CN105937820A - 一种气液分离装置及具有其的蒸汽压缩循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气液分离装置及具有其的蒸汽循环压缩系统，其包括中空的筒体(1)及设置于筒体(1)上的进口(2)、气体出口(3)和液体出口(4)，以及设于该筒体(1)内部的气液分离部件，所述筒体(1)包括大致沿水平方向布置的进口段(11)、出口段(12)和连接于二者间的分离段(13)，该三段结构均为回转体形状、且三个回转中心线连线成型，且所述进口段(11)的回转中心高度位置低于所述出口段(12)的回转中心高度位置。通过本发明能够实现高效的气液分离、降低尤其是蒸汽循环压缩系统中干式蒸发器中正冷静的流速和压降，减小压缩机的功率，提升蒸发器的换热效率，提高整个循环系统的性能。

Description

一种气液分离装置及具有其的蒸汽压缩循环系统

技术领域

本发明属于蒸汽压缩循环技术领域，具体涉及一种气液分离装置及具有其的蒸汽压缩循环系统。

背景技术

现有技术中的蒸汽循环制冷系统中，压缩机压缩后的高压制冷剂气体经过冷凝器的冷凝成高压液体，高压的制冷剂液体经过节流机构的节流成为低压低温的气液饱和态，再进入到蒸发器中的蒸发换热。但是节流后的气液两相态的制冷剂由于气态的存在，不能充分的实现高效的蒸发换热，尤其是在干式的换热器中气态的制冷剂由于体积大，使整个换热管中的流速很大，造成了制冷剂在蒸发器中大的压降(根据伯努利方程)，增大了压缩机吸气与排气的压差，增大了功率，并且由于气态制冷剂的的换热系数很小，有形成气膜阻止了液态制冷剂与换热管壁的接触，增大了热阻，降低了蒸发器的换热效率；从而降低了蒸汽压缩循环系统的性能，浪费了能源。

由于现有技术的蒸汽循环制冷系统中的气态制冷剂在干式蒸发器管路中由于高速流动造成的蒸发器压降偏大、气态制冷剂在干式蒸发器管路中阻止了液态制冷剂与换热管壁的接触，增大了热阻，降低了蒸发器的换热效率、从而降低额蒸汽压缩循环系统的性能，浪费了能源等技术问题，因此本发明研究设计出一种气液分离装置及具有其的蒸汽压缩循环系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对于两相冷媒的气液分离精度低而导致尤其是蒸汽压缩循环系统性能低下的缺陷，从而提供一种气液分离装置及具有其的蒸汽压缩循环系统。

本发明提供了一种气液分离装置，其包括中空的筒体及设置于筒体上的进口、气体出口和液体出口，以及设于该筒体内部的气液分离部件，所述筒体包括进口段、出口段和连接于二者间的分离段，该三段结构均为回转体形状、且三个回转中心线连线成型，所述进口段的回转中心高度位置低于所述出口段的回转中心高度位置。

优选地，所述气体出口设置在所述出口段上部的位置、所述液体出口设置于所述进口段下部的位置。

优选地，所述进口设置于所述进口段的端面上，所述气液分离部件包括设置在所述筒体的中空内腔中、且高度位置低于所述进口的漏液板。

优选地，所述气液分离部件还包括设置在所述筒体的中空内腔中、且高度位置高于所述进口的挡气板。

优选地，所述漏液板和所述挡气板均为一端固定于所述进口段上、另一端朝着所述出口段的方向进行延伸的形式而设置。

优选地，所述气液分离部件还包括设置在所述筒体的中空内腔中、用于对冷媒介质进行过滤和/或进一步气液分离的过滤装置。

优选地，所述过滤装置为过滤网的结构形式，且设置并连接于所述出口段的上端面和下端面之间。

优选地，所述进口设置于所述进口段端面上靠近其中部的位置；和/或，所述液体出口设置于所述进口段底部的位置；和/或，所述气体出口设置于所述出口段的端面上靠近其顶部的位置。

本发明还提供一种蒸汽循环压缩系统，包括蒸发器、节流装置及压缩机，其特征在于：还包括前述的气液分离装置，且所述气液分离装置设置于所述节流装置和所述蒸发器之间的冷媒管路上。

优选地，所述气液分离装置的所述气体出口连接至所述压缩机的进气口；和/或，还包括过热器，所述气体出口经过所述过热器过热后再连至所述压缩机的进气口。

本发明提供的一种气液分离装置及具有其的蒸汽循环压缩系统具有如下有益效果：

1.本发明的气液分离装置，能够实现有效的、高效的气液分离，使得对于尤其是蒸汽循环压缩系统中进入蒸发器中的气体冷媒大大的减少，降低了尤其是蒸汽循环压缩系统中干式蒸发器中制冷剂的流速，减小了压降，间接的减小了压缩机的功率，提升了蒸发器的换热效率，提高了整个循环系统的性能；

2.本发明的气液分离装置，通过在进口的下方设置漏液板作为气液分离部件的结构形式，能够将来流的气液两相冷媒中的液相冷媒最大程度地分离到筒体的内部下方，从而提高气液分离的程度；

3.本发明的气液分离装置，通过在进口的上方设置挡气板作为气液分离部件的结构形式，能够将位于筒体内部上部的气体最大程度地控制在挡气板的上方，防止其窜流到下方而又形成气液混合，从而提高气液分离的程度；

4.本发明的气液分离装置，通过在筒体中空内腔中还设置过滤装置作为气液分离部件的结构形式，能够将对冷媒起到进一步气液分离的作用，从而提高气液分离的程度，同时还能对冷媒中的其他杂质进行过滤作用，提高冷媒的纯度；

5.本发明的蒸汽循环压缩系统，能够有效提升冷媒的气液分离程度，减小压缩机的功率，且使得进入蒸发器中的气体冷媒大大的减少，从而有效的提升了蒸发器的换热效率，提高了整个循环系统的性能。

附图说明

图1是现有技术的气液分离装置的立体结构示意图；

图2是本发明的气液分离装置的内部结构示意图；

图3是图2的左视图。

图中附图标记表示为：

1—筒体，11—进口段，12—出口段，13—分离段，2—进口，3—气体出口，4—液体出口，5—漏液板，6—挡气板，7—过滤装置。

具体实施方式

如图2-3所示，本发明提供一种气液分离装置，其包括具有中空内腔的筒体1及设置于筒体1上的进口2(优选为冷媒进口)、气体出口3和液体出口4，以及设于该筒体1内部的气液分离部件，所述筒体1包括大致沿水平方向布置的进口段11、出口段12和连接于二者间的分离段13(所述分离段13连接于所述进口段11和所述出口段12相对的两端面之间)，且该三段结构均为回转体形状、且三个回转中心线连线成型，所述进口段11的回转中心高度位置低于所述出口段12的回转中心高度位置。

本发明的气液分离装置，通过将三段结构均设置为回转体形状、且三个回转中心线连线成型、进口段在竖直方向上的高度设置于低于所述出口段，能够形成阶梯台阶状的筒体结构，并且进口段低于出口段，能够将冷媒进行扩压降速、延长了冷媒流动路程和分离路程、使得冷媒在中空的分离装置内部进行彻底的气液分离后，再进入后面的装置部件(例如蒸发器)。从而最终实现高效的气液分离，降低了尤其是蒸汽循环压缩系统中干式蒸发器中制冷剂的流速，减小了压降，间接的减小了压缩机的功率，从而提升机组的性能，使得对于尤其是蒸汽循环压缩系统中进入蒸发器中的气体冷媒大大的减少，从而有效的提升了蒸发器的换热效率，提高了整个循环系统的性能。

优选地，所述气体出口3设置在所述出口段12上部的位置、所述液体出口4设置于所述进口段11下部的位置。通过将液体出口设置于位于低处位置的进口段的下部、将气体出口设置于位于高处位置的出口段的上部的结构形式(优选使得液体出口位于整个筒体的最低端、气体出口位于整个筒体的最高端)，能够将分离后的液体通过位于低位置处的液体出口排出、将分离后的气体通过位于高位置处的气体出口排出，实现了有效分离两相冷媒的作用、防止二者再进行混合，使得对于尤其是蒸汽循环压缩系统中进入蒸发器中的气体冷媒大大的减少，从而有效的提升了蒸发器的换热效率，提高了整个循环系统的性能。

更优选地，所述进口段11、所述出口段12和所述分离段13均为圆柱形筒体结构的形式，所述进口段11的回转轴线平行且高于(竖直方向上)所述出口段12的回转轴线，所述分离段13的回转轴线与二者均倾斜设置(并连接于二者之间)。

优选地，所述进口2设置于所述进口段11的端面上，所述气液分离部件包括设置在所述筒体1的中空内腔中、且高度位置低于所述进口2的漏液板5(即漏液板的最上端的位置低于进口最下端的位置)。通过在进口的下方设置漏液板作为气液分离部件的结构形式，能够将来流的气液两相冷媒中的液相冷媒最大程度地分离到筒体的内部下方，从而提高气液分离的程度。

优选地，所述气液分离部件还包括设置在所述筒体1的中空内腔中、且高度位置高于所述进口2的挡气板6。通过在进口的上方设置挡气板作为气液分离部件的结构形式，能够将位于筒体内部上部的气体最大程度地控制在挡气板的上方，防止其窜流到下方而又形成气液混合，从而提高气液分离的程度。

优选地，所述漏液板5和所述挡气板6均为一端固定于所述进口段11上、另一端朝着所述出口段12的方向进行延伸的形式而设置。这是漏液板和挡气板的优选结构和形成方式，并且能够从进口处开始一直对气液两相进行分离的作用，能够有效且最大限度地对气液两相进行分离，并且有效地防止二者再次混合。

优选地，所述气液分离部件还包括设置在所述筒体1的中空内腔中、用于对冷媒介质进行过滤和/或进一步气液分离的过滤装置7。通过在在筒体中空内腔中还设置过滤装置作为气液分离部件的结构形式，能够将对冷媒起到进一步气液分离的作用，从而提高气液分离的程度，同时还能对冷媒中的其他杂质进行过滤作用，提高冷媒的纯度。

优选地，所述过滤装置7为过滤网的结构形式，且设置并连接于所述出口段12的上端面和下端面之间。这是过滤装置的优选种类和结构形式，并且将其设置连接于出口端的上、下端面之间能够对经过该通道的冷媒最大限度、最大流量地起到过滤和气液分离的作用。

优选地，所述进口2设置于所述进口段11端面上靠近其中部的位置；和/或，所述液体出口4设置于所述进口段11底部的位置；和/或，所述气体出口3设置于所述出口段12的端面上靠近其顶部的位置。这是进口、液体出口和气体出口的分别的优选布置位置和布置形式，将进口设置于所述进口段端面上靠近其中部的位置，能够有效地保证冷媒最大程度、最大流量地通过进口进入到气液分离装置内部腔体中，将液体出口设置于所述进口段底部的位置，能够对存积于腔体最底部(最底端)的液体冷媒进行最大限度地排出腔体的操作，将气体出口设置于所述出口段的端面上靠近其顶部的位置能够对位于分离装置内部上方的气体进行最大限度地排出腔体的操作，最终实现气液分离的有效作用。

本发明还提供一种蒸汽循环压缩系统，包括蒸发器、节流装置及压缩机，其还包括前述的气液分离装置，且所述气液分离装置设置于所述节流装置和所述蒸发器之间的冷媒管路上。通过采用前述的气液分离装置，并将其设置于节流装置和蒸发器之间的管路上，能够有效地对进入蒸发器内部的气液两相制冷剂进行气液分离的作用，提高两相制冷剂的气液分离的程度，减小压降和流速、减小了压缩机的功率，使得进入蒸发器中的气体冷媒大大的减少，有效地保证进入蒸发器中的制冷剂尽可能为液态，提高蒸发器的换热能力和换热效率。

优选地，所述气液分离装置的所述气体出口连接至所述压缩机的进气口；和/或，还包括过热器，所述气体出口经过所述过热器过热后再连至所述压缩机的进气口。通过将气液分离装置的气体出口连接至压缩机的进气口，能够有效地增加进入压缩机中的气体冷媒的流量，提高蒸汽压缩循环系统的制冷量和COP值，通过设置过热器并且气体出口经过所述过热器过热后再连至所述压缩机的进气口，能够提高蒸汽压缩循环系统的制冷量和COP值，同时还能够防止压缩机的液击情况的发生。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例

本发明一种新型气液分离器装置，本装置用于蒸汽压缩系统中，节流机构与蒸发器之间，通过本装置可以实现节流后制冷剂气体的自动高效分离，并且有分离出气体的回路，通过本回路可将气体引回压缩机吸气口或者蒸发器的分支。另一路液路可直接进入蒸发器管路中，实现高效的换热。。

解决的技术问题：

1、气态制冷剂在干式蒸发器管路中高速流动造成的蒸发器压降偏大。

2.气态制冷剂在干式蒸发器管路中阻止了液态制冷剂与换热管壁的接触，增大了热阻，降低了蒸发器的换热效率。

有益效果：

降低了干式蒸发器中制冷剂的流速，减小了压降，间接的减小了压缩机的功率，从而提升机组的性能。

通过减小蒸发器的热阻，提高了蒸发器的换热效率，可减小蒸发器的面积，节省材料。

特殊的档气板与漏液板的结构实现液态制冷剂与气态制冷剂的高效分离。

如图2-3所示：节流后的制冷剂通过两相制冷剂进口进入筒体1，在筒体1中扩压降速，在挡气板6和漏液板5的作用下，液体制冷剂通过漏液板5的孔沉积在筒体1的最低端，气体在挡气板与漏液板后在过滤装置7中过滤，进一步将液态制冷剂过滤下来，气态制冷剂通过筒体的上部气体出口3排出。

本装置用于蒸汽压缩系统中，节流机构与蒸发器之间，通过本装置可以实现节流后制冷剂气体的自动高效分离，并且有分离出气体的回路，通过本回路可将气体引回压缩机吸气口或者蒸发器的分支。另一路液路可直接进入蒸发器管路中，实现高效的换热。

本新型气液分离器装置用于蒸汽压缩循环系统中，制冷剂在冷凝器中经过冷凝后成为高压的液态，经过节流阀的节流作用变成气液两相态。气态制冷剂会减弱液体制冷剂在蒸发器中的蒸发作用。从而影响整个制冷系统的高效运转，通过本装置，可将经过节流后的两相制冷剂中的气态制冷剂从系统中分离出来，从而避免气态制冷剂对液态制冷剂在蒸发器中的蒸发产生影响。实现节流后的两相流体的分离，能够保证进入蒸发管路都为液态制冷剂，能够实现更高效的换热，与此同时可将分离出来的气态制冷剂通过其他管路回到压缩机机吸气口，或者通过单独的蒸发器回路进行过热后再回到压缩机进口。

筒体的形状可根据实际情况和需要进行任意改变，接管位置也可根据实际情况和需要进行任意改变。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气液分离装置，其特征在于：包括中空的筒体(1)及设置于筒体(1)上的进口(2)、气体出口(3)和液体出口(4)，以及设于该筒体(1)内部的气液分离部件，所述筒体(1)包括大致沿水平方向布置的进口段(11)、出口段(12)和连接于二者间的分离段(13)，该三段结构均为回转体形状、且三个回转中心线连线成型，所述进口段(11)的回转中心高度位置低于所述出口段(12)的回转中心高度位置。

2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：所述气体出口(3)设置在所述出口段(12)上部的位置、所述液体出口(4)设置于所述进口段(11)下部的位置。

3.根据权利要求1-2之一所述的气液分离装置，其特征在于：所述进口(2)设置于所述进口段(11)的端面上，所述气液分离部件包括设置在所述筒体(1)的中空内腔中、且高度位置低于所述进口(2)的漏液板(5)。

4.根据权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于：所述气液分离部件还包括设置在所述筒体(1)的中空内腔中、且高度位置高于所述进口(2)的挡气板(6)。

5.根据权利要求4所述的气液分离装置，其特征在于：所述漏液板(5)和所述挡气板(6)均为一端固定于所述进口段(11)上、另一端朝着所述出口段(12)的方向进行延伸的形式而设置。

6.根据权利要求1-5之一所述的气液分离装置，其特征在于：所述气液分离部件还包括设置在所述筒体(1)的中空内腔中、用于对冷媒介质进行过滤和/或进一步气液分离的过滤装置(7)。

7.根据权利要求6所述的气液分离装置，其特征在于：所述过滤装置(7)为过滤网的结构形式，且设置并连接于所述出口段(12)的上端面和下端面之间。

8.根据权利要求1-7之一所述的气液分离装置，其特征在于：所述进口(2)设置于所述进口段(11)端面上靠近其中部的位置；和/或，所述液体出口(4)设置于所述进口段(11)底部的位置；和/或，所述气体出口(3)设置于所述出口段(12)的端面上靠近其顶部的位置。

9.一种蒸汽循环压缩系统，包括蒸发器、节流装置及压缩机，其特征在于：还包括权利要求1-8之一所述的气液分离装置，且所述气液分离装置设置于所述节流装置和所述蒸发器之间的冷媒管路上。

10.根据权利要求9所述的蒸汽循环压缩系统，其特征在于：所述气液分离装置的所述气体出口连接至所述压缩机的进气口；和/或，还包括过热器，所述气体出口经过所述过热器过热后再连至所述压缩机的进气口。