CN111365898B - 一种促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法 - Google Patents
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Abstract
一种促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法，本发明涉及制冷和冷冻技术领域，它的工作流程如下：压缩获得频率；整流；切割破碎混合；回流及溢流；稳流稀释回油。由于切割破碎及振动搅拌作用，分散相冷冻机油被均匀细分子化，由两相共存的混合液转变成均匀的乳浊液；冷冻机油以分子化溶于氟利昂，浓度不超过5%，原流动管路路径壁面上附着的油膜浓度接近100%，高浓度的冷冻机油膜将逐渐向乳浊液发生质传递而得到稀释，而油膜稀释导致流动阻力减小，使冷冻机油加速回流至压缩机，促进了冷冻机油的回油。解决氟利昂循环管路内的冷冻机油不断积累，无法回油的难题，同时消除因冷冻机油积累而使氟利昂循环系统的能效比降低的影响。
Description
技术领域
本发明涉及制冷和冷冻技术领域，具体涉及一种促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法。
背景技术
目前，以氟利昂为循环介质的压缩式空调和制冷系统中，冷冻机油用于压缩机做功减小摩擦、散热冷却等，压缩机在排出氟利昂时，也会带出冷冻机油。现有空调机组均在排气口设有油分离器、管路上适当设置回油弯等措施，使超过99.5%的冷冻机油能回到压缩机。油分离器根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，使高压蒸汽中的油料在重力作用下得以分离。通常使用的油分离器有洗涤式、离心式、填料式和过滤式等。但极少量夹带入氟利昂循环管路的冷冻机油，随着循环的重复而不断累积于氟利昂管路内。由于冷冻机油粘性大，易粘附于管道壁面上，且随着冷冻机油不断抱团长大，使冷冻机油团与壁面的附着力越来越大，流动的氟利昂无法克服冷冻机油的壁面附着力，而永久附着于壁面，无法回油，不仅占据了氟利昂的有效容积，而且随着机组运行时间增长，需要定期补充机油。这种少量冷冻机油积累于氟利昂循环介质内，无法正常回油的现象是行业的通病。另外冷冻机油多为高分子结构，粘性大且易抱团，经常附着于循环管路内壁面和换热器管内壁面上，严重影响空调和制冷系统的制冷（制热）效果，提高机组能耗，对机组寿命不利。
针对以上问题，现行空调厂家采取如下措施：1）定期补充冷冻机油，弥补缺油；2）定期排放部分氟利昂，清洗氟利昂管路，并补充新氟利昂；以上措施治标不治本，亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法，解决氟利昂循环管路内的冷冻机油不断积累，无法回油的难题，同时消除因冷冻机油积累而使氟利昂循环系统的能效比降低的影响。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它的工作流程如下：
步骤一、压缩获得频率：氟利昂介质经过压缩机，压缩机按某一频率对气态氟利昂做功压缩，达到压力要求的气态氟利昂夹带极少量冷冻机油，在冷凝器内释放热量后处于的状态如下：连续液态氟利昂和不连续团状液态冷冻机油共存，其为有多个明显液液界面存在的混合液；该混合液内的冷冻机油团的粒径达到数毫米甚至更大，混合液具有脉动频率范围10-50Hz；
步骤二、整流：步骤一中状态下的氟利昂和冷冻机油混合液先经过大弧度（弯曲半径≥200mm）铜管调整流体流向，使流体由上往下垂直流动，随之进入氟利昂喷嘴提高流速至15-30m/s，射流长度范围达到50-100mm，整流后的混合溶液以高速射流形式喷射进入均液器；
步骤三、切割破碎混合：射流冲动能激励均液器内谐振元件振动，振幅范围4-8mm而谐振元件固有频率与流体脉动频率一致或相近，谐振元件将发生共振振动，振幅放大至8-15mm，振动件浸没于混合溶液内，带动金属截面切割接触到的冷冻机油团，冷冻机油团破裂变小，粒径范围达到100-500nm，表面张力及粘性降低，冷冻机油转变成细分子化状态。高速射流使射流路径中心区域产生局部负压，负压度范围50-100kpa，被初步切割破碎后的混合液被卷吸至负压区域，压差驱动流体进一步强烈混合，细分子化冷冻机油和氟利昂形成乳浊液；
步骤四、回流及溢流：一部分乳浊液被引流回流至氟利昂喷嘴处，与步骤一中状态下的混合液再次被混合、切割、破碎及细分子化，重复步骤三的过程，另一部分溶液由均液器内溢流口流出均液器，并经溢流管外壁的粗糙面，即扰动溢流段，产生摩擦作用，以加强湍流扰动度，进一步强化氟利昂和冷冻机油的乳浊液均匀混合效果，流体转变为如下状态：连续相的液态氟利昂和分散相的液态冷冻机油所形成的的乳浊液，该乳浊液为无明显液液界面存在的混合液；
步骤五、稳流稀释回油：流出均液器的步骤四中状态下的乳浊液经过大弧度（弯曲半径≥200mm）铜管调整流体流向，长直管段（长度不低于2m）稳定流动湍动度，上述长直管段避免产生局部阻力段；由于乳浊液内冷冻机油以分子化溶于氟利昂，浓度不超过5%，原流动管路路径壁面上附着的油滴或油膜浓度接近100%，高浓度的冷冻机油膜将逐渐向乳浊液发生质传递而得到稀释，而油膜稀释导致流动阻力减小，使冷冻机油随乳浊液加速回流至压缩机，促进了冷冻机油的回油，随着循环不断进行，冷冻机油不断回到压缩机，根据前期试验数据，采用本方法后冷冻机油回油率将不低于总储油量的99.9%。
采用上述方法后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法，解决氟利昂循环管路内的冷冻机油不断积累，无法回油的难题，同时消除因冷冻机油积累而使氟利昂循环系统的能效比降低的影响。
附图说明：
图1是本发明的流程图。
附图标记说明：
压缩机1、流向调整段2、氟利昂喷嘴3、均液器4、扰动溢流段5、流动导向段6。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它的工作流程如下：
步骤一、压缩获得频率：氟利昂介质经过压缩机1，压缩机1按某一频率对气态氟利昂做功压缩，达到压力要求的气态氟利昂夹带极少量冷冻机油，在冷凝器内释放热量后处于的状态如下：连续液态氟利昂和不连续团状液态冷冻机油共存，其为有多个明显液液界面存在的混合液；该混合液内的冷冻机油团的粒径达到数毫米甚至更大，混合液具有脉动频率范围10-50Hz；
步骤二、整流：步骤一中状态下的氟利昂和冷冻机油混合液先经过大弧度（弯曲半径≥200mm）铜管（流向调整段2）调整流体流向，使流体由上往下垂直流动，随之进入氟利昂喷嘴3提高流速至15-30m/s，射流长度范围达到50-100mm，整流后的混合溶液以高速射流形式喷射进入均液器4（该均液器为现有技术，其发明专利号为201910331157.5）；
步骤三、切割破碎混合：射流冲动能激励均液器4内谐振元件振动，振幅范围4-8mm而谐振元件固有频率与流体脉动频率一致或相近，谐振元件将发生共振振动，振幅放大至8-15mm，振动件浸没于混合溶液内，带动金属截面切割接触到的冷冻机油团，冷冻机油团破裂变小，粒径范围达到100-500nm，表面张力及粘性降低，冷冻机油转变成细分子化状态。高速射流使射流路径中心区域产生局部负压，负压度范围50-100kpa，被初步切割破碎后的混合液被卷吸至负压区域，压差驱动流体进一步强烈混合，细分子化冷冻机油和氟利昂形成乳浊液；
步骤四、回流及溢流：一部分乳浊液被引流回流至氟利昂喷嘴3处，与步骤一中状态下的混合液再次被混合、切割、破碎及细分子化，重复步骤三的过程，另一部分溶液由均液器4内溢流口流出均液器4，并经溢流管外壁的粗糙面，即扰动溢流段5，产生摩擦作用，以加强湍流扰动度，进一步强化氟利昂和冷冻机油的乳浊液均匀混合效果，流体转变为如下状态：连续相的液态氟利昂和分散相的液态冷冻机油所形成的的乳浊液，该乳浊液为无明显液液界面存在的混合液；
步骤五、稳流稀释回油：流出均液器4的步骤四中状态下的乳浊液经过大弧度（弯曲半径≥200mm）铜管（流动导向段6）调整流体流向，长直管段（长度不低于2m）稳定流动湍动度，上述长直管段避免产生局部阻力段；由于乳浊液内冷冻机油以分子化溶于氟利昂，浓度不超过5%，原流动管路路径壁面上附着的油滴或油膜浓度接近100%，高浓度的冷冻机油膜将逐渐向乳浊液发生质传递而得到稀释，而油膜稀释导致流动阻力减小，使冷冻机油随乳浊液加速回流至压缩机，促进了冷冻机油的回油，随着循环不断进行，冷冻机油不断回到压缩机，根据前期试验数据，采用本方法后冷冻机油回油率将不低于总储油量的99.9%。
本具体实施方式的工作原理：由于切割破碎及振动搅拌作用，分散相冷冻机油被均匀细分子化，由两相共存的混合液转变成均匀的乳浊液，不仅提高乳浊液的稳定性，而且降低冷冻机油抱团粘附能力。冷冻机油以分子化溶于氟利昂，浓度不超过5%，原流动管路路径壁面上附着的油膜浓度接近100%，高浓度的冷冻机油膜将逐渐向乳浊液发生质传递而得到稀释，而油膜稀释导致流动阻力减小，使冷冻机油加速回流至压缩机，促进了冷冻机油的回油，随着循环不断进行，冷冻机油随乳浊液不断回到压缩机，避免了冷冻机油高分子抱团附着，机油抱团越大，越易吸附其他小颗粒冷冻机油，更重要使冷冻机油不易粘附于冷媒管和换热器管束等壁面上，使冷冻机油不再受附着力影响，促进冷冻机油回到压缩机，冷冻机油和氟利昂以两相乳浊液状态高速带回压缩机，实现回油。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：
1、解决少量被夹带入氟利昂循环管路的冷冻机油附着壁面，无法回油到压缩机的问题，提高了冷冻机油回油率至99.9%；
2、冷冻机油不再粘附于换热器壁面，有利于提高换热效率，提升恢复系统能效比至设计工况；
3、极大降低氟利昂循环介质内冷冻机油含量，减少了氟利昂的污染程度和更换频次。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (1)
1.一种促进氟利昂循环系统冷冻机油回油的方法，其特征在于：它的工作流程如下：
步骤(一)、压缩获得频率：氟利昂介质经过压缩机，压缩机按某一频率对气态氟利昂做功压缩，达到压力要求的气态氟利昂夹带极少量冷冻机油，在冷凝器内释放热量后处于的状态如下：连续液态氟利昂和不连续团状液态冷冻机油共存，其为有多个明显液液界面存在的混合液；该混合液内的冷冻机油团的粒径达到数毫米甚至更大，混合液具有脉动频率范围10-50Hz；
步骤(二)、整流：步骤(一)中状态下的氟利昂和冷冻机油混合液先经过大弧度铜管，弯曲半径≥200mm，调整流体流向，使流体由上往下垂直流动，随之进入氟利昂喷嘴提高流速至15-30m/s，射流长度范围达到50-100mm，整流后的混合溶液以高速射流形式喷射进入均液器；
步骤(三)、切割破碎混合：射流冲动能激励均液器内谐振元件振动，振幅范围4-8mm而谐振元件固有频率与流体脉动频率一致或相近，谐振元件将发生共振振动，振幅放大至8-15mm，振动件浸没于混合溶液内，带动金属截面切割接触到的冷冻机油团，冷冻机油团破裂变小，粒径范围达到100-500nm，表面张力及粘性降低，冷冻机油转变成细分子化状态；高速射流使射流路径中心区域产生局部负压，负压度范围50-100kpa，被初步切割破碎后的混合液被卷吸至负压区域，压差驱动流体进一步强烈混合，细分子化冷冻机油和氟利昂形成乳浊液；
步骤(四)、回流及溢流：一部分乳浊液被引流回流至氟利昂喷嘴处，与步骤(一)中状态下的混合液再次被混合、切割、破碎及细分子化，重复步骤(三)的过程，另一部分溶液由均液器内溢流口流出均液器，并经溢流管外壁的粗糙面，即扰动溢流段，产生摩擦作用，以加强湍流扰动度，进一步强化氟利昂和冷冻机油的乳浊液均匀混合效果，流体转变为如下状态：连续相的液态氟利昂和分散相的液态冷冻机油所形成的的乳浊液，该乳浊液为无明显液液界面存在的混合液；
步骤(五)、稳流稀释回油：流出均液器的步骤(四)中状态下的乳浊液经过大弧度铜管，弯曲半径≥200mm，调整流体流向，长直管段，长度不低于2m，稳定流动湍动度，上述长直管段避免产生局部阻力段；由于乳浊液内冷冻机油以分子化溶于氟利昂，浓度不超过5％，原流动管路路径壁面上附着的油滴或油膜浓度接近100％，高浓度的冷冻机油膜将逐渐向乳浊液发生质传递而得到稀释，而油膜稀释导致流动阻力减小，使冷冻机油随乳浊液加速回流至压缩机，促进了冷冻机油的回油，随着循环不断进行，冷冻机油不断回到压缩机。
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