制冷系統(tǒng)中油分離器結構及工作原理

1、制冷系統(tǒng)中油分離器結構及工作原理一、油分離器與集油器(一 油分離器的作用在蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中,經壓縮后的氨蒸汽 (或氟利昂蒸汽 ,是處于高壓高溫的過熱狀態(tài)。由于它排出時的 流速快、溫度高。汽缸壁上的部份潤滑油,由于受高溫的作用難免成油蒸汽及油滴微粒與制冷劑蒸汽一同排出。且排 汽溫度越高、流速越快,則排出的潤滑油越多。對于氨制冷系統(tǒng)來說,由于氨與油不相互溶,所以當潤滑油隨制冷劑 一起進入冷凝器和蒸發(fā)器時會在傳熱壁面上凝成一層油膜,使熱阻增大,從而會使冷凝器和蒸發(fā)器的傳熱效果降低, 降低制冷效果。據有關資料介紹在蒸發(fā)表面上附有 0.1mm 油膜時,將使蒸發(fā)溫度降低 2.5,多耗電 1112%。所

2、以 必須在壓縮機與冷凝器之間設置油分離器,以便將混合在制冷劑蒸汽中的潤滑油分離出來。(二 油分離器的工作原理大家都知道,汽流所能帶動的液體微粒的尺寸是與汽流的速度有關。若把汽流垂直向上運動產生的升力與微粒的 重量相平衡時的汽流速度稱為平衡速度,并用符號 表示。則顯然當汽流速度等于平衡速度時,則微粒在汽流中保持 不動;如果汽流速度大于平衡速度時則將微粒帶走;而當汽流速度小于平衡速度,微粒就會跌落下來,從而使油滴微 粒制冷劑汽流中分離出來。油分離器的基本工作原理主要就是利用潤滑油和制冷劑蒸氣的密度不同;以及通道截面突然擴大,氣流速度驟降 (油分離器的筒徑比高壓排氣管的管徑大 315倍,使進入油分離

3、器后蒸氣的流速從原先的 1025m/s下降至 0.8 1m/s; 同時改變流向,使密度較大的潤滑油分離出來沉積在油分離器的底部?；蚶秒x心力將油滴甩出去,或采用 氨液洗滌,或用水進行冷卻降低汽體溫度,使油蒸汽凝結成油滴,或設置過濾層等措施來增強油的分離效果。(三 油分離器的形式和結構 目前常見的油分離器有以下幾種:洗滌式、離心式、過濾式、及填料式等四種結構型 式,下面分述它們的結構及工作原理。1、洗滌式油分離器洗滌式油分離器適用于氨系統(tǒng),它的主體是鋼板卷焊而成的圓筒,兩端焊有鋼板壓制的筒蓋和筒底。進汽管由 筒蓋中心處伸入至筒下部的氨液之內。進氣管的下端焊有底板,管端四周開有出氣孔,以免高壓蒸氣

4、直接沖擊筒底, 使已沉淀的潤滑油攪動浮起。筒內進氣管的中部 (位于液面之上 管壁上還開有平衡孔,其作用是當壓縮機停車時平衡 排氣管路、油分離器、冷凝器三者之間的壓力,特別是在壓縮機發(fā)生事故時,可以防止因冷凝器的高壓將油分離器中 的氨液壓回壓縮機,造成更大事故。在進氣管的外側上部還裝有多孔傘形擋板,作分離液滴之用。筒體下部側面設有 放油管接頭,與集油器相連。傘形擋板之上的筒體側面設有出氣管接頭,并使出汽管伸入筒內有一定的長度,且引出 口是朝上開的,其目的是使氨汽在排出分離器以前再折流一次,有助于提高分離效果,如圖 7 1所示。洗滌式油分離器在工作時主要是利用混合氣體在氨液中被洗滌和冷卻來分離油,

5、同時還利用降低氣流速度與改變 氣流運動方向,油滴自然沉降的分離作用。其中洗滌和冷卻作用對洗滌式油分離器的分油效率影響最大,因此筒體內 必須保持一定高度的氨液。洗滌式油分離器中的氨液一般是由冷凝器供給,為了保證油分離器內有足夠高度的氨液,它的進液管應比冷凝器出液 口位置低 240250mm ,另外它一般裝在機房外,緊靠冷凝器的地方,這樣可以多臺壓縮機共同用一個油分離器。2、填料式油分離器填料式油分離器的結構如圖 7 2所示 。在鋼板卷焊而成的筒體內裝設填料層 , 填料層上下用二塊多孔鋼板固定。 填料可以是陶瓷杯,金屬切屑或金屬絲網,以金屬絲網效果最佳。當帶油的制冷劑蒸氣進入筒體內降低流速后,先通

6、 過填料吸附油霧,沿傘形板擴展方向順筒壁而下,然后改變流向從中心管返回頂腔排出。分離出的油沉積在它的底部, 再經過浮球閥或手動閥排回壓縮機曲軸箱。由上述可見,這種油分離器的分油是依靠降低流速、填料吸附及改變氣流方向來實現的,其中以填料層的吸附 作用為主。與洗滌式油分離器相比,填料式油分離器的分油效率較高,可達 95%(洗滌式為 8085% ,安裝位置較緊 湊且對安裝位置及安裝高度沒有嚴格的要求,可以多臺壓縮機共同用一臺油分離器,故填料式油分離器現已廣泛用于 氨制冷系統(tǒng)中。但填料式油分離器對氣流的阻力較大,要求筒內制冷劑蒸氣的流速不大于 0.5m/s。此外填料式油分離 器的金屬絲網一般采用不銹鋼

7、絲網,價格較貴。3、離心式油分離器離心式油分離器的油分離效果較好,適用于大型制冷系統(tǒng),其結構如圖 7 3所示。壓縮機的排氣經油分離器進 氣管沿切線方向進入筒內,隨即沿螺旋導向葉片高速旋轉并自上而下流動。借離心力的作用將排氣中密度較大的油滴拋在筒壁上分離出來,沿壁流下,沉積在筒底部。蒸氣經筒體中心的出氣管內多孔板引出。筒側裝有浮球閥,當油面 上升到上限位時,潤滑油通過浮球閥打開閥芯,自動向壓縮機曲軸箱或集油器排油。有的在油分離器外部還設有冷卻 水套,使混合汽體在其中又受到冷卻水的冷卻并通過降低流速和改變流向的作用,進一步得到分離。4、過濾式油分離器過濾式油分離器用于氟利昂制冷系統(tǒng),常稱為氟利昂油

8、分離器,其結構如圖 7 4所示。當壓縮機排出的高壓制冷劑氣體進入分離器后,由于過流截面較大,氣體流速突然降低并改變方向,加上進氣 時幾層金屬絲網的過濾作用,即將混入氣體制冷劑中的潤滑油分離出來,并下滴落聚集在容器底部。當聚集的潤滑油 量達一定高度后,則通過自動回油閥,回到壓縮機曲軸箱。在正常運行時,由于浮球閥的斷續(xù)工作,使得回油管時冷 時熱,回油時管子熱,不回油時管子就冷。如果回油管一直冷或一直熱,這說明浮球閥已經失靈,必須進行檢修,檢 修時可使用手動回油閥進行回油。這種油分離器結構簡單,制造方便,應用普遍,但分油效果不及填料式。(四 油分離器的計算油分離器的計算就是確定其筒體直徑的大小 。

9、油分離器筒體直徑的大小 , 是根據壓縮機的排氣量和油分離器 的流量相同這一連續(xù)方程及油分離器中氣流速度必須降為 0.81m/s的工作條件推導出來 。 具體的計算公式如下 :d= 0.0188×(*V/u0.5式中:D 油分離器筒體直徑, m。V壓縮機的理論排汽量, m3/h。壓縮機的輸氣系數,無因次。油分離器內蒸氣的流速, m/s。對于填料式油分離器取 =0.30.5m/s,其它形式油分離器取 0.8m/s。例:某冷庫分三個系統(tǒng),設雙級和單級機排汽合用一臺油分離器,已知 15系統(tǒng)輸氣系數 =0.66, Vh = 285m3/s, 28系統(tǒng)輸氣系數 =0.77, 低壓級 Vh =142

10、.5m3/s, 33系統(tǒng)輸氣系數 =0.72, 低壓級 Vh =285m3/s, 若采用洗滌式油分離器,試求所需的油分離器直徑。解:則應選用直徑 D363mm 的油分離器一臺。(五 集油器所謂集油器就是將系統(tǒng)中的油集中起來的容器 (也稱放油器 。在氨制冷系統(tǒng)中,如果從油分離器、高壓貯液器、 冷凝器等壓力較高的容器中直接放油,對操作人員是很不安全的。另外,在這些容器中氨液也較多,為了保證操作人 員的安全并減少氨液的損失,應將系統(tǒng)中各有關容器的油先排至集油器,再在低壓下將油從集油器排出。對于氟利昂系統(tǒng),油分離器分離出來的潤滑油一般都通過它下部的手動或浮球自動放油閥直接送回壓縮機曲軸 箱,其它設備中的潤滑油靠流速帶回壓縮機。因此氟利昂制冷系統(tǒng)一般不單獨設置集油器。1、集油器結構 集油器的構造如圖 7 5所示。它是用鋼板焊制的立式圓柱形容器,其頂部設有回汽管接頭,用 作回收氨汽的出口和降低筒內的壓力。筒體上側部設有進油管接頭,它與其它容器的放油管相連接,各容器中的油由 此進入集油器。筒體的下側設有放油管,以便在氨回收后將油從筒內放出。此外,為了便于操作管理,在殼體上還裝 有壓力表和玻璃液面指示器,通常集油器的進油量不易超過其容積的 70%。在放油前,為了加速油中氨液的蒸發(fā),更 好地回收制冷劑,常采取在集油器頂部用水淋澆加熱的措施。放油時只允