一种高效回油的气液分离器、一种制冷/热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效回油的气液分离器、一种制冷/热泵系统。气液分离器本体、回油器和引射管；回油器进液口通过输油管连接至回油口，输油管上设有控制流量的调节阀，输油管与回油器进液口在垂直方向上低于回油口，回油器出气口连接至引射管的引射流体进口，引射管其余两口分别连接出气管与压缩机回气管。本发明专利技术的气液分离器结构简单，结合本发明专利技术的控制方法，可以方便、有效地控制润滑油循环量，同时提升回油的纯度，防止压缩机启动液击，提升压缩机回气过热度，以及提高使用本发明专利技术的气液分离器的制冷/热泵系统的性能、稳定性和换热效率。稳定性和换热效率。稳定性和换热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效回油的气液分离器、一种制冷/热泵系统


[0001]本专利技术涉及制冷与热泵
的气液分离器，特别涉及了一种高效回油的气液分离器、一种制冷/热泵系统。

技术介绍

[0002]在二氧化碳制冷/热泵领域里，气液分离器的作用有贮存系统内部部分的制冷剂，防止压缩机液击，扩充系统容量，调节系统压力等。常见的二氧化碳气液分离器(又称U型管式气液分离器)主要由罐体、两相流体入口、排气管、回液口组成。其中两相流体入口位于罐体中部，回液口位于罐体底部。排气管的进气口位于罐体内部，一端位于罐体上部作为罐内气体出口，另一端连出罐体，排气管的底部有一大小固定的小孔作为出油孔，位于罐体底部。
[0003]在压缩式二氧化碳制冷/热泵系统中，由于良好的兼容性，常使用PAG作为压缩机润滑油，而PAG润滑油与二氧化碳在系统内无法完全互溶。运行时，无法溶解的润滑油会随着二氧化碳在系统内循环，过多的润滑油会导致换热器换热效率下降，从而对系统COP造成严重的负面影响，而压缩机内的润滑油量不足则会造成压缩机排气温度上升、压缩机效率下降等不良影响，严重时甚至损坏压缩机。
[0004]但是在现有的二氧化碳制冷/热泵系统运行时，由于密度较大，无法溶解的润滑油会积存在气液分离器底部，此时气液分离器中存在三相，由下至上依次为饱和制冷剂的油溶液、饱和油的制冷剂溶液、制冷剂气体与少量油气。普通的气液分离器通过在排气管的出油孔使润滑油回到压缩机，以保持系统的稳态运行。由于此时回到压缩机的润滑油实际为饱和制冷剂的油溶液，油内含有大量的液体制冷剂，因此油的纯度不纯，容易造成压缩机润滑不良，久而久之造成压缩机机械磨损损坏，严重影响压缩机的使用寿命。同样的，由于油中溶解的液态制冷剂降低了压缩机的吸气干度，从而导致压缩机耗功增加、系统的性能降低。
[0005]且其不具备对油回路的控制功能，而系统油循环量与二氧化碳质量流量有关，会随着工况的改变而改变，尤其是使用变频压缩机时，油循环量将随压缩机频率改变而改变。当油循环量增大，系统稳态运行时，气液分离器底部润滑油积存量也会增大，这将导致大量润滑油随二氧化碳液体进入蒸发器，降低蒸发器换热效率；类似地，当油循环量减小，气液分离器底部润滑油积存量减小，导致过量二氧化碳液体通过排气管的出油孔，随二氧化碳气体进入压缩机，导致压缩机进口带液，引起液压缩，同样会导致压缩机损坏。
[0006]另外，普通气液分离器还存在启动液击的问题。由于二氧化碳系统的气液分离器中时刻存在大量制冷液体，当压缩机停机时或气体质量流量比较小时，整个U型管内充满液体，称这一种流动为满液流。满液流一般存在于系统启动之初，此时由于停机时，U型管外的液体制冷剂通过回油孔进入到U型管内，；或者存在于气体质量流量比较小的时候，此时，气体的速度不足以将进入管内的液体给带走，导致通过回油孔进入管内的液体不断堆积，并充满整个流通界面，致使气体无法通过。随着压缩机启动，气体质量流量增大，抽吸管内制
冷剂液体，U型管内可能出现三种不同的流动情况，其中大部分液体在短时间内喷出进入压缩机中，可能造成压缩机的液击，甚至导致压缩机损毁。该种现象已经被详细讨论，并进行了数学建模、仿真与实验模拟。
[0007]而启动液击问题的根本是因为气液分离器时常储存有大量液体且U型管的回液孔不可控制开闭。所以需要在气液分离器罐底单独开设回液孔，并为回油管路设置调节阀来避免这一问题。
[0008]然而这种气液分离器底部单独开设回油孔并在回油管路上设置调节阀来控制回油量的气液分离器装置，记为直接回油式气液分离器，需要配备复杂的传感器系统和控制系统来实时的检测气液分离器中的油位并调节调节阀的开度以控制回油量。这为气液分离器装置本身引入了较高的成本且不利于气液分离器控制的简单化。
[0009]同时无论是直接回油式气液分离器还是U型管式气液分离器都存在其他问题。两者回到压缩机中的润滑油中实际上溶解有制冷剂，这使得回到压缩机中的润滑油纯度不高，长期使用会加剧压缩机的磨损，减少压缩机的寿命。以及两者都无可避免的会将一部分制冷剂液体回到压缩机中，从而引起系统的回气干度的降低，以及引起压缩机液压缩的问题，这将导致压缩机耗功增大从而影响系统的整体性能，甚至进一步导致压缩机磨损。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供了一种高效回油的气液分离器、一种制冷/热泵系统，旨在解决普通气液分离器回油不可控、回油纯度低、压缩机启动液击、降低压缩机吸气干度的问题，提高制冷/热泵系统的性能、稳定性和换热效率。本专利技术为直接回油式气液分离器引入回油器装置，利用高温流体的热能将混合液体直接气化为油气与制冷剂气体，这样回油的纯度大大提升的同时，将不会有任何液相的制冷剂进入到压缩机中，实现了将能够互溶的润滑油与制冷剂分离开，从而避免了压缩机的磨损与系统性能的下降。本专利技术引入回油器后，气液分离器回油的控制也变得简单，不再需要高成本的传感器系统与控制系统。
[0011]本专利技术采用的技术方案是：
[0012]一、一种高效回油的气液分离器
[0013]一种高效回油的气液分离器包括气液分离器本体、回油器和调节阀，气液分离器本体的底部通过输油管与回油器的回油器进液口连通，输油管中设置有调节阀，回油器的回油器出气口通过回油管与气液分离器本体顶部连通。
[0014]所述气液分离器本体包括罐体、三相流体管、气体出口、出气管、回液管、回油口、液体过滤层和引射管；罐体内设置有液体过滤层，三相流体管向下穿过液体过滤层后设置在罐体上部，气体出口设置在液体过滤层的上方，气体出口通过出气管与引射管的进气口连通，引射管的引射流体进口通过回油管与回油器的回油器出气口连通，回液管从罐体底部伸入后设置罐体内，回液管的入口作为回液口，回油口设置在罐体的内底面，回油口通过输油管与回油器的回油器进液口连通。
[0015]所述回液口在垂直方向上高于所述回油口。
[0016]所述输油管与回油器的回油器进液口在垂直方向上均低于回油口；所述回油器的回油器出气口在垂直方向上高于回油器的回油器进液口。
[0017]所述引射管由依次连通的第一管段、第二管段和第三管段组成，第二管段上开设
有引射流体进口，第二管段的管径小于第一管段和第三管段的管径所述回油器为两相流体换热的干式换热器。
[0018]所述回液口位于所述罐体总高度的1/4
‑
1/3的水平位置上，所述三相流体管的出口位于所述罐体总高度的2/3
‑
3/4的水平位置上。
[0019]二、一种制冷/热泵系统
[0020]一种制冷/热泵系统包含所述的一种高效回油的气液分离器，还包括压缩机、气冷器、喷射器、节流阀和蒸发器；喷射器与气液分离器的三相流体管连通，喷射器还与蒸发器、回油器连通，蒸发器通过节流阀与气液分离器的回液管连通，压缩机与回油器、引射管相连。
[0021]所述调节阀的最小开度设置为满足制冷/热泵系统有效回油的开度。
[0022]当压缩机启动时，关闭调节阀，当制冷/热泵系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效回油的气液分离器，其特征在于，包括气液分离器本体(5)、回油器(3)和调节阀(8)，气液分离器本体(5)的底部通过输油管(201)与回油器(3)的回油器进液口(203)连通，输油管(201)中设置有调节阀(8)，回油器(3)的回油器出气口(204)通过回油管(205)与气液分离器本体(5)顶部连通。2.根据权利要求1所述的一种高效回油的气液分离器，其特征在于，所述气液分离器本体(5)包括罐体(100)、三相流体管(101)、气体出口(102)、出气管(103)、回液管(104)、回油口(106)、液体过滤层(107)和引射管(300)；罐体(100)内设置有液体过滤层，三相流体管(101)向下穿过液体过滤层后设置在罐体(100)上部，气体出口(102)设置在液体过滤层的上方，气体出口(102)通过出气管(103)与引射管(300)的进气口连通，引射管(300)的引射流体进口通过回油管(205)与回油器(3)的回油器出气口(204)连通，回液管(104)从罐体(100)底部伸入后设置罐体(100)内，回液管(104)的入口作为回液口(105)，回油口(106)设置在罐体(100)的内底面，回油口(106)通过输油管(201)与回油器(3)的回油器进液口(203)连通。3.根据权利要求2所述的一种高效回油的气液分离器，其特征在于，所述回液口(105)在垂直方向上高于所述回油口(106)。4.根据权利要求2所述的一种高效回油的气液分离器，其特征在于，所述输油管(201)与回油器(3)的回油器进液口(203)在垂直方向上均低于回油口(106)；所述回油器(3)的回油器出气口(204)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琪，俞章城，陈光明，唐黎明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：