[發明專利]氣液分離器及制冷系統、熱泵系統

有效

• 申請號: 201510085642.0
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104634014B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 陳蓉;王智彬;王宏;廖強;朱恂;丁玉棟;葉丁丁;李俊;黃云
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F25B43/00
• 分類號: F25B43/00;F25B41/04;F25B29/00
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,盧軍峰

技術領域

本發明特別涉及一種氣液分離器及包含該氣液分離器的制冷系統、熱泵系統。

背景技術

在現代工業和日常生活，人類社會已經離不開了制冷或熱泵裝置，然而在現有的制冷或熱泵系統中，由于蒸發器是存在多流路的，使得節流閥出來的兩相制冷劑流體很容易在蒸發器不同的流道中分配不均勻，這嚴重響應了蒸發器的換熱效率，盡管目前通過優化蒸發器進口結構或氣液分配器結構，使得該問題有所改善,當由于蒸發器入口制冷劑為氣液兩相使得均勻分配很困難，因此蒸發器入口制冷劑均勻分配依然是一個挑戰。而采用氣液分離器將制冷劑中的氣液兩相進行分離，使得氣相直接進入壓縮器，液相進入蒸發器，這樣可以保證蒸發器各個流路分流均勻。

氣液分離器是一種用于氣液分離的裝置，工業中最常用的是重力沉降分離和離心力分離兩種氣液分離方法。重力沉降分離方法是根據氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動時，液體會受到重力的作用向下運動，而氣體仍然朝著原來的方向流動，也就是利用液體與氣體在重力場中有分離的傾向，向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。重力沉降分離方法的設計簡單，設備制作簡單，阻力小，但是這種方法的分離效率低,設備體積龐大，占用空間多。離心力分離方法是根據氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起螺旋流動時,液體受到的離心力大于氣體，液體有離心分離的傾向，液體附著在分離壁面上，再通過重力的作用向下匯集，通過排放管排出。離心力分離方法的分離效率要比重力沉降分離方法的高，體積比重力沉降分離方法的裝置減小很多，并且離心分離結構可以用在壓力容器內，工作穩定。但是目前市面上的氣液分離器均是采用單層殼體內設置環形管，制冷劑在環形管中分離，但是這種分離方式一旦制冷劑超過氣液混合物規定流速后，分離效率就會急劇下降，

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一個適用于高流速的氣液分離器。

為實現上述目的，本發明提供了一種氣液分離器，包括分離器殼體，分離器殼體內設有螺旋管，該螺旋管的下端伸出分離器殼體外，該螺旋管的上端開口，且在該螺旋管的管壁外側開設有液相孔。

采用上述結構的氣液分離器，制冷劑從螺旋管的下端通入，通過壓差在螺旋管中向上流動，在流動的過程中由于液體的離心力較大，從螺旋管外壁上開設的液相孔中噴出，最終匯聚到分離器殼體的底部，而氣體位于螺旋管中心，最終從螺旋管的上端噴出，最終匯聚到分離器殼體的頂部。

作為優選，螺旋管內設有內筒，該內筒的上端伸出螺旋管上方，內筒為中空結構，該內筒的筒壁上開設有氣相孔，且該內筒的頂端外翻延伸至分離器殼體內壁。分離出的氣體可經由氣相孔進入到內筒中，而液體無法經由氣相孔進入到內筒中，從而將分離出的氣體和液體隔開。

作為優選，為了防止部分液體在飛濺過程中進入到內筒，內筒內設有中心筒，中心筒為中空結構，該中心筒的頂端延伸至內筒內壁，且該中心筒的筒壁上開設有二次分離氣相孔。通過二次分離氣相孔的再次隔離，將氣體和液體徹底分開。

作為優選，中心筒為上寬下窄的錐形結構，該中心筒的頂端連接至內筒內壁頂部，該中心筒的下端連接至內筒的底部。

中心筒的下端與內筒的下端設有相通的開口，該開口將中心筒的內部空間與內筒的下部空間連通。若是最終有液體通過了二次分離氣相孔進入到中心筒內部，將會沿這中心筒的錐面向下流動，最終流出內筒。

作為優選，內筒的上方設有分層隔板，該分層隔板將內筒上方空間分隔為上下兩部分，且該分層隔板的邊緣開有連接上下兩部分的氣孔。分層隔板起到最后一次隔離的作用，氣體從氣孔中匯聚到分層隔板上方，而液體無法通過。

作為優選，即使有液體在飛濺過程中噴出中心筒的二次分離氣相孔噴入到分層隔板上，由于分層隔板的中部向上凸起,在分層隔板的下方形成開口向下的腔體。氣體能夠轉向流動到邊緣的氣孔中，而液體就順著腔體的邊緣向下滴落。

一種制冷系統，包括氣液分離器，氣液分離器的進液端與冷凝器的出液端相連，該氣液分離器的液相出口與蒸發器的進液端相連，該蒸發器的出口端連接到壓縮機的進口端，且氣液分離器的氣相出口直接與壓縮機的進口端相連，壓縮機的出口連接到冷凝器進液端。

在制冷中蒸發器入口前安裝氣液分離器，分離出來的氣相通過旁路直接進入壓縮器；液相進入蒸發器，使得蒸發各個流路制冷劑分配均勻，換熱效率更高，而且由于流量的減少，蒸發器的阻力壓降更小，這樣蒸發器的綜合性能更高。