CN203798042U - 应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，包括分凝分离器壳体、混合气体进入口、分离液体出口、气体/混合气体出口、蛇型蒸发盘管、丝网过滤器和伞型罩分离挡板，分凝分离器壳体顶部设有气体/混合气体出口，分凝分离器壳体底部设有分离液体出口，分凝分离器壳体左侧是混合工质进入口和油平衡，所述丝网过滤器和伞型罩分离挡板均设置在分凝分离器的顶部，蛇型蒸发盘管竖向回旋设置在分凝分离器壳体内部，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体出口在上，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体返流口在下。该设备克服了同类分凝分离器产品结构复杂、投资成本高的问题。

Description

应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器

技术领域：

本实用新型涉及多种混合工质自复叠高效分离设备中的分凝分离器，属于制冷技术领域。

背景技术：

自18世纪蒸气压缩制冷技术发明以来，人们不断探索获取低温的更好方法，为了得到比单级压缩更低的温度，双级压缩制冷、复叠制冷等系统相继得到广泛应用。但是，这些制冷方式都存在各自的缺点：双级压缩制冷采用单一制冷剂，需要2套压缩系统和级间冷却装置，系统结构复杂；此外，由于使用单一制冷剂，受到工质本身临界温度、凝固温度以及吸排气压力的限制，制冷温差有限。复叠制冷由于采用2套独立制冷回路工作于不同温度区间，冷量耦合要求较高，控制难度较大，且低温级压缩机回油困难，需要专门安装分油装置。以上两种制冷方式均需要2次压缩，必须选用多缸压缩机或使用多台压缩机，因此难以适用于小型制冷系统。

自复叠制冷系统是实现-40～-150℃温区制冷的另一种方式，它采用单台压缩机进行一次压缩，将混合制冷剂分凝，以高沸点制冷剂的冷量冷凝低沸点制冷剂，达到复叠制冷的效果。这种方式可以大幅度减小制冷系统的体积，十分适合用于冷量需求较小的场合，如实验室，医院等。

实用新型内容

本实用新型提供一种应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，克服了同类分凝分离器产品结构复杂、投资成本高的问题。

本实用新型的技术方案是：应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，包括分凝分离器壳体、混合气体进入口、分离液体出口、气体/混合气体出口、蛇型蒸发盘管、丝网过滤器和伞型罩分离挡板，分凝分离器壳体顶部设有气体/混合气体出口，分凝分离器壳体底部设有分离液体出口，分凝分离器壳体左侧是混合工质进入口和油平衡，所述丝网过滤器和伞型罩分离挡板均设置在分凝分离器的顶部，蛇型蒸发盘管竖向回旋设置在分凝分离器壳体内部，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体出口在上，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体返流口在下。

作为一优选方案，所述分凝分离器内径直径为160mm。所述分凝分离器壳体除弧形帽外的高度为900mm。

作为一优选方案，所述丝网过滤器和伞型罩分离挡板采用螺丝固定在分凝分离器的顶部，其中丝网过滤器和伞型罩分离挡板的倾斜度均为30°。

作为另一优选方案，所述伞型罩分离挡板上设有若干个排气孔，所述排气孔直径均设置为φ8mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型的分凝分离器应用于多种工质自动复叠式设备中，不仅可以将高、中、低沸点的制冷工质分离开，也会通过高中低三种不同的分离器进行分凝并充分发挥各制冷工质的作用，达到更好的制冷效果。相对于现有的分离器来说，本实用新型中的伞形罩以及丝网过滤器经过理论推倒和大量实验证实，从而得到合理的尺寸。蛇形蒸发盘管为更好的分离分凝混合工质提供了理想的流动空间；盘管增加了混合工质的流动空间，能够更好地与外界换热。本实用新型提供的技术方案还克服了同类分凝分离器的结构复杂、投资成本高的问题。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为中沸点工质分凝分离器(F1)示意图。

图2为高沸点工质分凝分离器(F2)示意图。

图3为伞型罩分离档板单个排气孔图。

图4为图3的俯视图。

图5为本实用新型产品应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的结构示意图。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1～图4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，包括分凝分离器壳体24、混合气体进入口19-1-3、分离液体出口22、气体/混合气体出口21、蛇型蒸发盘管、丝网过滤器20和伞型罩分离挡板25，分凝分离器壳体24顶部设有气体/混合气体出口21，分凝分离器壳体底部设有分离液体出口22，分凝分离器壳体24左侧是混合工质进入口19-1-3和油平衡19-1-4，所述丝网过滤器20和伞型罩分离挡板25均设置在分凝分离器的顶部，蛇型蒸发盘管竖向回旋设置在分凝分离器壳体内部，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体出口19-1-1在上，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体返流口19-1-2在下。

本实施方式中，所述分凝分离器内径直径为160mm。所述分凝分离器壳体除弧形帽23外的高度为900mm。所述丝网过滤器和伞型罩分离挡板采用螺丝固定在分凝分离器的顶部，其中丝网过滤器20和伞型罩分离挡板25的倾斜度均为30°。所述伞型罩分离挡板上设有若干个排气孔26，所述排气孔直径均设置为φ8mm。

考虑混合制冷剂的流通截面，增加混合制冷剂与丝网过滤器的接触时间和有效面积，降低流速，使气雾冷凝聚集，依靠重力的方式降落下来。计算分凝分离器壳体直径时，参考氨用气液分离器，按以下公式计算：

$D=\sqrt{\frac{4\mathrm{Gv}}{3600\mathrm{\πw}}}$

其中，D：分凝器内圆直径(mm)；G：混合制冷剂流量(kg/s)；v：混合制冷剂比容(m³/kg)；w：气液分离器中气流通过丝网过滤器的流速(m/s)。

本实用新型的产品在多种混合工质自动复叠高效分离设备中的应用：(如图5所示)按比例4∶3∶3的非共沸混合工质R134a、R23、R14在压缩机A中被压缩成高温高压气体(节点1)，经第二板式换热器B2与低压返流热量交换冷却后，进入油分离器Y进行油分离，这时低压返流(节点15)的混合气体进一步升温后被吸入压缩机吸气端，升温的低压返流(节点16)有利于提高系统热效率。

被冷却的油分离后的混合气体(节点3)进入第一板式换热器B1冷凝降温，冷凝成气液混合物，再进入中沸点工质分凝分离器F1，高沸点工质液体R134a沉积在中沸点工质分凝分离器F1底部(节点5)，混合气体再经冷凝盘管换热后，部分高沸点R134a蒸汽气雾在丝网过滤器作用下冷凝聚集成液滴，在重力作用下降落，使R134a与R23、R14气体高效分离。

R134a的液体(节点5)经过节流阀17-1节流后与一部分返流气体(节点12)R23和R14气体提前混合成(节点13)混合工质，进入高沸点工质分凝分离器F2的冷凝蒸发盘管蒸发降温，这时，高沸点工质分凝分离器F2中的温度控制在不能低于-45℃的范围内(R14的临界温度为-45.5℃，低于这个温度R14就被提前液化了)。

大部分中沸点的工质R23和低沸点工质R14仍为混合气体(节点6)，在系统压力下进入高沸点工质分凝分离器F2中，这时，F2中的温度可以降到-40℃，混合气体在冷分凝分离器F2中与冷凝蒸发盘管进行充分换热后，中沸点工质R23被冷凝成液体沉积在高沸点工质分凝分离器F2底部(节点7)，部分中沸点气雾在丝网过滤器作用下冷凝聚集成液滴，在重力作用下降落，使R23液体与R14气体高效分离，R14仍为气体进入冷凝储液器L。

R23(节点7)的液体经过节流阀17-2节流后与一部分R14气体(节点10)的气体混合成(节点11)工质进入冷凝储液器L的冷凝蒸发盘管，蒸发降温，这时，L中的温度可以降到-75℃以下，冷凝储液器L温度越低越好。

从高沸点工质分凝分离器F2顶部出来的气体R14(节点8)进入冷凝储液器L中，进入后R14气体全部被冷凝成液体(节点9)，被冷凝后的R14液体(节点9)通过节流阀17-3在蒸发器Z中节流蒸发，蒸发器的温度达到-80～-120℃，甚至更低。

从蒸发器Z中蒸发的R14成为气体(节点10)，经过单向逆止阀18-4进行压力和流量控制，使其中一部分R14气体(节点10)与经过高沸点工质分凝分离器F2底部节流的R23(节点7)混合成(节点11)工质，参与冷凝储液器L中的蒸发降温，在冷凝储液器L的盘管中蒸发降温后回到压缩机回气管路(节点12)。冷凝储液器除弧形帽外的高度为700mm。

低压返流气体提前混合进入降低了循环流系统的压比，使系统运行更平稳，运行效率进一步提高。

压缩机回气管路中(节点12)工质经过单向逆止阀18-3进行压力和流量控制，使其中一部分(节点12)回气管路中气体与经过节流的R134a(节点5)混合，参与高沸点工质分凝分离器F2中的蒸发降温，在高沸点工质分凝分离器F2蛇型蒸发管中蒸发降温后回到压缩机回气管路(节点14)。

节点14的气体经逆止阀18-1流经中沸点工质分凝分离器F1中的蛇型盘管，进行热交换后回到系统回气管路；节点15的混合工质在第二板式换热器B2中与节点1的高温高压气体进行换热后被压缩机吸入，从而完成一个良性的、高效的、节能的制冷循环。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，包括分凝分离器壳体(24)、混合气体进入口(19-1-3)、分离液体出口(22)、气体/混合气体出口(21)、蛇型蒸发盘管、丝网过滤器(20)和伞型罩分离挡板(25)，分凝分离器壳体(24)顶部设有气体/混合气体出口(21)，分凝分离器壳体底部设有分离液体出口(22)，分凝分离器壳体(24)左侧是混合工质进入口(19-1-3)和油平衡(19-1-4)，其特征在于：所述丝网过滤器(20)和伞型罩分离挡板(25)均设置在分凝分离器的顶部，蛇型蒸发盘管竖向回旋设置在分凝分离器壳体内部，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体出口(19-1-1)在上，蛇型蒸发盘管口的气体/混合蒸发气体返流口(19-1-2)在下。

2.根据权利要求1所述的应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，其特征在于：所述分凝分离器内径直径为160mm。

3.根据权利要求1或2所述的应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，其特征在于：所述分凝分离器壳体除弧形帽(23)外的高度为900mm。

4.根据权利要求3所述的应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，其特征在于：所述丝网过滤器(20)和伞型罩分离挡(25)板采用螺丝固定在分凝分离器的顶部，其中丝网过滤器和伞型罩分离挡板的倾斜度均为30°。

5.根据权利要求4所述的应用于多种混合工质自动复叠高效分离设备中的分凝分离器，其特征在于：所述伞型罩分离挡板上设有若干个排气孔(26)，所述排气孔直径均设置为φ8mm。