CN109631433A - 一种分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分离装置，涉及非共沸混合工质分离技术领域。包括：分离箱，所述分离箱内具有腔室，所述分离箱上设有与所述腔室连通的第一进口、第二进口、第一出口以及第二出口，所述第一出口在所述腔室内的位置位于所述第二出口上方。本发明提供的分离装置，结构简单，成本较低，且能够同时对混合工质进行气液分离和组分分离。

Description

一种分离装置

技术领域

本发明涉及非共沸混合工质分离领域，具体而言，涉及一种分离装置。

背景技术

非共沸混合工质因其组分的沸点不同，故其在相平衡状态下具有组分分离和温度滑移的特性，利用组分分离特性不仅可以实现自复叠循环等被广泛应用的性能优异的循环系统，而且利用这一特性可以达到调节系统容量的目的。但现有的用于对非共沸混合工质进行分离的装置，大多结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种分离装置，旨在改善现有的用于对非共沸混合工质进行分离的装置结构复杂的问题。

本发明是这样实现的：

一种分离装置，包括：分离箱，所述分离箱内具有腔室，所述分离箱上设有与所述腔室连通的第一进口、第二进口、第一出口以及第二出口，所述第一出口在所述腔室内的位置位于所述第二出口上方。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一进口和所述第二进口在所述腔室内的位置均位于所述第一出口和所述第二出口之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一进口在所述腔室内的位置位于所述第二进口上方。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有打碎结构，所述打碎机构用于将液体打碎。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内承装有填料，所述填料内部具有缝隙。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有若干折流挡板。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有第一管路，所述第一管路一端连通至所述分离箱外部，另一端形成所述第二进口，所述第二进口朝向所述分离箱的内底面。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有多个第一喷嘴，多个所述第一喷嘴均与所述第一进口连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有多个第二喷嘴，多个所述第二喷嘴均与所述第二进口连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述分离箱外部设有第二管路，所述第二管路与所述第一出口连通，所述第二管路上设有降温组件。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述腔室内设有加热组件，所述加热组件设置于所述腔室的下半部。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的分离装置，能够对混合工质进行气液分离和组分分离。混合工质由组分A和组分B组成，其中组分A的沸点高于组分B的沸点。分离装置在使用时，低温两相态的混合工质从第一进口进入分离箱的腔室内，同时，高温气态的混合工质从第二进口进入分离箱的腔室内。当低温两相态的混合工质和高温气态的混合工质一起进入腔室后，由于温度差的存在，两者之间会发生热交换。通过热交换，低温两相态的混合工质吸收热量，高温气态的混合工质释放热量。

在这个过程中，由第一进口进入的低温两相态的混合工质中的组分B由于沸点较低，在吸收热量后由液态变为气态；由第二进口进入的高温气态的混合工质中的组分A由于沸点较高，在释放热量后由气态变为液态。此时，腔室内的腔室内液态组分A和气态组分B的纯度(比例)逐渐升高(即此时腔室内的液体基本由组分A组成，气体基本由组分B组成)，由于气体的密度低于液体的密度，故而，气态的组分B会从位于上方的第一出口离开分离箱，液态的组分A会从位于下方的第二出口离开分离箱。至此，实现对混合工质的气液分离和组分分离。本发明提供的分离装置，结构简单，成本较低，且能够同时对混合工质进行气液分离和组分分离。

值得注意的是，上述的低温两相态的混合工质和高温气态的两相工质中所说的低温和高温并没有具体的温度限制，仅仅是指两者之间的温度进行比较得出的低温和高温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的一种分离装置的结构示意图；

图2是本发明实施例3提供的一种分离装置的结构示意图；

图3是本发明实施例4提供的一种分离装置的结构示意图；

图4是本发明实施例5提供的一种分离装置的结构示意图；

图5是本发明实施例6提供的一种分离装置的结构示意图；

图6是本发明实施例7提供的一种分离装置的结构示意图。

图标：分离箱100；第一进口1；第二进口2；第一出口3；第二出口4；填料5；折流挡板6；第一管路7；第一喷嘴8；第二喷嘴9；降温组件10；加热组件11。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，请参照图1所示，本实施例提供一种分离装置，包括：分离箱100，分离箱100内具有腔室，分离箱100上设有与腔室连通的第一进口1、第二进口2、第一出口3以及第二出口4，第一出口3用于供气态组分通过，第二出口4用于供液态组分通过，由于气体的密度小于液体的密度，故而第一出口3在腔室内的位置位于第二出口4的上方。具体的，在本实施例中，第一出口3设置于分离箱100的顶面，第二出口4设置于分离箱100的底面。

本实施例中，第一进口1、第二进口2、第一出口3以及第二出口4所指代的为混合工质最终进入腔室内时的端口。以第一进口1为例，若在分离箱100的内壁上直接开设连通至外部的通孔，此时，第一进口1为这个通孔位于分离箱100内部的端部。若通过从外部插管从而引导混合工质进入腔室，管部会有一部分位于腔室内，同时与外界连通，此时，第一进口1为管部位于腔室内部分的端口。第二进口2、第一出口3以及第二出口4与第一进口1相同，可参照上述内容，此处不加赘述。本实施例中，是对第一进口1、第二进口2、第一出口3以及第二出口4的位置进行限定，并不对这些端口的设置方式进行严格限定，在实际应用时，可根据需求选择直接在分离箱100内壁上进行开口，或通过插管或其他方式形成上述端口。

本实施例提供的分离装置，能够对混合工质进行气液分离和组分分离。混合工质由组分A和组分B组成，其中组分A的沸点高于组分B的沸点。分离装置在使用时，低温两相态的混合工质从第一进口1进入分离箱100的腔室内，同时，高温气态的混合工质从第二进口2进入分离箱100的腔室内。当低温两相态的混合工质和高温气态的混合工质一起进入腔室后，由于温度差的存在，两者之间会发生热交换。通过热交换，低温两相态的混合工质吸收热量，高温气态的混合工质释放热量。

在这个过程中，由第一进口1进入的低温两相态的混合工质中的组分B由于沸点较低，在吸收热量后由液态变为气态；由第二进口2进入的高温气态的混合工质中的组分A由于沸点较高，在释放热量后由气态变为液态。此时，腔室内的液态组分A和气态组分B的纯度(比例)逐渐升高(即此时腔室内的液体基本由组分A组成，气体基本由组分B组成)，由于气体的密度低于液体的密度，故而，气态的组分B会从位于上方的第一出口3离开分离箱100，液态的组分A会从位于下方的第二出口4离开分离箱100。至此，实现对混合工质的气液分离和组分分离。本发明提供的分离装置，结构简单，成本较低，且能够同时对混合工质进行气液分离和组分分离。

值得注意的是，上述的低温两相态的混合工质和高温气态的两相工质中所说的低温和高温并没有具体的温度限制，仅仅是指两者之间的温度进行比较得出的低温和高温。同时，在其他实施例中，第一进口1也可用于纯液态的混合工质进入腔室内，相应的，第二进口2也可用于两相态的混合工质进入腔室内。

为了使腔室内的液体能够充分排出，故而第二出口4在腔室内的位置需要设置的尽可能低，优选的是在分离箱100的底面上开孔形成第二出口4，但实际设置时，因为还需要外部设置导管，故而导管可能会因为技术原因插入腔室内一部分，从而导致实际上第二出口4的位置略有升高，此情况也应在本实施例的保护范围内。后述的第一进口1、第二进口2以及第一出口3均可能存在上述情况，具体可参考上述内容，此处不加赘述。

进一步地，由于第一进口1用于供低温两相态的混合工质通过，第二进口2用于供高温气态的混合工质通过，为了增加混合工质在分离箱100内的时间，使混合工质能够充分的进行热交换，提高气液分离和组分分离的效果，在本实施例中，第一进口1在腔室内的位置位于第二进口2的上方，也就是在腔室内由上到下的位置关系为第一出口3、第一进口1、第二进口2、第二出口4。其中，第一进口1可以设置在分离箱100的侧壁上。

实施例2，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，腔室内设有打碎机构，打碎机构用于将液体打碎。低温两相态的混合工质从第一进口1进入腔室后，打碎机构能够将聚集在一起的低温两相态的混合工质打碎，从而增加低温两相态的混合工质和高温气态的混合工质的接触面积，提高热交换的效率，避免因热交换不充分导致分离效果降低。本实施例中，打碎机构可为搅拌器、螺旋桨等现有的打碎机构。

实施例3，请参照图2所示，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，所述腔室内承装有填料5，所述填料5内部具有缝隙。此填料5具体为金属、塑料或陶瓷等材料制成的填充物。低温两相态的混合工质由第一进口1进入腔室内后，会冲击在填料5上被分散，同时在重力的作用下逐渐下流，在这个过程中，低温两相态的混合工质中的液态部分会在填料5的表面形成一层液膜，从而增加了和高温气态的混合工质的接触面积，同时也能降低液体的下流速度，使混合工质能够充分的进行热交换，提高气液分离和组分分离的效果。

具体应用是，填料5可以填充满整个腔室，也可如图2所述填充一部分即可。具体可根据实际需求进行调整。

实施例4，请参照图3所示，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，腔室内设有若干折流挡板6。折流挡板6能够对从第一进口1进入的低温两相态的混合工质进行阻挡和折流，使其在腔室内所需流经的距离变长，从而增加混合工质在分离箱100内的滞留时间，使混合工质能够充分的进行热交换，提高气液分离和组分分离的效果。

进一步地，在本实施例中，每一折流挡板6朝向第二进口2的一面为半球形或锥形，当具有一定速度的气液混合工质冲击在折流挡板6上时，较重的液体沿折流挡板6上的半球形或锥形表面流入分离箱100下部，较轻的气体向上逸出，从而达到增强气液分离效果的目的。

实施例5，请参照图4所示，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，腔室内设有第一管路7，第一管路7一端连通至所述分离箱外部，另一端形成所述第二进口2，所述第二进口2朝向所述分离箱100的内底面。

高温气态的混合工质在进入腔室时是带有一定的初始速度，若第二进口2是朝向分离箱100的内顶面的。当高温气态的混合工质在进入腔室后，由于方向和初始速度的原因，会快速的向上运动，从而会导致热交换不充分，且当气体流速过快时，其中也会夹带微小的液体一起运动，从而影响气液分离和组分分离的效果。本实施例通过第一管路7改变高温气态的混合工质进入腔室时的方向，使其朝向分离箱100的内底面，当高温气态的混合工质冲击在分离箱100的内底面后，也能相应的减小其速度，使其能够现在腔室的底部进行堆积后再缓缓的向上运动，降低了高温气态的混合工质的向上运动的速度，也延长了其在腔室内的滞留时间，使混合工质能够充分的进行热交换，提高气液分离和组分分离的效果。

实施例6，请参照图5所示，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，腔室内设有多个第一喷嘴8，多个第一喷嘴8均与第一进口1连通，多个第一喷嘴8设置于腔室内上半部。多个第一喷嘴8能够将从第一进口1进入的单股两相态的混合工质分流成多股，从而增加热交换时的接触面积。多个第一喷嘴8设置时可朝向不同方向，使喷出的两相态的混合工质整体覆盖面积更广。进一步的，第一喷嘴8可选用，周向具有多个喷口的覆盖式喷洒喷头，例如室内防火喷头。多个第一喷嘴8也可通过其他方式进行体现，例如设置一个导流管，在导流管上开设多个细密的出口，将导流管与第一进口1连通。

进一步地，在本实施例中，腔室内设有多个第二喷嘴9，多个第二喷嘴9均与第二进口2连通，多个第二喷嘴9设置于腔室的下半部，其设置方式与工作原理与第一喷嘴8类似，可参考上述内容，此处不加赘述。

实施例7，请参照图6所示，本实施例提供的分离装置与实施例1提供的分离装置的区别之处在于，分离箱100外部设有第二管路，第二管路与第一出口3连通，第二管路上设有降温组件10。当热交换不充分时，会导致气液分离以及组分分离不充分，使组分A无法完全液化，从而导致气态的组分B在离开腔室时会夹带一些气态的组分A。

本实施中，气态的组分B在从第一出口3离开腔室后进入第二管路内，设置在第二管路上的降温组件10可对气体进一步进行降温，使其中夹带的气态的组分A冷凝成液态，从而在重力的作用下重新流入腔室内，提高气液分离和组分分离的效果，提高第一出口3流出的组分B的纯度。

本实施例中，降温组件10使用现有的降温装置即可。由于分离装置经常被应用在空调、冰箱等制冷系统内。当本实施例提供一种当分离装置应用于制冷系统时，降温组件10的设置方法。由于制冷系统内，蒸发器的出口和压缩机的吸气口之间管路的温度较低，故而，在设置时，可将这一部分管路缠绕在第二管路上，使缠绕在第二管路上的这一部分构成降温组件10，对第二管路中的气体进行降温。

同样的，当热交换不充分时，也会导致部分组分B未能完全汽化，从而夹杂在液态的组分A中，影响从第二出口4流出的组分A的纯度。在本实施例中，腔室内设有加热组件11，加热组件11设置于腔室的下半部，且位于第二出口4附近。加热组件11能够对即将流入第二出口4的液体进行升温，使其中夹杂的液态组分B被汽化后离开，提高气液分离和组分分离的效果，提高第二出口4流出的组分A的纯度。

本实施例中，加热组件11使用现有的加热装置即可。且同时提供一种当分离装置应用于制冷系统时，加热组件11的设置方法。由于制冷系统内压缩机的排气口以及冷凝器的入口之间的管路温度较高，故而，在设置时，可将这一部分管路的一部分设置在伸入分离箱100内，使其处于第二出口4附近构成加热组件11，利用其热量对液体进行加热。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种分离装置，其特征在于，包括：分离箱，所述分离箱内具有腔室，所述分离箱上设有与所述腔室连通的第一进口、第二进口、第一出口以及第二出口，所述第一出口在所述腔室内的位置位于所述第二出口上方。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述第一进口和所述第二进口在所述腔室内的位置均位于所述第一出口和所述第二出口之间。

3.根据权利要求2所述的分离装置，其特征在于，所述第一进口在所述腔室内的位置位于所述第二进口上方。

4.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有打碎结构，所述打碎机构用于将液体打碎。

5.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内承装有填料，所述填料内部具有缝隙。

6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有若干折流挡板。

7.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有第一管路，所述第一管路一端连通至所述分离箱外部，另一端形成所述第二进口，所述第二进口朝向所述分离箱的内底面。

8.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有多个第一喷嘴，多个所述第一喷嘴均与所述第一进口连通。

9.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有多个第二喷嘴，多个所述第二喷嘴均与所述第二进口连通。

10.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离箱外部设有第二管路，所述第二管路与所述第一出口连通，所述第二管路上设有降温组件。

11.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述腔室内设有加热组件，所述加热组件设置于所述腔室的下半部。