本發(fā)明涉及多相流分離設(shè)備，其具體為一種適用于制冷循環(huán)的氣液兩相制冷劑分離設(shè)備。

背景技術(shù)：

在一般的制冷系統(tǒng)中，包含蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流裝置。制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)器與外界環(huán)境進(jìn)行換熱后，需要重新返回到壓縮機(jī)的入口進(jìn)行壓縮。如果進(jìn)入到壓縮機(jī)的制冷劑混入液態(tài)制冷劑將對壓縮機(jī)產(chǎn)生危害。因此需要對進(jìn)入到壓縮機(jī)入口的制冷劑進(jìn)行氣液分離。此外,大多數(shù)制冷劑在進(jìn)入蒸發(fā)器前是氣液兩相狀態(tài)，如果在膨脹閥后將制冷劑氣液兩相進(jìn)行分離，氣態(tài)制冷劑直接進(jìn)入壓縮機(jī)，液態(tài)制冷劑通過蒸發(fā)器蒸發(fā)后再進(jìn)入壓縮機(jī)，這將充分利用蒸發(fā)器換熱面積，有效降低蒸發(fā)器壓降，進(jìn)而提升系統(tǒng)能效。

目前在制冷循環(huán)中使用的氣液分離器基本上是依靠重力，離心力等體積力分離密度大的液相，有的是依靠重力存儲液體，有的是依靠旋轉(zhuǎn)流離心力使液相附著在壁面上并依靠重力回收，這樣就不可避免地帶來體積較大的缺點，且難以保證氣液高效分離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種多相流分離設(shè)備，旨在增加分離面積，提高分離效率，更有效地使氣液充分分離，縮小設(shè)備體積，節(jié)省成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供了一種多相流分離設(shè)備，其具體為一種氣液分離器，其分離器主體為罐式結(jié)構(gòu)，包括外殼體(3)，分為三層，流體從上層兩相入口(1)進(jìn)入分離器，經(jīng)上層引流隔板(2)的引導(dǎo)進(jìn)入中部帶槽體(4)，在溝槽中，液體由于表面張力作用沿著溝槽向下流動，而氣體則向中心逸出繼而向上流動，從而實現(xiàn)氣液兩相分離，這也是表面張力式分離器的關(guān)鍵，下層隔板(5)將氣體流路阻斷，分離后的液體進(jìn)入集液腔(6),從下層液相出口(8)流出，氣體則從氣相出口(7)流出。

進(jìn)一步地對上述氣液分離器內(nèi)的槽體依據(jù)表面張力效果進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，在原有三角形槽體的基礎(chǔ)上刻蝕形成微小的三角形或梯形次級溝槽，實現(xiàn)二次分離；

所述流路橫截面為三角形，且上窄下寬，上部流路中流體為氣液兩相，待流體流至下部，此時主要為液相，上窄下寬利于液體快速分離；

所述流路還可設(shè)計為梯形；

上述中間槽體還可以是梯形槽體，同樣增設(shè)次級溝槽；

槽體流路還可為橫向；

更進(jìn)一步地：在溝槽齒牙稍外端之間安插開窗翅片并呈三角排列，進(jìn)一步增加分離面積，提高分離效率；

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明在原有氣液分離器槽體上增設(shè)翅片形成微小流體流路，新的結(jié)構(gòu)充分利用了表面張力，在原來的基礎(chǔ)上增加了二次分離效果，有效地使氣液充分分離，氣液混合流體從兩相入口管進(jìn)入分離器主體，經(jīng)過引導(dǎo)隔板引流進(jìn)入槽體，進(jìn)行氣液一次分離，流體流入開窗翅片形成的微小流路，進(jìn)行二次分離，待流體到達(dá)槽體下半部時主要為液體，因下部槽體流道設(shè)計稍大，液體從而能快速進(jìn)入集液腔并經(jīng)液相出口流出，由此，槽體有效分離面積大大增加，氣液分離效果提升，設(shè)備體積縮小，節(jié)省成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的多相流分離設(shè)備外觀示意圖；

圖2為槽體在分離器內(nèi)部的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.1-3.2為槽體在分離器內(nèi)的實體剖視圖；

圖4.1-4.4為具有三角形截面軸向流路的三角形槽體截面圖及其放大圖；

圖5.1-5.2為具有三角形截面軸向流路的梯形槽體截面圖及其放大圖；

圖6.1-6.2為具有橫向流路的三角形槽體截面圖及其放大圖；

圖7.1-7.2為具有橫向流路的梯形截面圖及其槽體放大圖；

圖8.1-8.3為溝槽之間安插開窗的翅片截面圖及其槽體放大圖；

圖中符號說明：

1:兩相流入口；2:上導(dǎo)流隔板；3:外殼體；4:槽體；5:下隔板；6:集液腔；7:氣相出口；8：液相出口；

具體實施方式

本發(fā)明提供了多相流分離設(shè)備，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

該分離器的外觀如圖1所示，包括一根兩相流入口管，罐體，一根液相出口管，一根氣相出口管；

內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2剖視圖所示，流體從上層兩相入口(1)進(jìn)入分離器，經(jīng)上層引流隔板(2)的引導(dǎo)進(jìn)入中部帶槽體(4)，在溝槽中，由于表面張力作用，液體沿著溝槽向下流動，而氣體則向中心逸出繼而向上流動，從而實現(xiàn)氣液兩相分離，這也是表面張力式分離器的關(guān)鍵，下層隔板(5)將氣體流路阻斷，分離后的液體進(jìn)入集液腔(6),從下層液相出口(8)流出，氣體則從氣相出口(7)流出。其中，槽體(4)是該氣液分離器的關(guān)鍵，其結(jié)構(gòu)型式將直接影響分離器性能的優(yōu)劣，從圖3及圖3.1實體中可以清晰地看到槽體及其在分離器中的位置。為了改善分離器性能，本發(fā)明從此著手，創(chuàng)造性地設(shè)計了可充分利用表面張力實現(xiàn)氣液分離的槽體結(jié)構(gòu)，如圖4-圖8所示。

實施例1：

流體從上層兩相入口(1)進(jìn)入分離器，經(jīng)上層引流隔板(2)的引導(dǎo)進(jìn)入中部帶槽體(4)，在溝槽中，液體沿著溝槽向下流動，而氣體則向中心逸出繼而向上流動，下層隔板(5)將氣體流路阻斷，分離后的液體進(jìn)入集液腔(6),從下層液相出口(8)流出，氣體則從氣相出口(7)流出。其中，槽體(4)是本氣液分離器的最為重要的部件，如圖4,4.1所示，槽體外觀為圓柱形，具體由直板折彎而成，直立安裝在罐體內(nèi)。

其工作原理是：流體到達(dá)槽體后全部流進(jìn)溝槽4-1，液相由于慣性力，重力作用，持續(xù)向下流動，最終進(jìn)入下部集液腔，隨后從液相出口排出，氣體則因為在其中受到表面張力作用無法繼續(xù)跟隨流體向下，被迫向槽體中心逸出分離，繼而從氣體出口管道排出，在本發(fā)明中，槽體4包括多個沿周向均布的主體溝槽4-2，主體溝槽4-2呈等腰三角形結(jié)構(gòu)，在主體溝槽4-2的腰上兩面還設(shè)置有輔助溝槽4-3，輔助溝槽4-3呈等腰三角形或等腰梯形，當(dāng)采用等腰梯形時，等腰梯形的長底向內(nèi)，短底(開口端)向外。

進(jìn)一步地，在軸向方向上，輔助溝槽4-3與槽體4的軸線呈傾斜設(shè)置，次之采用平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，，在徑向方向上，輔助溝槽4-3的截面積從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)逐漸減小，參見圖4.3也可輔助溝槽的高從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)逐漸減小；增加了溝槽的有效分離面積，以使分離效果疊加，因而分離器整體性能得到提升。

參見圖4.4在主體溝槽體4-4的徑向內(nèi)側(cè)部設(shè)置有多個分離彈性片4-5，如三個，主體溝槽體4-4兩側(cè)各一個，頂端一個，該分離彈性片4-5采用柔性材料制作，與主體溝槽體4-4柔性連接；在微小的不均衡流體力的沖擊下，分離彈性片4-5可發(fā)生微小的自由擺動，改進(jìn)兩相流體流動狀態(tài)，從而增加流體與溝槽的有效接觸面積。

如圖5.1,5.2所示，主體溝槽4-4為等腰梯形溝槽4-4，輔助溝槽4-5呈三角形或等腰梯形，具體實施方式同上。

如圖6，圖7所示，主體溝槽4-6呈等腰三角形或等腰梯形結(jié)構(gòu)，輔助溝槽4-7沿徑向布置，在軸向方向上，輔助溝槽4-7的截面積從上(兩相流入口1端)到下逐漸減小，或輔助溝槽4-7的截面積從下到上逐漸減?。换蜉o助溝槽4-7沿槽體4內(nèi)表面呈螺旋布置，截面積從上到下逐漸減小或從下到上逐漸減小。

槽體制備時，先在平板上正確位置刻蝕出流道；然后折彎成圓柱形槽體；

實施例2：

結(jié)合圖8，對本發(fā)明另一種實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

其實施方案為：上述其他結(jié)構(gòu)不變，區(qū)別在于本實施例中在主體溝槽內(nèi)部安插了開窗式翅片，具體地，氣液分離單元槽體由主體溝槽8-1，翅片8-2，呈三角排布，翅片以內(nèi)分離空間8-3，翅片部分分離空間8-4，翅片窗口8-5構(gòu)成。

當(dāng)然，主體溝槽上8-1上也可設(shè)置輔助溝槽及相應(yīng)的位置、方向關(guān)系。

其工作原理是：從每個溝槽單元來看，兩相流體進(jìn)入槽體后，一部分流體在翅片以內(nèi)的空間8-3進(jìn)行分離，另一部分在翅片所形成的三角空間內(nèi)實現(xiàn)氣液分離，此外，翅片與外部溝槽自然形成的角度也在很大程度上有益于氣液兩相分離，隨后液相由于慣性力，重力作用，持續(xù)向下流動，最終進(jìn)入下部集液腔，從液相出口排出，氣體則因為在其中由于受到表面張力作用無法繼續(xù)跟隨流體向下，被迫向槽體中心逸出分離，穿過翅片窗口，繼而從氣體出口管道排出。

槽體制備時，先將平板折彎成圓柱形槽體；然后按相應(yīng)溝槽大小壓制翅片并開窗；最后將翅片安插到溝槽中，焊接。

需要說明的是，主體溝槽、輔助溝槽的形狀、設(shè)置位置、方向關(guān)系在不沖突的情況下可以相互組合，在此處就不一一列舉，這也為本申請所公開的內(nèi)容，也落入本申請的保護(hù)范圍。

上述實施方式是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。