CN103638749B - 一种具有储液和排液功能的气液分离器 - Google Patents
一种具有储液和排液功能的气液分离器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有储液和排液功能的气液分离器，包括筒体、设置在筒体外的弧形分液管、设置在筒体内的旋流分离器、绕流芯体和折流分液板，弧形分液管沿筒体外侧的切线方向与筒体连通，绕流芯体设置在旋流分离器的内部，旋流分离器和绕流芯体之间围成环形空间，折流分液板套设在绕流芯体的外侧。与现有技术相比，本发明综合利用离心力、重力和表面张力等多种分离手段，实现了对气液两相流的多级分离，能显著提高分离效率，缩小了气液分离器体积。
Description
技术领域
本发明涉及制冷空调和热泵领域，尤其是涉及一种具有储液和排液功能的气液分离器。
背景技术
现有的气液分离器压降偏大，体积偏大，单纯依靠重力或者离心力来实现气液两相流中气体和液体的分离，分离效率低，不适用于低干度的气液混合物的分离，而且大部分分离器只能实现气液的分离，没有排液功能。为了克服现有分离器的不足，缩小分离器体积，减小分离器的压降，提高分离效率，需要一种全新的结构来满足这些要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种综合利用离心力、重力和表面张力等多种分离手段，实现了对气液两相流的多级分离，能显著提高分离效率，缩小了气液分离器体积的具有储液和排液功能的气液分离器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有储液和排液功能的气液分离器，包括筒体、设置在筒体外的弧形分液管、设置在筒体内的旋流分离器、绕流芯体和折流分液板，
所述的弧形分液管沿筒体外侧的切线方向与筒体连通，
所述的绕流芯体设置在旋流分离器的内部，旋流分离器和绕流芯体之间围成环形空间，
所述的折流分液板套设在绕流芯体的外侧，
气液混合物通过弧形分液管后沿旋流分离器内壁面切线方向进入，在绕流芯体和旋流分离器围成的环形空间内旋转，利用液相和气相之间密度和粘度的不同，让分液管内流出的气液两相流在环形空间内高速旋转，利用离心力将液相和气相分开，液相吸附于壁面，并在重力作用下流向旋流分离器底部并流出筒体，气体穿过折流分液板后从筒体顶部排出，实现气液分离。
所述的筒体由嵌套设置的上筒体及下筒体构成，所述的上筒体的顶部设置气体出口，所述的下筒体的底部设置液体出口。
所述的旋流分离器的上部为圆柱状筒体，下部为截面减缩的弧形筒体，底部有开口，分液管沿切线方向或者近似切线方向连接旋流分离器。
所述的绕流芯体的上部为圆柱状芯体，下部为截面减缩的圆椎状芯体，绕流芯体设置在旋流分离器的轴线位置，和旋流分离器共同组成环形的旋流分离区域。
气液两相流经过弧形分液管，由于气相液相的密度和粘度的不同，使流入的气液混合物在离心力的作用下发生第一次分离，液相被甩向远离筒体中心一侧的管壁。
气液混合物在旋流分离器内由离心力作用发生第二次分离，液体在重力作用下流向下筒体，旋流分离器分离液体并收集液体且隔离高速旋转流体和下层液体。
旋流分离器分离出来的气体会夹带少量液滴，在折流分液板区域来回折返，液滴被吸附在折流分液板上，气液混合物发生第三次分离，液体在重力作用下流向旋流分离器，气体穿过折流分液板后进入上筒体。
穿过折流分液板的气体在上筒体内减速，液滴在重力作用下进一步沉降、分离，气液两相混合物发生第四次分离，流向折流分液板，气体由上筒体顶部的排气口排出。
与现有技术相比，本发明有效克服现有气液分离器的体积偏大、压降偏高、分离效率低和分离原理单一等缺点，综合利用离心力、重力和表面张力等多种分离手段，实现了对气液两相流的多级分离，能显著提高分离效率，缩小了气液分离器的体积。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的半剖视结构示意图；
图3为本发明应用在喷射器系统中的结构示意图；
图4为本发明应用气体旁通制冷系统中的结构示意图。
图中，1为上筒体、2为下筒体、3为弧形分液管、4为旋流分离器、5为绕流芯体、6为折流分液板、10为压缩机、20为冷凝器、30为喷射器、40为气液分离器、50为节流阀、60为蒸发器、70为膨胀阀、80为调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种具有储液和排液功能的气液分离器，其结构如图1-2所示，包括嵌套设置的上筒体1及下筒体2、设置在筒体外的弧形分液管3、设置在筒体内的旋流分离器4、绕流芯体5和折流分液板6。绕流芯体5设置在旋流分离器4的内部，旋流分离器4和绕流芯体5之间围成环形空间，折流分液板6套设在绕流芯体5的外侧。
在上筒体1的顶部设置气体出口，下筒体2的底部设置液体出口。旋流分离器4的上部为圆柱状筒体，下部为截面减缩的弧形筒体，底部有开口，弧形分液管3沿切线方向或者近似切线方向连接旋流分离器4。绕流芯体5的上部为圆柱状芯体，下部为截面减缩的圆椎状芯体，绕流芯体5设置在旋流分离器4的轴线位置，和旋流分离器4共同组成环形的旋流分离区域。
气液两相流经过弧形分液管3，由于气相液相的密度和粘度的不同，使流入的气液混合物在离心力的作用下发生第一次分离，液相被甩向远离筒体中心一侧的管壁。气液混合物在旋流分离器4内由离心力作用发生第二次分离，液体在重力作用下流向下筒体2，旋流分离器4分离液体并收集液体且隔离高速旋转流体和下层液体。旋流分离器4分离出来的气体会夹带少量液滴，在折流分液板区域来回折返，液滴被吸附在折流分液板6上，气液混合物发生第三次分离，液体在重力作用下流向旋流分离器4，气体穿过折流分液板6后进入上筒体1。穿过折流分液板6的气体在上筒体1内减速，液滴在重力作用下进一步沉降、分离，气液两相混合物发生第四次分离，流向折流分液板6，气体由上筒体1顶部的排气口排出。
实施例2
具有气液分离器的喷射器系统
本发明应用在喷射器系统中的结构如图3所示，本实施例是具有喷射器的制冷系统，其由压缩机10、冷凝器20、气液分离器40、喷射器30、节流阀50和蒸发器60组成。各部件之间的连接关系：压缩机10的出口与冷凝器20的入口相连，然后冷凝器20的出口与喷射器30入口相连，喷射器30出口与气液分离器40入口相连，蒸发器60入口与气液分离器40液相出口相连，蒸发器60出口与喷射器30引射口相连，气液分离器40气相出口与压缩机10吸气口相连，形成完整的循环。
在此循环中，从喷射器出来的气液两相流需要在气液分离器中分离，液体进入蒸发器，气体回到压缩机，可显著提升系统的吸气压力。经过气液分离后只有液体制冷剂进入蒸发器，可以有效改善蒸发器分液不均的现象，有利于蒸发器换热面积的充分利用，提高蒸发器能力。循环中，气液分离器起到非常关键的作用，从喷射器出来的气液两相流在需要在分离器内分离，它要求分离器具有较小的压降和较高的分离效率，才能保证系统的稳定、高效的运行。
实施例3
蒸发器入口气体旁通的制冷系统
为本发明应用气体旁通制冷系统中的结构如图4所示，本实施例的具有蒸发器前气体旁通功能的制冷系统，其由压缩机10、冷凝器20、膨胀阀70、气液分离器40、蒸发器60和调节阀80组成。各部件之间的连接关系：压缩机10的出口与冷凝器20的入口相连，然后冷凝器20出口与膨胀阀70入口相连，膨胀阀70出口与气液分离器40入口相连，气液分离器40液相出口与蒸发器60入口相连，蒸发器60出口与气液分离器40气相出口的气体混合后，与压缩机10吸气口连接，形成完整的循环。
在此循环中，从膨胀阀出来的气液两相流需要在气液分离器中分离，液体进入蒸发器，气体和蒸发器出口的气体混合后进入压缩机。这可以实现气态制冷剂的旁通，让对制冷几乎不起作用的气态制冷剂直接回到压缩机，可以有效避免这部分气体的阻力损失。经过气液分离后只有液体制冷剂进入蒸发器，可以有效改善蒸发器分液不均的现象，有利于蒸发器换热面积的充分利用，提高蒸发器能力。
Claims (7)
1.一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，该分离器包括筒体、设置在筒体外的弧形分液管、设置在筒体内的旋流分离器、绕流芯体和折流分液板，
所述的弧形分液管沿筒体外侧的切线方向与筒体连通，
所述的绕流芯体设置在旋流分离器的内部，旋流分离器和绕流芯体之间围成环形空间，
所述的折流分液板套设在绕流芯体的外侧，
气液混合物通过弧形分液管后沿旋流分离器内壁面切线方向进入，在绕流芯体和旋流分离器围成的环形空间内旋转，利用液相和气相之间密度和粘度的不同，让分液管内流出的气液两相流在环形空间内高速旋转，利用离心力将液相和气相分开，液相吸附于壁面，并在重力作用下流向旋流分离器底部并流出筒体，气体穿过折流分液板后从筒体顶部排出，实现气液分离；
所述的筒体由嵌套设置的上筒体及下筒体构成，所述的上筒体的顶部设置气体出口，所述的下筒体的底部设置液体出口。
2.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，所述的旋流分离器的上部为圆柱状筒体，下部为截面减缩的弧形筒体，底部有开口，分液管沿切线方向连接旋流分离器。
3.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，所述的绕流芯体的上部为圆柱状芯体，下部为截面减缩的圆椎状芯体，绕流芯体设置在旋流分离器的轴线位置，和旋流分离器共同组成环形的旋流分离区域。
4.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，气液两相流经过弧形分液管，由于气相液相的密度和粘度的不同，使流入的气液混合物在离心力的作用下发生第一次分离，液相被甩向远离筒体中心一侧的管壁。
5.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，气液混合物在旋流分离器内由离心力作用发生第二次分离，液体在重力作用下流向下筒体，旋流分离器分离液体并收集液体且隔离高速旋转流体和下层液体。
6.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，旋流分离器分离出来的气体会夹带少量液滴，在折流分液板区域来回折返，液滴被吸附在折流分液板上，气液混合物发生第三次分离，液体在重力作用下流向旋流分离器，气体穿过折流分液板后进入上筒体。
7.根据权利要求1所述的一种具有储液和排液功能的气液分离器，其特征在于，穿过折流分液板的气体在上筒体内减速，液滴在重力作用下进一步沉降、分离，气液两相混合物发生第四次分离，流向折流分液板，气体由上筒体顶部的排气口排出。
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