì)量(重量)分離
利用組分質(zhì)量(重量)不同對(duì)混合物進(jìn)行分離(如重力沉降;折流分離;離心力分離;填料分離等等分離方法)。氣體與液體的密度不同,相同體積下氣體的質(zhì)量比液體的質(zhì)量小。
這里著重介紹一下重力沉降
重力沉降原理: 由于氣體與液體的密度不同,液體在與氣體一起流動(dòng)時(shí),液體會(huì)受到重力的作用,產(chǎn)生一個(gè)向下的速度,而氣體仍然朝著原來的方向流動(dòng),也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向,向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。
1、重力沉降的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):1)設(shè)計(jì)簡單。2)設(shè)備制作簡單。3)阻力小。
缺點(diǎn):1)分離效率最低。2)設(shè)備體積龐大。3)占用空間多。
2、改進(jìn)重力沉降的改進(jìn)方法:
1)設(shè)置內(nèi)件,加入其它的分離方法。
2)擴(kuò)大體積。
二、利用分散系粒子大小分離
利用分散系粒子大小不同對(duì)混合物進(jìn)行分離(如絲網(wǎng)分離;超濾分離這兩種分離方法)。液體的分子聚集狀態(tài)與氣體的分子聚集狀態(tài)不同,氣體分子距離較遠(yuǎn),而液體分子距離要近得多,所以氣體粒子比液體粒子小些。
不論何種分離方法,一個(gè)分離器實(shí)際上其分離效率不可能100%,分離效率的選擇跟待分離的液體物性有關(guān),如果液體粘度大,分子間作用力強(qiáng),相對(duì)來說容易分離一些,所以油水分離器一般分離極數(shù)比水分離器低。同樣的分離要求,較粘液體的分離器的分離方式在上述順序中可以降低一檔。但較粘的液體存在的嚴(yán)重問題在于液體下流時(shí)間較長。
氣液分離器設(shè)計(jì)要求
1. 足夠的容量來儲(chǔ)存多余的液態(tài)制冷劑
特別是熱泵系統(tǒng),最好不要少于充注量的50%。用節(jié)流孔板或毛細(xì)管在制熱時(shí)節(jié)流,可能會(huì)有70%的液態(tài)制冷劑回到氣液分離器。還有高排氣壓力,低吸氣壓力也會(huì)讓更多的液態(tài)制冷劑進(jìn)入氣液分離器。如果有條件最好做試驗(yàn)驗(yàn)證一下。在停機(jī)時(shí),氣液分離器是系統(tǒng)中最冷的部件,所以制冷劑會(huì)遷移到這里,所以要保證氣分有足夠的容量來儲(chǔ)存這些液態(tài)制冷劑。
2、 適當(dāng)?shù)幕赜涂准斑^濾網(wǎng)
回油孔大了回油會(huì)變好,但是液體冷媒的回流也會(huì)變多,從而導(dǎo)致油被稀釋渦旋部會(huì)異常磨耗,壓縮機(jī)就可能出故障。
回油孔小了回去的液體冷媒會(huì)減少了,但是因回油也減少了,機(jī)內(nèi)就會(huì)供油不足,由于渦旋部的供油不足,就會(huì)出現(xiàn)異常磨耗,從而導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)故障。
回油孔的尺寸要盡量保證沒液態(tài)制冷劑回流到壓縮機(jī),但也要保證冷凍油盡量可以回到壓縮機(jī)。如果是運(yùn)行中氣液分離器中存有的液態(tài)制冷劑,推薦使用直徑0.040 in (1.02mm),如果是因?yàn)橥C(jī)制冷劑遷移到氣液分離器推薦使用0.055 in (1.4mm)。
均壓孔面積(mm2)=出口管外徑面積(mm2)×(0.03~0.033)
最終的均壓孔徑在計(jì)算完成后必須根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn),以達(dá)到最好效果。
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):
(1)氣液分離器在液態(tài)制冷劑液面固定的狀態(tài)下停止壓縮機(jī)時(shí),液態(tài)制冷劑不會(huì)流入壓縮機(jī)內(nèi)。
(2)進(jìn)行回油試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。以上確認(rèn)可以通過在氣液分離器~壓縮機(jī)之間的回氣管上安裝視液鏡進(jìn)行觀察。
建議為超低溫設(shè)計(jì)的機(jī)組在做回油孔設(shè)計(jì)時(shí),采用多回油孔的設(shè)計(jì)方法?;赜涂追稚⒌胶线m的高度,這樣可以提高壓縮機(jī)的可靠性。
還有過濾網(wǎng),特別是分體式空調(diào)的安裝,經(jīng)常會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng),所以用小點(diǎn)孔徑會(huì)穩(wěn)妥些。
3、氣液分離器的壓力損失盡可能小。
冷凍油和制冷劑的流量由出口U形管的尺寸控制,進(jìn)入出口管的制冷劑是高速的,U形管的尺寸也決定了制冷劑的壓力損失。對(duì)于R22,R134,R404A,R410A,在5℃蒸發(fā)溫度,30℃吸氣溫度時(shí)壓力損失為7kPa, 有些公司資料上壓力損失是1/2F(0.5C)這應(yīng)該是指飽和狀態(tài)下的壓力。但是不同制冷劑換算成壓力又是不同的,所以這些參數(shù)只是作為參考。
在氣液分離器設(shè)計(jì)時(shí),圖紙中應(yīng)明確如下要求:
1、相應(yīng)配管尺寸、外形尺寸
2、氣密試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)等壓力試驗(yàn)
3、潔凈度、殘留水分
4、進(jìn)氣管處筒體上應(yīng)明確進(jìn)行標(biāo)注
5、筒體內(nèi)應(yīng)充入0.05MPa高純氮?dú)獗?br />
6、其他關(guān)鍵技術(shù)要求或材料、尺寸要求
7、過慮網(wǎng)目數(shù)
氣液分離器孔壓設(shè)計(jì)
氣液分離器出口管的均壓孔徑是按以下計(jì)算的。
均壓管孔徑面積(mm2) = 出口管外徑斷面積(mm2) × (0.03~0.033)(注)最終的均壓孔徑的計(jì)算,還是根據(jù)實(shí)驗(yàn)來決定的。
氣液分離器的液態(tài)制冷劑在積存量固定的狀態(tài)下停下壓縮機(jī)時(shí),液態(tài)制冷劑是不會(huì)流入壓縮機(jī)內(nèi)的。
*在氣液分離器~壓縮機(jī)之間安裝視液鏡進(jìn)行確認(rèn)。
〈計(jì)算實(shí)例〉
設(shè)計(jì)條件 出口管外徑:φ22.3
均壓管孔徑面積(mm2) = {1/4×3.14×(22.32)}×0.03= 11.71
均壓孔徑φ(mm) = 11.71÷(1/4×3.14)= 3.9mm
→ 初步采用φ4.0 的均壓孔,后用試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。
氣液分離器盡量靠近壓縮機(jī)安裝,有四通閥的安裝在四通閥和壓縮機(jī)之間,有過濾器的安裝在它和壓縮機(jī)之間。