制冷系统中油分离器结构及工作原理

1、制冷系统中油别离器结构及工作原理?一、油别离器与集油器一油别离器的作用在蒸汽压缩式制冷系统中,经压缩后的氨蒸汽或氟利昂蒸汽,是处于高压高温的过热 状态.由于它排出时的流速快、温度高.汽缸壁上的部份润滑油,由于受高温的作用难免 成油蒸汽及油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出.且排汽温度越高、流速越快,那么排出的润滑 油越多.对于氨制冷系统来说,由于氨与油不相互溶,所以当润滑油随制冷剂一起进入冷 凝器和蒸发器时会在传热壁面上凝成一层油膜,使热阻增大,从而会使冷凝器和蒸发器的 传热效果降低,降低制冷效果.据有关资料介绍在蒸发外表上附有0.1mm油膜时,将使蒸发温度降低2.5C,多耗电1112%.所以必须在压

2、缩机与冷凝器之间设置油别离器,以 便将混合在制冷剂蒸汽中的润滑油别离出来.总结起来,油别离器的主要作用有：1 .保证润滑油返回到压缩机储油槽中,预防压缩机由于润滑油的缺乏而引起故障, 延长压缩机适用寿命.2 .流动速度减小和流动方向变化的互相作用引起润滑油的聚集,这样在高温下别离 出来的润滑油被集中收集,并自动返回到曲轴箱中,提升效率.3 .预防压缩机产生液击.4 .更好的发挥冷凝器和蒸发器的效率.5 .减小系统高压端的震动和噪音.6 .同时这些特点还可以会使得系统的电费用降低.二油别离器的工作原理大家都知道,汽流所能带动的液体微粒的尺寸是与汽流的速度有关.假设把汽流垂直向 上运动产生的升力与

3、微粒的重量相平衡时的汽流速度称为平衡速度,并用符号表示.那么显然当汽流速度等于平衡速度时,那么微粒在汽流中保持不动；如果汽流速度大于平衡速度 时那么将微粒带走；而当汽流速度小于平衡速度,微粒就会跌落下来,从而使油滴微粒制冷 剂汽流中别离出来.油别离器的根本工作原理主要就是利用润滑油和制冷剂蒸气的密度不同；以及通道截 面忽然扩大,气流速度骤降油别离器的筒径比高压排气管的管径大 315倍,使进入油分 离器后蒸气的流速从原先的1025m/s下降至0.81m/s;同时改变流向,使密度较大的 润滑油别离出来沉积在油别离器的底部.或利用离心力将油滴甩出去,或采用氨液洗涤, 或用水进行冷却降低汽体温度,使油

4、蒸汽凝结成油滴,或设置过滤层等举措来增强油的分 离效果.三油别离器的形式和结构目前常见的油别离器有以下几种：洗涤式、离心式、过滤 式、及填料式等四种结构型式,下面分述它们的结构及工作原理.1、洗涤式油别离器洗涤式油别离器适用于氨系统,它的主体是钢板卷焊而成的圆筒,两端焊有钢板压制 的筒盖和筒底.进汽管由筒盖中央处伸入至筒下部的氨液之内.进气管的下端焊有底板,管端四周开有出气孔,以免高压蒸气直接冲击筒底,使已沉淀的润滑油搅动浮起.筒内进 气管的中部位于液面之上管壁上还开有平衡孔,其作用是当压缩机停车时平衡排气管路、 油别离器、冷凝器三者之间的压力,特别是在压缩机发生事故时,可以预防因冷凝器的高

5、压将油别离器中的氨液压回压缩机,造成更大事故.在进气管的外侧上部还装有多孔伞形 挡板,作别离液滴之用.筒体下部侧面设有放油管接头,与集油器相连.伞形挡板之上的 筒体侧面设有出气管接头,并使出汽管伸入筒内有一定的长度,且引出口是朝上开的,具 目的是使氨汽在排出别离器以前再折流一次,有助于提升别离效果,如图 1所示.图1洗涤式油别离器在工作时主要是利用混合气体在氨液中被洗涤和冷却来别离油,同时 还利用降低气流速度与改变气流运动方向,油滴自然沉降的别离作用.其中洗涤和冷却作 用对洗涤式油别离器的分油效率影响最大,因此筒体内必须保持一定高度的氨液.洗涤式油别离器中的氨液一般是由冷凝器供应,为了保证油别

6、离器内有足够高度的氨 液,它的进液管应比冷凝器出液口位置低 240250mm,另外它一般装在机房外,紧靠冷 凝器的地方,这样可以多台压缩机共同用一个油别离器.2、填料式油别离器填料式油别离器的结构如图2所示.在钢板卷焊而成的筒体内装设填料层,填料层上 下用二块多孔钢板固定.填料可以是陶瓷杯,金属切屑或金属丝网,以金属丝网效果最正确 当带油的制冷剂蒸气进入筒体内降低流速后,先通过填料吸附油雾,沿伞形板扩展方向顺 筒壁而下,然后改变流向从中央管返回顶腔排出.别离出的油沉积在它的底部,再经过浮 球阀或手动阀排回压缩机曲轴箱.由上述可见,这种油别离器的分油是依靠降低流速、填料吸附及改变气流方向来实现

7、的,其中以填料层的吸附作用为主.与洗涤式油别离器相比,填料式油别离器的分油效率 较高,可达95% 洗涤式为8085%,安装位置较紧凑且对安装位置及安装高度没有严格 的要求,可以多台压缩机共同用一台油别离器,故填料式油别离器现已广泛用于氨制冷系统中.但填料式油别离器对气流的阻力较大,要求筒内制冷剂蒸气的流速不大于0.5m/s.其结构 筒内, 用将排 筒底 当油面 曲轴箱 汽体在此外填料式油别离器的金属丝网一般采用不锈钢丝网,价格较3、离心式油别离器离心式油别离器的油别离效果较好,适用于大型制冷系统, 如图3所示.压缩机的排气经油别离器进气管沿切线方向进入 随即沿螺旋导向叶片高速旋转并自上而下流动

8、.借离心力的作 气中密度较大的油滴抛在筒壁上别离出来,沿壁流下,沉积在 部.蒸气经筒体中央的出气管内多孔板引出. 筒侧装有浮球阀, 上升到上限位时,润滑油通过浮球阀翻开阀芯,自动向压缩机 或集油器排油.有的在油别离器外部还设有冷却水套,使混合其中又受到冷却水的冷却并通过降低流速和改变流向的作用,进一步得到别离.4、过滤式油别离器过滤式油别离器用于氟利昂制冷系统,常称为氟利昂油别离器,其结构如图7-4所示.当压缩机排出的高压制冷剂气体进入别离器后,由于过流截面较大,气体流速忽然降低并改变方向,加上进气时几层金属丝网的过滤作用,即将混入气体制冷剂中的润滑油 别离出来,并下滴落聚集在容器底部.当聚集

9、的润滑油量达一定高度后,那么通过自动回油 阀,回到压缩机曲轴箱.在正常运行时,由于浮球阀的断续工作,使得回油管时冷时热, 回油时管子热,不回油时管子就冷.如果回油管一直冷或一直热,这说明浮球阀已经失灵, 必须进行检修,检修时可使用手动回油阀进行回油.这种油别离器结构简单,制造方便, 应用普遍,但分油效果不及填料式.四油别离器的计算油别离器的计算就是确定其筒体直径的大小.油别离器筒体直径的大小,是根据压 缩机的排气量和油别离器的流量相同这一连续方程及油别离器中气流速度必须降为 u 0 081m/s的工作条件推导出来.具体的计算公式如下：d=0.0188 X 入 *V/U式中：D油别离器筒体直径,

10、m0V压缩机的理论排汽量,m3/ h.压缩机的输气系数,无因次.-油别离器内蒸气的流速,m/s.对于填料式油别离器取u= 0.30.5m/s,其 它形式油别离器取U < 0.8m/s例：某冷库分三个系统,设双级和单级机排汽合用一台油别离器, 一15C系统 输气系数 彩0.66, Vh=285m3/s, 28C系统输气系数 入=0.77,低压级Vh = 142.5m3/s, 33C系统输气系数 入=0.72,低压级Vh=285m3/s,假设采用洗涤式油别离器,试求所需的 油别离器直径.解：那么应选用直径D> 363mm的油别离器一台.五集油器所谓集油器就是将系统中的油集中起来的容器

11、也称放油器.在氨制冷系统中,如 果从油别离器、高压贮液器、冷凝器等压力较高的容器中直接放油,对操作人员是很不安 全的.另外,在这些容器中氨液也较多,为了保证操作人员的平安并减少氨液的损失,应 将系统中各有关容器的油先排至集油器,再在低压下将油从集油器排出.对于氟利昂系统,油别离器别离出来的润滑油一般都通过它下部的手动或浮球自动 放油阀直接送回压缩机曲轴箱,其它设备中的润滑油靠流速带回压缩机.因此氟利昂制冷 系统一般不单独设置集油器.1、集油器结构集油器的构造如图7-5所示.它是用钢板焊制的立式圆柱形容器, 其顶部设有回汽管接头,用作回收氨汽的出口和降低筒内的压力.筒体上侧部设有进油管 接头,它与其它容器的放油管相连接,各容器中的油由此进入集油器.筒体的下侧设有放 油管,以便在氨回收后将油从筒内放出.止匕外,为了便于操作治理,在壳体上还装有压力 表和玻璃液面指示器,通常集油器的进油量不易超过其容积的70%.在放油前,为了加速油中氨液的蒸发,更好地回收制冷