【每日一讲】制冷设备之油分离器（4.20）

汇聚0005 2016-04-21

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油分离器
简介--在制冷系统中用于分离制冷工质与油的混合气体
主要作用--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、压力高。传动部件润滑油，由于受高温的作用可形成油蒸气及油滴微粒与制冷剂蒸气一同排出。且排汽温度越高、流速越快，则排出的润滑油越多。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。总的来讲，油分离器在制冷系统中主要功能有以下几点：1.确保润滑油返回到压缩机储油器中，防止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，这样在高温下分离出来的润滑油被集中收集，并自动返回到油箱中，提高效率。3.防止压缩机产生液击。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.可以降低压缩机使用能耗。
工作原里--油分离器的基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；以及通道截面突然扩大，气流速度骤降(油分离器的筒径比高压排气管的管径大3～15倍，使进入油分离器后蒸气的流速从原先的10～25m/s下降至0.8～1m/s)；同时改变流向，使密度较大的润滑油分离出来沉积在油分离器的底部。或利用离心力将油滴甩出去，或采用工质洗涤，或用水进行冷却降低汽体温度，使油蒸汽凝结成油滴，或设置过滤层等措施来增强油的分离效果。
基本形式和分类--目前常见的油分离器有以下几种：洗涤式、离心式、过滤式、及填料式等四种结构型式。
洗涤式油分离器-- 洗涤式油分离器适用于氨系统，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。进汽管由筒盖中心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、油分离器、冷凝器三者之间的压力，特别是在压缩机发生事故时，可以防止因冷凝器的高压将油分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，作分离液滴之用。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，其目的是使氨汽在排出分离器以前再折流一次，有助于提高分离效果洗涤式油分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分离油，同时还利用降低气流速度与改变气流运动方向，油滴自然沉降的分离作用。其中洗涤和冷却作用对洗涤式油分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。
填料式油分离器--填料式油分离器是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，以金属丝网效果最佳。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，然后改变流向从中心管返回顶腔排出。分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油箱。
离心式油分离器--离心式油分离器的油分离效果较好，适用于大型制冷系统。压缩机的排气经油分离器进气管沿切线方向进入筒内，随即沿螺旋导向叶片高速旋转并自上而下流动。借离心力的作用将排气中密度较大的油滴抛在筒壁上分离出来，沿壁流下，沉积在筒底部。蒸气经筒体中心的出气管内多孔板引出。筒侧装有浮球阀，当油面上升到上限位时，润滑油通过浮球阀打开阀芯，自动向压缩机曲轴箱或集油器排油。有的在油分离器外部还设有冷却水套，使混合汽体在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，进一步得到分离。
过滤式油分离器--过滤式油分离器用于氟利昂制冷系统，常称为氟利昂油分离器。当压缩机排出的高压制冷剂气体进入分离器后，由于过流截面较大，气体流速突然降低并改变方向，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分离出来，并下滴落聚集在容器底部。当聚集的润滑油量达一定高度后，则通过自动回油阀，回到压缩机油箱。
油分离器的计算--油分离器的计算就是确定其筒体直径的大小。油分离器筒体直径的大小，是根据压缩机的排气量和油分离器的流量相同这一连续方程及油分离器中气流速度必须降为υ≤0.8～1m/s的工作条件推导出来。具体的计算公式如下：
d= 0.0188×(λ*V/u)0.5
式中：d——油分离器筒体直径，[m]。V——压缩机的理论排汽量，[m3／h]。 λ——压缩机的输气系数。υ——油分离器内蒸气的流速[m/s)。对于填料式油分离器取υ＝0.3～0.5m/s，其它形式油分离器取υ≤0.8m/s。