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气液分离器的设计和使用必须遵循的原则

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发表于 2021-10-26 15:24:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
制冷系统作为一个整体除了四大件(压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器)以外还有很多附属部件—气液分离器等。
关于气液分离器的一些相关知识,今天我们一起来了解一下它的基本常识。
气液分离器,顾名思义,就是在制冷系统中的基本作用是分离并保存回气管里的制冷剂液体以防止压缩机液击。因此,它可以暂时储存多余的制冷剂液体,并且也防止了多余制冷剂流到压缩机曲轴箱造成油的稀释。有时也称作低压储液器。

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由于在分离制冷剂液体过程中,冷冻油也会被分离出来并积存在气液分离器底部,所以在气液分离器出口管和底部会有一个油孔,保证冷冻油可以回到压缩机,从而避免压缩机缺油。

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气液分离器的基本结构如下图:
气液分离器的作用- j! y, h  k* Y# Q2 r( E
气液分离器在制冷系统中的主要作用是容纳系统中回液部分冷没媒,防止对压缩机造成液击,以及过多制冷剂对压缩机机油的稀释。

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气液分离器的结构和优缺点
1、重力沉降:
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原理:结构很简单,原理也很简单,利用液体与气体的重量不同达到分离。
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优点:设计简单;设备制作简单;阻力小。
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缺点:分离效率很差;需要气体流速很慢,所以相对应设备体积就很大。


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2、折流分离(挡板分离)9 ]9 x2 K3 S6 K8 D  f$ l8 Y
原理:气体与液体的密度不同,液体的惯性大,遇折流板直接发生碰撞达到分离。

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优点:(相对重力分离)分离效率更高;体积更小;工作稳定。
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缺点:分离负荷范围窄,气体流速超过一定范围后,分离效率下降。 

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原因:
1、如果气体流速过慢,液体的惯性过小,不能产生碰撞,无法分离。
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2、气体流速过快会把已经碰撞着壁的液体重新带走。

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3、液体容易碎化,与折流板在碰撞的同时,产生更细的液滴。气体流速越大,碰撞力就越大,产生的细液滴就越多,分离效果就越差。


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原理:气体与液体的密度不同,液体与气体混合一起旋转流动时,液体受到的离心力大于气体,从而与筒体壁面产生碰撞并附着在上,然后由于重力的作用达到分离。

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优点:分离效率更高;体积更小;工作稳定。
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缺点:与折流分离类似,分离负荷范围窄,气体流速超过一定范围后,分离效率下降。
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原因:
1、如果气体流速过慢,液态的惯性过小,不能产生碰撞,无法分离。
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2、气体流速过快会把已经碰撞着壁的液体重新带走。

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4、填料分离* F) K1 S$ |6 T. x
原理:填料分离和折流分离的原理类似,也是依靠液体的惯性,使其与填料产生碰撞从而实现分离。但填料分离相对折流分离来说具有大得多的阻挡收集壁面积,而且多次反复折流,液体很容易着壁,所以其分离效率更高。
4 }) A" m* _: z
优点:分离效率比折流分离或离心分离高;结构简单,只需制作一个填料架。
! F7 Z! N& A: t. b
缺点:分离负荷范围更窄,气体流速超过一定范围后,分离效率急剧下降;易堵。 

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原因:
1、在气液比一定的情况下,气液混合物流速越大,说明单位时间内分离负荷越大,混合物在分离器内停留的时间越短。

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2、气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向上流动,如果气体流量太大,流速太快,会导致液体下流不畅,随着液体越积越多,气体的流通面积也越来越小,在这双重影响下,已经着壁的液体很容易被气体重新带走。


* g7 _5 @, t( s1 f3 h5、丝网分离
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原理:气体与液体的微粒大小不同,液体与气体混合一起流动通过丝网时,就象过筛一样,气体通过了,而液体被拦截下来,从而达到分离。简单的说,就是液体颗粒太大,无法通过丝网的筛分。
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优点:分离效率比填料分离更高。
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缺点:分离负荷范围更窄,超过气体极限流速或者液气比后,分离效率急剧下降;易堵;丝网的目数以及材质选择很重要。

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6、微孔过滤分离
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原理:气体与液体的微粒大小不同,液体与气体混合一起流动通过微孔过滤,就象过筛一样,气体通过了,而液体被拦截下来,从而达到分离。微孔过滤分离器的筛分作用是真正意义上的筛分,其微孔直径一般在50微米以下,大于微孔直径的液体微粒均不能通过。而且微孔过滤分离器的阻挡收集表面积在单位体积内极大,折流次数和筛分次数在单位体积内比丝网过滤更多。
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优点:分离效率极高;体积比丝网分离器小。

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缺点:
1、成本高。
2、如果液气比太大,容易发生液阻现象,阻力急剧上升(前端需加装其它粗过滤装置)。
3、本身阻力大。
4、更易堵。

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气液分离器的设计和使用必须遵循以下原则:

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1、 气液分离器必须有足够的容量来储存多余的液态制冷剂。

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特别是热泵系统,最好不要少于充注量的50%,如果有条件最好做试验验证一下,因为用节流孔板或毛细管在制热时节流,可能会有70%的液态制冷剂回到气液分离器。还有高排气压力,低吸气压力也会让更多的液态制冷剂进入气液分离器。用热力膨胀阀会少一些,但也可能会有50%流到气液分离器,主要是在除霜开始后,外平衡感温包还是热的,所以制冷剂会大量流过蒸发器而不蒸发从而进入气液分离器。在停机时,气液分离器是系统中最冷的部件,所以制冷剂会迁移到这里,所以要保证气分有足够的容量来储存这些液态制冷剂。

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2、 适当的回油孔及过滤网保证冷冻油和制冷剂回到压缩机。

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回油孔的尺寸要尽量保证没液态制冷剂回流到压缩机,但也要保证冷冻油尽量可以回到压缩机。如果是运行中气液分离器中存有的液态制冷剂,推荐使用直径0.040 in (1.02mm),,如果是因为停机制冷剂迁移到气液分离器推荐使用0.055 in (1.4mm)(谷轮的应用工程手册是直接给出0.040-0.050 in(1.02-1.3 mm),并给出一般气液分离器是0.0625-0.125(1.6-3.2mm))。当然如果有条件也可能用试验优化这个尺寸,以达到最好效果。还有过滤网,谷轮推荐使用不小于30X30目(0.6mm孔径),这里推荐使用50X60 目,这里好象有点矛盾,不过考虑到在中国空调安装的水平,特别是分体式的安装,经常会有杂质进入系统,所以用小点孔径会稳妥些。

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3、气液分离器的压力损失尽可能小。

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冷冻油和制冷剂的流量由出口U形管的尺寸控制,所以它的尺寸也决定了制冷剂的压力损失,因为进入出口管的制冷剂是高速的。这里有一个参考值,对于R22,R134,R404A,R410A,在5℃蒸发温度,30℃吸气温度时压力损失为7kPa, 有些公司资料上压力损失是1/2F(0.5C)这应该是指饱和状态下的压力。但是不同制冷剂换算成压力又是不同的,前面提的压力损失又是针对几种制冷剂,所以这些参数只是作为参考。

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在气液分离器设计时,图纸中应明确如下要求:

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1、相应配管尺寸、外形尺寸

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2、气密试验、强度试验等压力试验
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3、洁净度、残留水分

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4、进气管处筒体上应明确进行标注

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5、筒体内应充入0.05MPa高纯氮气保压

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6、其他关键技术要求或材料、尺寸要求

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7、过虑网目数等。

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