本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器及其制作方法。

背景技術(shù)：

普通一拖一空氣源熱泵系統(tǒng)中，如果兩個(gè)換熱器的換熱系數(shù)相差甚遠(yuǎn)(比如風(fēng)冷冷熱水機(jī)組，室外換熱器為風(fēng)冷翅片式換熱器，室內(nèi)換熱器為冷媒水換熱器，室內(nèi)換熱器的換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于室外換熱器的換熱系數(shù))，為了節(jié)省成本，通常會(huì)把換熱系數(shù)大的換熱器設(shè)計(jì)成較小的換熱面積，這就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)換熱器的容積相差較大，在制冷、制熱時(shí)發(fā)揮最優(yōu)性能所需的冷媒量也就不一樣，然而，現(xiàn)有技術(shù)中的氣液分離器在系統(tǒng)制熱工況下不具備儲(chǔ)液功能，不能存儲(chǔ)制熱工況下多余出來(lái)的冷媒，因此通常會(huì)通過(guò)增加儲(chǔ)液器的方式來(lái)平衡冷媒需求量不一樣的問(wèn)題，但此舉弊端明顯，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的投入成本過(guò)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器及其制作方法，可解決熱泵系統(tǒng)投入成本過(guò)高的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，包括密閉的殼體，所述殼體上設(shè)有進(jìn)入管和排出管，所述排出管位于所述殼體內(nèi)、且靠近所述殼體底部的管段上開(kāi)設(shè)有回油孔，從所述進(jìn)入管進(jìn)入所述殼體內(nèi)的待分離物包括氣體和液體，所述氣體由所述排出管位于所述殼體內(nèi)的一端進(jìn)入所述排出管，并由所述排出管位于所述殼體外的一端排出，所述液體下落至所述殼體底部由所述回油孔進(jìn)入所述排出管，并由所述排出管位于所述殼體外的一端排出，在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時(shí)，以及當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量；當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于制作上述熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的方法，所述方法包括：調(diào)節(jié)所述回油孔的面積、所述排出管位于所述殼體內(nèi)的一端與所述回油孔之間的直管內(nèi)徑、所述氣體在所述排出管位于所述殼體內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失中的至少一個(gè)，使得在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時(shí)，以及當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，由于在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時(shí)，以及當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，即單位時(shí)間內(nèi)從所述殼體內(nèi)排出的液體量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的液體量，從而使液面逐漸上升；當(dāng)所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)所述回油孔的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，即單位時(shí)間內(nèi)從所述殼體內(nèi)排出的液體量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入所述殼體的液體量，從而使液面與回油孔的高度差始終等于所述預(yù)設(shè)值，進(jìn)而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲(chǔ)液的功能，也就是說(shuō)，該氣液分離器能夠存儲(chǔ)熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來(lái)的冷媒，因此無(wú)需在系統(tǒng)中增加儲(chǔ)液器，從而減小了成本的投入，進(jìn)而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過(guò)高的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器中排出管的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器包括密閉的殼體1，殼體1上設(shè)有進(jìn)入管2和排出管3，排出管3位于殼體1內(nèi)、且靠近殼體1底部的管段上開(kāi)設(shè)有回油孔4，從進(jìn)入管2進(jìn)入殼體1內(nèi)的待分離物包括氣體和液體，所述氣體由排出管3位于殼體1內(nèi)的一端進(jìn)入排出管3，并由排出管3位于殼體1外的一端排出，所述液體下落至殼體1底部由回油孔4進(jìn)入排出管3，并由排出管3位于殼體1外的一端排出，在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時(shí)，以及當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量；當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，由于在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時(shí)，以及當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，即單位時(shí)間內(nèi)從殼體1內(nèi)排出的液體量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的液體量，從而使液面5逐漸上升；當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，即單位時(shí)間內(nèi)從殼體1內(nèi)排出的液體量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的液體量，從而使液面5與回油孔4的高度差始終等于所述預(yù)設(shè)值，進(jìn)而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲(chǔ)液的功能，也就是說(shuō)，該氣液分離器能夠存儲(chǔ)熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來(lái)的冷媒，因此無(wú)需在系統(tǒng)中增加儲(chǔ)液器，從而減小了成本的投入，進(jìn)而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過(guò)高的問(wèn)題。

需要說(shuō)明的是，由于在熱泵系統(tǒng)從化霜工況切換至制熱工況的瞬間，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量相比制熱工況下更多，因此，在該瞬間單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量必然小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，即在該瞬間本發(fā)明實(shí)施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器仍然具有氣液分離的功能。

設(shè)排出管3位于殼體1內(nèi)的一端處的壓力為P₀，回油孔4處的管外壓力為P₁，回油孔4處的管內(nèi)壓力為P₂，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的管段造成的壓力損失為ΔP，回油孔4處液體的質(zhì)量流率為G，進(jìn)入管2處待分離物中液體的質(zhì)量流率為X，回油孔4的流量系數(shù)為α，回油孔4的面積為A，所述液體的密度為ρ_液，所述氣體的密度為ρ_氣，重力加速度為g，所述預(yù)設(shè)值為h，所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端的流速為u_氣，排出管3的管內(nèi)摩擦系數(shù)為λ，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管長(zhǎng)度為L(zhǎng)，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑為d，所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失為ξ₁，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的彎管造成的損失為ξ₂；

回油孔4處的管外壓力P₁：

P₁＝P₀+ρ_液gh

回油孔4處的管內(nèi)壓力P₂：

P₂＝P₀-ΔP

式中，

回油孔4處的管內(nèi)、管外壓力差：

P₁-P₂＝ΔP+ρ_液gh

所述液體通過(guò)回油孔4流入排出管3按照小孔節(jié)流裝置考慮，回油孔4處液體的質(zhì)量流率：

只要G＝X，即上述參數(shù)滿足以下條件：

即可在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時(shí)，以及當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量；當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，因此，可調(diào)節(jié)氣液分離器的各項(xiàng)參數(shù)以滿足該條件，即可制作出在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備儲(chǔ)液功能的氣液分離器。

優(yōu)選的，X為7～70kg/h，α為0.15～0.3，A為0.785～2.5434mm²，ρ_液為700～1300kg/m³，h為100～500mm，ρ_氣為10～250kg/m³，u_氣為5～50m/s，λ為0.027～64，L為50～400mm，d為12.7～25.4mm，ξ₁為0.45～0.7，ξ₂為0.1～0.7。

通過(guò)上述計(jì)算公式可得到，在確定了熱泵系統(tǒng)制熱工況下需要存儲(chǔ)的冷媒量(即所述預(yù)設(shè)值h)后，通過(guò)回油孔4的回液量(即回油孔4處液體的質(zhì)量流率G)只與回油孔4的面積A、排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑d以及所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失ξ₁相關(guān)。

通常熱泵系統(tǒng)在制熱工況下，從進(jìn)入管2進(jìn)入殼體1內(nèi)的冷媒干度在80％～98％之間，含液量很少，即進(jìn)入管2處待分離物中液體的質(zhì)量流率X很小，為了使G＝X，可減小回油孔4的面積A、增大排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑d、減小所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失ξ₁。

在本發(fā)明的第一種實(shí)施例中，通過(guò)減小回油孔4的面積A使得G＝X，參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中回油孔4為圓孔，可通過(guò)減小回油孔4的直徑來(lái)減小回油孔4的面積A，但回油孔4的直徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致工藝難度過(guò)大，因此，本實(shí)施例中優(yōu)選回油孔4的直徑為1.0～1.8mm，由此不僅可使氣液分離器具備儲(chǔ)液功能，還能避免工藝難度過(guò)大的問(wèn)題。

在本發(fā)明的第二種實(shí)施例中，通過(guò)增大排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑d使得G＝X，參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中排出管3包括第一管段31和與第一管段31連接的第二管段32，回油孔4開(kāi)設(shè)于第一管段31上，所述氣體由第二管段32的頂端進(jìn)入第二管段32，第二管段32為第二直管，所述第二直管的內(nèi)徑大于第一管段31的內(nèi)徑，第一管段31優(yōu)選外徑為12.7～22.2mm的銅管，以方便與熱泵系統(tǒng)中的壓縮機(jī)連接，所述第二直管優(yōu)選外徑為15.88～25.4mm的銅管，以保證G＝X。

在本發(fā)明的第三種實(shí)施例中，通過(guò)減小所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失ξ₁使得G＝X，參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中排出管3包括直管，所述氣體由所述直管的頂端進(jìn)入所述直管，所述直管頂端的端面33相對(duì)于所述直管的延伸方向傾斜，且傾斜角度為30～60°，由此，一方面可增大所述直管頂端的入口面積，從而減小了氣體在所述直管頂端縮口流動(dòng)造成的損失，另一方面可避免所述直管頂端的端面33過(guò)于傾斜，從而保證了氣液分離器對(duì)所述氣體和所述液體的分離效果。

參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中第一管段31包括與所述第二直管連接的第一直管311，第一直管311靠近所述第二直管的一端設(shè)有擴(kuò)大口312，所述第二直管的一端配合設(shè)置于擴(kuò)大口312內(nèi)，由此可避免使用額外的連接結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省了成本；此外，第一直管311能夠通過(guò)夾具(圖中未示出)夾緊，從而保證了在第一直管311上設(shè)置擴(kuò)大口312的工藝能夠?qū)崿F(xiàn)。

設(shè)所述第二直管的長(zhǎng)度為a，a/L過(guò)大會(huì)使第一直管311過(guò)短，進(jìn)而導(dǎo)致夾具對(duì)第一直管311的夾緊效果降低，a/L過(guò)小則會(huì)使第二直管過(guò)短，進(jìn)而導(dǎo)致G≠X，因此，本實(shí)施例中優(yōu)選a與L滿足以下條件：30％≤a/L≤80％。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于制作上述實(shí)施例所述的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的方法，所述方法包括：調(diào)節(jié)回油孔4的面積、排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑、所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失中的至少一個(gè)，使得在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當(dāng)下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時(shí)，以及當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量小于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，當(dāng)液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達(dá)到所述預(yù)設(shè)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)回油孔4的所述液體的質(zhì)量等于單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量，從而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲(chǔ)液的功能，通過(guò)該方法制作出來(lái)的氣液分離器能夠存儲(chǔ)熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來(lái)的冷媒，因此無(wú)需在系統(tǒng)中增加儲(chǔ)液器，從而減小了成本的投入，進(jìn)而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過(guò)高的問(wèn)題。

具體的，設(shè)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質(zhì)量為X，回油孔4的流量系數(shù)為α，回油孔4的面積為A，所述液體的密度為ρ_液，所述氣體的密度為ρ_氣，重力加速度為g，所述預(yù)設(shè)值為h，所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端的流速為u_氣，排出管3的管內(nèi)摩擦系數(shù)為λ，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管長(zhǎng)度為L(zhǎng)，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的直管內(nèi)徑為d，所述氣體在排出管3位于殼體1內(nèi)的一端縮口流動(dòng)造成的損失為ξ₁，排出管3位于殼體1內(nèi)的一端與回油孔4之間的彎管造成的損失為ξ₂，所述方法包括：

調(diào)節(jié)A、d、ξ₁中的至少一個(gè)，使得上述參數(shù)滿足以下條件：

即可制作出在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備儲(chǔ)液功能的氣液分離器。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。