CN115445370A - 一种分凝分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分凝分离器，包括：壳体，其上分别开设有热流体入口和液体出口；芯管，位于壳体内，芯管一端设有气相出口、另一端开口；冷却管，位于壳体内并包裹在芯管外侧，冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口；或冷却管包裹在壳体外侧，冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口。本发明的分凝分离器，通过载冷介质进口向冷却管内通入载冷介质，在载冷介质的作用下冷却管对壳体或芯管降温，热流体在接触到温度较低的冷却管或壳体后，部分高沸点组元和液滴被冷凝捕集，冷凝捕集得到的液体从液体出口排出，而气相热流体从气相出口排出，该分凝分离器不仅结构简单，而且且能实现较好的分离效果。
Description
技术领域
本发明涉及化工流程和深度制冷技术领域，尤其涉及一种分凝分离器。
背景技术
高效的气液分离装置在各类制冷系统中承担着分离高沸点组元和润滑油液滴的重要功能；尤其是在使用混合制冷剂的自复叠制冷、混合工质回热式节流制冷等深度制冷流程中，分离装置对避免低温下润滑油和高沸点组元析出固体造成的堵塞具有重要意义。
目前然而现阶段各类是冷循环使用的气液分离装置多为平衡闪蒸分离器，在实际使用过程中分离效果受各类因素影响，可能无法实现有效分离。分凝分离技术则通过引入低温捕集表面，提高了对润滑油液滴和高沸点组元的捕集能力，分离效果明显好于平衡闪蒸分离。
现有技术公开了一种分凝分离器，其采用冷凝管路、折流板与吸附过滤材料等组合的构型，其结构类似于管壳式换热器，通过撞击、冷凝捕集、重力沉降和吸附过滤等多种分离效应实现了润滑油液滴的高效分离，然而结构其相对复杂，制造成本相对较高，尤其是应用于微小型制冷系统时加工组装难度相对较大。现有技术还公开了一种分凝分离器，其采用丝网过滤器、伞型罩分离挡板和蛇型蒸发盘管口组合的方式，可对高沸点组元进行高效冷凝捕集，但其结构尺寸较大(高900mm)，且分凝分离器内气流组织比较简单，未采用折返流等方式，分离效果受到一定限制。
发明内容
有鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、分离效果较好的分凝分离器。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提出了一种分凝分离器，包括：
壳体，其上分别开设有热流体入口和液体出口；
芯管，其位于所述壳体内并与所述壳体内壁形成间隔，所述芯管一端设有气相出口、另一端开口，所述气相出口延伸并穿出所述壳体外，所述气相出口靠近所述壳体的热流体入口一侧，所述芯管的开口靠近所述壳体的液体出口一侧；
冷却管，其位于所述壳体内并包裹在所述芯管外侧，所述冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口，所述载冷介质进口和载冷介质出口穿出所述壳体外；或，所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口。
优选的是，所述的分凝分离器，所述冷却管呈螺旋弯曲并缠绕在所述所述芯管外侧。
优选的是，所述的分凝分离器，所述芯管内设有过滤材料。
优选的是，所述的分凝分离器，若所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述壳体内壁与所述冷却管之间设有螺旋板；若所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述壳体内壁与所述芯管之间设有螺旋板。
优选的是，所述的分凝分离器，所述热流体入口设置于所述壳体上端，所述液体出口设置在所述壳体下端，所述气相出口经所述壳体上端穿出，所述芯管的开口靠近所述壳体下端。
优选的是，所述的分凝分离器，所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述载冷介质进口靠近所述壳体上端，所述载冷介质出口靠近所述壳体下端。
优选的是，所述的分凝分离器，所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述载冷介质进口、所述载冷介质出口均靠近所述壳体上端。
优选的是，所述的分凝分离器，所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述载冷介质进口靠近所述壳体上端，所述载冷介质出口靠近所述壳体下端。
本发明的一种分凝分离器相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的分凝分离器，包括壳体、芯管和冷却管，冷却管包裹在壳体或芯管外侧，通过载冷介质进口向冷却管内通入载冷介质，在载冷介质的作用下冷却管对壳体或芯管降温，热流体在接触到温度较低的冷却管或壳体后，部分高沸点组元和液滴被冷凝捕集，冷凝捕集得到的液体从液体出口排出，而气相热流体从气相出口排出，该分凝分离器不仅结构简单，而且且能实现较好的分离效果；
(2)本发明的分凝分离器，芯管内设有过滤材料，通过在芯管内设置过滤材料，其可以阻拦分离气相热流体挟带的液滴，进一步提高分离效果；
(3)本发明的分凝分离器，还在壳体内设置螺旋板，当热流体通入壳体内，热流体沿着螺旋板做曲线运动，设置的螺旋板使热流体气流所含液滴在离心力作用下被甩至温度较低的壳体内壁后被冷凝捕集，提高分离效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明其中一个实施例中分凝分离器的结构示意图；
图2为本发明另一个实施例中分凝分离器的结构示意图；
图3为本发明另一个实施例中冷却管的结构示意图；
图4为本发明另一个实施例中分凝分离器的结构示意图；
图5为本发明另一个实施例中分凝分离器的结构示意图；
图6为本发明另一个实施例中分凝分离器的结构示意图；
图7为本发明另一个实施例中分凝分离器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本申请的限制。
如图1所示，本申请实施例提供了一种分凝分离器，包括：
壳体1，其上分别开设有热流体入口11和液体出口12；
芯管2，其位于壳体1内并与壳体1内壁形成间隔，芯管2一端设有气相出口21、另一端开口22，气相出口21延伸并穿出壳体1外，气相出口21靠近壳体1的热流体入口11一侧，芯管2的开口22靠近壳体1的液体出口12一侧；
冷却管3，其位于壳体1内并包裹在芯管2外侧，冷却管3两端分别设有载冷介质进口31和载冷介质出口32，载冷介质进口31和载冷介质出口32穿出壳体1外；或，冷却管3包裹在壳体1外侧，冷却管3两端分别设有载冷介质进口31和载冷介质出口32。
需要说明的是，本申请实施例中，壳体1内部中空，壳体1上开设有热流体入口11和液体出口12，芯管2位于壳体1内并且芯管2外周与壳体1内壁之间形成间隔，具体的，芯管2与壳体1的形状均不做限定，芯管2一端设有气相出口21、另一端开口22；芯管2外侧包覆有冷却管3，冷却管3两端分别设有载冷介质进口31和载冷介质出口32，冷却管3的内部空间不与壳体1内部空间连通，载冷介质进口31和载冷介质出口32穿出壳体1外；或者，冷却管3包裹在壳体1外侧。
在工作时，若冷却管3包裹在芯管2外侧时，通过热流体入口11向壳体1内通入热流体，热流体向下流动，如图1中箭头所示，而通过载冷介质进口31向冷却管3内通入载冷介质并最终从载冷介质出口32流出，如图1中箭头所示，通过不断通入载冷介质从而对冷却管降温，热流体在接触到温度较低的冷却管后部分高沸点组元和液滴被冷凝捕集，热流体在壳体1内流动并经过芯管2的开口22进入芯管2，由于冷却管3包裹在芯管2外侧，因此冷却管3可对芯管2冷却，从而使得芯管2内壁的温度低，芯管2内壁进一步对热流体进行冷却，通过分凝分离过程对高沸点组元和液滴进一步冷凝捕集并分离，气相热流体从芯管2的气相出口21排出，冷凝捕集得到的液体向下流动并从液体出口12。
如图2所示，若冷却管3包裹在壳体1外侧时，通过热流体入口11向壳体1内通入热流体，热流体向下流动，如图2中箭头所示，而通过载冷介质进口31向冷却管3内通入载冷介质并最终从载冷介质出口32流出，如图2中箭头所示，通过不断通入载冷介质从而对壳体1降温，热流体在接触到温度较低的壳体1内壁后通过分凝分离过程对高沸点组元和液滴进行冷凝捕集并分离，热流体在壳体1内流动并经过芯管2的开口22进入芯管2，气相热流体从芯管2的气相出口21排出，冷凝捕集得到的液体向下流动并从液体出口12。
具体的，实际中所用的载冷介质为冷却水或制冷剂，具体的制冷剂可为R134a、R410A、R407C、R417A、R404A、R507、R23、R508A、R508B、R152a等。冷却管3可使用但不限于光管、内肋管、外肋管、外翅片管等管型或数段不同管型拼接，冷却管3可由单股或多股并联的管材绕制而成。
在一些实施例中，如图3所示，冷却管3呈螺旋弯曲；请再参考图1，冷却管3缠绕在芯管1外侧。
在一些实施例中，如图4所示，芯管2内设有过滤材料4。具体的过滤材料为用于气液分离的过滤材料，例如可为不锈钢304气液过滤网、pp气液过滤网、气液过滤芯等。通过在芯管2内设置过滤材料，其可以阻拦分离气相热流体挟带的液滴，进一步提高分离效果。
在一些实施例中，如图5所示，当冷却管3包裹在芯管2外侧，壳体1内壁与冷却管3之间设有螺旋板5；若冷却管3包裹在壳体1外侧，壳体1内壁与芯管2之间设有螺旋板5。在本申请实施例中螺旋板5设置在壳体1内部空间内，具体的，螺旋板5为呈螺旋曲线状设置在壳体1内的板体，本申请中螺旋板5为常规的螺旋板，本申请并未对其结构进行改进。当热流体通过热流体入口11通入壳体1内，热流体沿着螺旋板5做曲线运动，设置的螺旋板5使热流体气流所含液滴在离心力作用下被甩至温度较低的壳体内壁后被冷凝捕集，提高分离效果。
请再参考图1所示，在该实施例中，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，芯管2的上端设有气相出口21、下端设有开口22，气相出口21经壳体1上端穿出，芯管2的开口22靠近壳体1下端，冷却管3螺旋缠绕在芯管2外周，并且冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，载冷介质进口31经壳体1上端穿出，载冷介质出口32经壳体1下端穿出。工作时，热流体在壳体1内向下流动并不断被冷却管3冷却，部分高沸点组元被冷凝并在壳体1底部汇聚，而部分气相经芯管2下端的开口进入芯管1内并最终从芯管1上端的气相出口21排出。
在一些实施例中，如图6所示，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，芯管2的上端设有气相出口21、下端设有开口22，气相出口21经壳体1上端穿出，芯管2的开口22靠近壳体1下端，冷却管3螺旋缠绕在芯管2外周，并且冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，载冷介质进口31以及载冷介质出口32均经壳体1上端穿出，实际中，壳体1的顶部为一可拆卸的封头13，载冷介质进口31、载冷介质出口32、气相出口21均经封头穿出，在使用之前将芯管2和冷却管3均与封头13组装，然后盖上封头13即可将芯管2、冷却管3安装在壳体1上，这样便于芯管2和冷却管3安装。工作时，载冷介质经载冷介质进口31进入冷却管3并从载冷介质出口32排出，而热流体在壳体1内向下流动并不断被冷却管3冷却，部分高沸点组元被冷凝并在壳体1底部汇聚，而部分气相经芯管2下端的开口进入芯管1内并最终从芯管1上端的气相出口21排出。图6中的箭头显示了热流体的流向和载冷介质的流向。
在一些实施例中，如图7所示，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，芯管2的上端设有气相出口21、下端设有开口22，气相出口21经壳体1上端穿出，芯管2的开口22靠近壳体1下端，冷却管3螺旋缠绕在壳体1外侧，并且冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，通过向载冷介质进口31通入载冷介质即可对壳体1进行冷却。图7中的箭头显示了热流体的流向和载冷介质的流向。
请再参考图2所示，在该实施例中，冷却管3为包裹在壳体1外侧的一段直径较大的管体，冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，载冷介质在冷却管3与壳体4外壁面形成的空间内流通并对壳体1进行冷却，图2中的箭头显示了热流体的流向和载冷介质的流向。
请再参考图4所示，在该实施例中，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，芯管2的上端设有气相出口21、下端设有开口22，气相出口21经壳体1上端穿出，芯管2的开口22靠近壳体1下端，冷却管3螺旋缠绕在芯管2外周，并且冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，载冷介质进口31经壳体1上端穿出，载冷介质出口32经壳体1下端穿出，同时还在芯管2内上端设有过滤材料4，通过设置过滤材料4，过滤材料4可阻拦分离气相热流体挟带的液滴，进一步提高分离效果，图4中的箭头显示了热流体的流向和载冷介质的流向。
进一步的，请再参考图5，在该实施例中，热流体入口11设置于壳体1上端，液体出口12设置在壳体1下端，芯管2的上端设有气相出口21、下端设有开口22，气相出口21经壳体1上端穿出，芯管2的开口22靠近壳体1下端，冷却管3螺旋缠绕在壳体1，并且冷却管3的上端设置载冷介质进口31、下端设置载冷介质出口32，芯管2内上端设有过滤材料4，壳体1内壁与芯管2之间设有螺旋板5。热流体气流进入壳体1内，沿着螺旋板5做曲线运动，在热流体气流所含液滴在离心力作用下被甩至温度较低的壳体1内壁后被冷凝捕集，提高分离效果。图5中的箭头显示了热流体的流向和载冷介质的流向。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种分凝分离器，其特征在于，包括：
壳体，其上分别开设有热流体入口和液体出口；
芯管，其位于所述壳体内并与所述壳体内壁形成间隔，所述芯管一端设有气相出口、另一端开口，所述气相出口延伸并穿出所述壳体外，所述气相出口靠近所述壳体的热流体入口一侧，所述芯管的开口靠近所述壳体的液体出口一侧；
冷却管，其位于所述壳体内并包裹在所述芯管外侧，所述冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口，所述载冷介质进口和载冷介质出口穿出所述壳体外；或，所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述冷却管两端分别设有载冷介质进口和载冷介质出口。
2.如权利要求1所述的分凝分离器，其特征在于，所述冷却管呈螺旋弯曲并缠绕在所述芯管外侧。
3.如权利要求1所述的分凝分离器，其特征在于，所述芯管内设有过滤材料。
4.如权利要求1所述的分凝分离器，其特征在于，若所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述壳体内壁与所述冷却管之间设有螺旋板；若所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述壳体内壁与所述芯管之间设有螺旋板。
5.如权利要求1所述的分凝分离器，其特征在于，所述热流体入口设置于所述壳体上端，所述液体出口设置在所述壳体下端，所述气相出口经所述壳体上端穿出，所述芯管的开口靠近所述壳体下端。
6.如权利要求5所述的分凝分离器，其特征在于，所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述载冷介质进口靠近所述壳体上端，所述载冷介质出口靠近所述壳体下端。
7.如权利要求5所述的分凝分离器，其特征在于，所述冷却管包裹在所述芯管外侧，所述载冷介质进口、所述载冷介质出口均靠近所述壳体上端。
8.如权利要求5所述的分凝分离器，其特征在于，所述冷却管包裹在所述壳体外侧，所述载冷介质进口靠近所述壳体上端，所述载冷介质出口靠近所述壳体下端。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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