[发明专利]气液分离器及制冷系统、热泵系统

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种气液分离器及包含该气液分离器的制冷系统、热泵系统。

背景技术

在现代工业和日常生活，人类社会已经离不开了制冷或热泵装置，然而在现有的制冷或热泵系统中，由于蒸发器是存在多流路的，使得节流阀出来的两相制冷剂流体很容易在蒸发器不同的流道中分配不均匀，这严重响应了蒸发器的换热效率，尽管目前通过优化蒸发器进口结构或气液分配器结构，使得该问题有所改善,当由于蒸发器入口制冷剂为气液两相使得均匀分配很困难，因此蒸发器入口制冷剂均匀分配依然是一个挑战。而采用气液分离器将制冷剂中的气液两相进行分离，使得气相直接进入压缩器，液相进入蒸发器，这样可以保证蒸发器各个流路分流均匀。

气液分离器是一种用于气液分离的装置，工业中最常用的是重力沉降分离和离心力分离两种气液分离方法。重力沉降分离方法是根据气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用向下运动，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是利用液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。重力沉降分离方法的设计简单，设备制作简单，阻力小，但是这种方法的分离效率低,设备体积庞大，占用空间多。离心力分离方法是根据气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起螺旋流动时,液体受到的离心力大于气体，液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上，再通过重力的作用向下汇集，通过排放管排出。离心力分离方法的分离效率要比重力沉降分离方法的高，体积比重力沉降分离方法的装置减小很多，并且离心分离结构可以用在压力容器内，工作稳定。但是目前市面上的气液分离器均是采用单层壳体内设置环形管，制冷剂在环形管中分离，但是这种分离方式一旦制冷剂超过气液混合物规定流速后，分离效率就会急剧下降，

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一个适用于高流速的气液分离器。

为实现上述目的，本发明提供了一种气液分离器，包括分离器壳体，分离器壳体内设有螺旋管，该螺旋管的下端伸出分离器壳体外，该螺旋管的上端开口，且在该螺旋管的管壁外侧开设有液相孔。

采用上述结构的气液分离器，制冷剂从螺旋管的下端通入，通过压差在螺旋管中向上流动，在流动的过程中由于液体的离心力较大，从螺旋管外壁上开设的液相孔中喷出，最终汇聚到分离器壳体的底部，而气体位于螺旋管中心，最终从螺旋管的上端喷出，最终汇聚到分离器壳体的顶部。

作为优选，螺旋管内设有内筒，该内筒的上端伸出螺旋管上方，内筒为中空结构，该内筒的筒壁上开设有气相孔，且该内筒的顶端外翻延伸至分离器壳体内壁。分离出的气体可经由气相孔进入到内筒中，而液体无法经由气相孔进入到内筒中，从而将分离出的气体和液体隔开。

作为优选，为了防止部分液体在飞溅过程中进入到内筒，内筒内设有中心筒，中心筒为中空结构，该中心筒的顶端延伸至内筒内壁，且该中心筒的筒壁上开设有二次分离气相孔。通过二次分离气相孔的再次隔离，将气体和液体彻底分开。

作为优选，中心筒为上宽下窄的锥形结构，该中心筒的顶端连接至内筒内壁顶部，该中心筒的下端连接至内筒的底部。

中心筒的下端与内筒的下端设有相通的开口，该开口将中心筒的内部空间与内筒的下部空间连通。若是最终有液体通过了二次分离气相孔进入到中心筒内部，将会沿这中心筒的锥面向下流动，最终流出内筒。

作为优选，内筒的上方设有分层隔板，该分层隔板将内筒上方空间分隔为上下两部分，且该分层隔板的边缘开有连接上下两部分的气孔。分层隔板起到最后一次隔离的作用，气体从气孔中汇聚到分层隔板上方，而液体无法通过。

作为优选，即使有液体在飞溅过程中喷出中心筒的二次分离气相孔喷入到分层隔板上，由于分层隔板的中部向上凸起,在分层隔板的下方形成开口向下的腔体。气体能够转向流动到边缘的气孔中，而液体就顺着腔体的边缘向下滴落。

一种制冷系统，包括气液分离器，气液分离器的进液端与冷凝器的出液端相连，该气液分离器的液相出口与蒸发器的进液端相连，该蒸发器的出口端连接到压缩机的进口端，且气液分离器的气相出口直接与压缩机的进口端相连，压缩机的出口连接到冷凝器进液端。

在制冷中蒸发器入口前安装气液分离器，分离出来的气相通过旁路直接进入压缩器；液相进入蒸发器，使得蒸发各个流路制冷剂分配均匀，换热效率更高，而且由于流量的减少，蒸发器的阻力压降更小，这样蒸发器的综合性能更高。