CN103499167B - 压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器 - Google Patents

Abstract

一种压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器。包括油分离器模块，油分离器模块的油分离器筒体内设有滤网滤芯组件，滤网滤芯组件一侧的油分离器筒体上设有油气混合物进口管和出油管，滤网滤芯组件另一侧的油分离器筒体上设有排气管。还包括热交换器模块，热交换器模块的热交换器筒体上分别设有与冷却水通道相连的进水管和出水管、以及与油气混合物通道相连的进气管和出气管。进气管伸入至油分离器筒体内腔中与油气混合物进口管相连，出气管伸入至油分离器筒体内腔中且其端口位置高于油液面。其结构简单、管系内置、衔接紧凑，能够将压缩机排出的油气混合物中蕴含的热能充分回收利用，同时可以降低制冷循环***中冷凝器和油冷却器的能耗。

Description

压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器

技术领域

本发明涉及压缩机制冷循环***，具体地指一种压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器。

背景技术

在压缩机制冷循环***中，低温低压气体经压缩机压缩后变成高温高压气体，高温高压气体经冷凝器换热冷凝后变成常温高压液体，常温高压液体经节流装置节流后变成低温低压汽液混合物，低温低压汽液混合物经蒸发器换热蒸发后又变成低温低压气体，然后回到压缩机中，如此不断循环形成制冷循环***。

在实际制冷循环***中，需要加入润滑油对压缩机进行润滑、密封和降温。因此，经过压缩机压缩排出的实际上是高温高压的制冷剂气体与润滑油的油气混合物。润滑油的存在会降低冷凝器及蒸发器的换热效果，从而影响制冷效果，故需要在压缩机排气口与冷凝器之间设置油分离器对油气混合物进行油、气分离，避免润滑油进入冷凝器和蒸发器。

油气混合物经油分离器分离为制冷剂气体和润滑油液体。然后制冷剂气体进入冷凝器冷凝为常温高压的制冷剂液体，润滑油液体则进入油冷却器冷却后温度降低。在上述过程中，油气混合物的温度通常在85℃左右，可考虑将该部分热能用于制备热水供需要的场所使用，例如：食品加工、禽畜屠宰、酒店、宾馆等，实现余热的回收利用，达到节能降耗的目的。

目前，针对该部分热能主要有两种处理方式：其一是直接通过冷凝器及油冷却器释放到大自然中；其二是在冷凝器上设置一个热交换器或在油分离器与冷凝器之间设置一个热交换器生产热水供需要的场所使用。以上两种处理方式均存在不足之处：对第一种处理方式，该部分热能完全被释放到大自然中，没有被有效利用，不但要消耗额外的能量将该部分热能带走，还会造成环境破坏。对第二种处理方式，虽然对油气混合物中制冷剂气体的热量进行了回收利用，但其中润滑油液体的热量被释放到大自然中，不但要消耗额外的能量将该部分热能带走，还会造成环境破坏。同时，热交换器设置在冷凝器上或油分离器与冷凝器之间，导致设备衔接结构分散，介质连接管系趋于复杂，热能在输送过程中流失加大，导致余热利用率十分低下。

以单台LG20III螺杆式制冷压缩机组为例，当蒸发温度-25℃，冷凝温度38℃时，其油气混合物中可以回收利用的热量约190KW。如果采用第一种方式，该热量完全排放到大气中，***中额外为冷凝器和油冷却器匹配7.5KW水泵各一台，则每年额外消耗的电能约18.5万KW；如果采用第二种方式，虽然可以回收约34KW热量，但同时每年需额外消耗的电能约9.5万KW。

由此可见，以上两种处理方式，其油气混合物的热量没有完全被回收利用，还会消耗额外电能，造成环境破坏，均存在不足之处。因此，如何使油气混合物的热量完全地被回收利用是制冷行业中亟需解决的一个课题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其结构简单、管系内置、衔接紧凑，能够将压缩机排出的油气混合物中蕴含的热能充分吸收利用。

为实现上述目的，本发明所设计的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，它包括油分离器模块，所述油分离器模块具有油分离器筒体，所述油分离器筒体内设置有用于分离压缩机排出的油气混合物的滤网滤芯组件，所述滤网滤芯组件一侧的油分离器筒体上设置有油气混合物进口管和出油管，所述滤网滤芯组件另一侧的油分离器筒体上设置有排气管。其特殊之处在于：它还包括与油分离器模块紧邻布置的热交换器模块，所述热交换器模块具有热交换器筒体，所述热交换器筒体上分别设置有与冷却水通道相连的进水管和出水管、以及与油气混合物通道相连的进气管和出气管，所述进气管伸入至油分离器筒体内腔中与油气混合物进口管相连，所述出气管伸入至油分离器筒体内腔中且其端口位置高于油液面。

本发明中热交换器模块的一侧介质为油气混合物、另一侧介质为水，制冷***中压缩机排出的高温油气混合物与水进行热交换。经过热交换后，温度降低的油气混合物进入油分离器模块进行油气分离，而吸收余热温度升高的水则可输送到储水罐或类似容器，经供水管道分配给需要使用的场所，从而实现热能充分利用。

作为优选方案，所述油分离器筒体与热交换器筒体通过共用端盖板连接为紧凑整体结构，所述进气管和出气管设置在共用端盖板上，从而使两者完全位于油分离器筒体内腔中。这样，可以有效降低油分离器模块的体积，节省制造材料，使压缩机制冷循环***的整体结构更加紧凑。同时，可实现余热回收***与制冷循环***的一体化安装，占地面积小，节约空间。

进一步地，所述进气管与油气混合物进口管结合处呈上弯管结构，所述出气管的端口也呈上弯管结构。这样，不仅可以使管线连接紧凑，而且可以减少气流阻力，确保换热后的油气混合物及时回流到油分离器筒体中，实现油气分离。

更进一步地，所述进气管布置在出气管上方；对应地，所述进水管布置在出水管上方。这样，冷却水从热交换器筒体的低温区输入，经过逐渐上升从热交换器筒体的高温区输出，可以充分吸收高温油气混合物的热量，获得最佳的换热效果。

再进一步地，所述进水管和出水管的轴线与热交换器筒体的轴线垂直，且进水管和出水管均沿轴向与热交换器筒体外圆壁面相切连接。这样，不仅可以最大限度地减小进水管和出水管所占空间，而且进水管和出水管两端均可作为接头，方便用户自由选择水路安装方位，有效缩减管路长度，节约安装成本。

再进一步地，所述热交换器模块采用板壳式换热器或管壳式换热器。其技术成熟、结构紧凑、换热效率高，可确保油气混合物的余热完全回收。

运用本发明余热回收式油分离器的制冷***，与使用传统油分离器的制冷***相比，具有以下优势：

其一，压缩机压缩排出的油气混合物所蕴含的热量被完全地回收利用，所产生的热水可供需要的场所使用，比如食品加工、禽畜屠宰酒店、宾馆等。

其二，有效减小了制冷***中冷凝器的热负荷，并可以减小冷凝器的换热面积，减少材料消耗，降低使用成本。

其三，有效减小了制冷***中油冷却器的热负荷，并可以减小油冷却器的换热面积，减小材料消耗，降低制造成本。

仍以单台LG20III螺杆式制冷压缩机组为例，当蒸发温度-25℃，冷凝温度38℃时，可以回收190KW热量，是前述第二种方式的4.6倍。利用本发明可使18吨/h的水升温10℃，可降低制冷***中冷凝器负荷约8%，节约制造钢材约4.5吨；可降低油冷却器负荷约30%，节约制造钢材约0.1吨；每年可节约电能18.5万KW，对节能降耗、保护环境具有重要意义。

附图说明

图1为一种压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器的结构示意图。

图2为图1中的A—A剖视结构示意图。

图中：热交换器模块Ⅰ；油分离器模块Ⅱ；左侧端盖板1；热交换器筒体2；出水管3；共用端盖板4；油气混合物进口管5；油分离器筒体6；滤网滤芯组件7；排气管8；右侧端盖板9；出油管10；下支座11；出气管12；进水管13；进气管14。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，主要由热交换器模块Ⅰ和油分离器模块Ⅱ组合而成。两个模块左右紧邻布置，在整体上呈一体化布局，两个模块之间采用焊接结构相连。其中：

热交换器模块Ⅰ具有热交换器筒体2，热交换器筒体2左端设置有左侧端盖板1。油分离器模块Ⅱ具有油分离器筒体6，油分离器筒体6右端设置有右侧端盖板9。热交换器筒体2右端与油分离器筒体6左端通过共用端盖板4焊接为整体结构。油分离器筒体6整体支承载下支座11上。

在油分离器筒体6内设置有用于分离压缩机排出的油气混合物的滤网滤芯组件7，滤网滤芯组件7左侧的油分离器筒体6顶部和底部分别设置有油气混合物进口管5和出油管10，滤网滤芯组件7右侧的油分离器筒体6顶部设置有排气管8。

在热交换器筒体2底部和顶部分别设置有与冷却水通道相连的进水管13和出水管3，在共用端盖板4位于油分离器筒体6内腔中的一侧上部和下部分别设置有与油气混合物通道相连的进气管14和出气管12。进气管14呈上弯管结构，其与油气混合物进口管5相连。出气管12也呈上弯管结构，其在油分离器筒体6内腔中的端口位置始终高于油液面，以防止分离下来的油液倒灌。

本实施例中，进水管13和出水管3的轴线与热交换器筒体2的轴线垂直，且进水管13和出水管3均沿轴向与热交换器筒体2外圆壁面相切连接。这样，可以方便用户自由选择水路安装方位，节约安装空间。另外，热交换器模块Ⅰ采用结构成熟、换热效率高的各种板壳式换热器或管壳式换热器。

本发明工作时，热交换器模块Ⅰ的一侧介质为压缩机排出的高温油气混合物，另一侧介质为吸收余热的冷却水。两者经过热交换，温度降低的油气混合物进入油分离器模块Ⅱ进行油气分离，温度升高的水排入储水罐，经供水管道分配到使用场所。本发明结构紧凑，换热管线内置，可实现压缩机排气余热的充分回收利用，制备出的热水可提供给需要的场所。同时，可以降低制冷循环***中冷凝器和油冷却器的能耗，符合社会提倡的节能环保发展原则。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，它包括油分离器模块（Ⅱ），所述油分离器模块（Ⅱ）具有油分离器筒体（6），所述油分离器筒体（6）内设置有用于分离压缩机排出的油气混合物的滤网滤芯组件（7），所述滤网滤芯组件（7）一侧的油分离器筒体（6）上设置有油气混合物进口管（5）和出油管（10），所述滤网滤芯组件（7）另一侧的油分离器筒体（6）上设置有排气管（8），其特征在于：

它还包括与油分离器模块（Ⅱ）紧邻布置的热交换器模块（Ⅰ），所述热交换器模块（Ⅰ）具有热交换器筒体（2），所述热交换器筒体（2）上分别设置有与冷却水通道相连的进水管（13）和出水管（3）、以及与油气混合物通道相连的进气管（14）和出气管（12），所述进气管（14）伸入至油分离器筒体（6）内腔中与油气混合物进口管（5）相连，所述出气管（12）伸入至油分离器筒体（6）内腔中且其端口位置高于油液面。

2.根据权利要求1所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述油分离器筒体（6）与热交换器筒体（2）通过共用端盖板（4）连接为紧凑整体结构，所述进气管（14）和出气管（12）设置在共用端盖板（4）上，从而使两者完全位于油分离器筒体（6）内腔中。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进气管（14）与油气混合物进口管（5）结合处呈上弯管结构，所述出气管（12）的端口也呈上弯管结构。

4.根据权利要求1或2所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进气管（14）布置在出气管（12）上方；对应地，所述进水管（13）布置在出水管（3）上方。

5.根据权利要求3所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进气管（14）布置在出气管（12）上方；对应地，所述进水管（13）布置在出水管（3）上方。

6.根据权利要求1或2所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进水管（13）和出水管（3）的轴线与热交换器筒体（2）的轴线垂直，且进水管（13）和出水管（3）均沿轴向与热交换器筒体（2）外圆壁面相切连接。

7.根据权利要求3所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进水管（13）和出水管（3）的轴线与热交换器筒体（2）的轴线垂直，且进水管（13）和出水管（3）均沿轴向与热交换器筒体（2）外圆壁面相切连接。

8.根据权利要求4所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进水管（13）和出水管（3）的轴线与热交换器筒体（2）的轴线垂直，且进水管（13）和出水管（3）均沿轴向与热交换器筒体（2）外圆壁面相切连接。

9.根据权利要求5所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述进水管（13）和出水管（3）的轴线与热交换器筒体（2）的轴线垂直，且进水管（13）和出水管（3）均沿轴向与热交换器筒体（2）外圆壁面相切连接。

10.根据权利要求1或2所述的压缩机制冷循环***中的余热回收式油分离器，其特征在于：所述热交换器模块（Ⅰ）采用板壳式换热器或管壳式换热器。