制冷用气液分离器设计
气液分离器设计论文
气液分离器设计论文一、气液分离器的设计原理气液分离器的设计原理主要基于两种物质之间的相态差异，通过利用气体和液体之间的密度和粘度等差异来实现分离。
在气液分离器中，气体通常通过进料管进入，然后通过分离介质展开，并在分离介质中与液体相互作用，从而实现气液分离。
二、气液分离器的设计流程1.确定物料特性：首先需要确定处理的气体和液体的特性，包括流量、压力、温度、组成等。
这些物料的特性将对分离器的设计和选择产生影响。
2.确定设备选型：根据物料特性和分离要求，选择适当的气液分离器类型，包括总体形式、入口位置、出口位置、流动路径等。
3.计算处理容量：根据物料特性和处理要求，计算出所需的处理容量，包括气体和液体的流量。
4.计算设计参数：根据物料特性和处理容量，计算出分离器的设计参数，包括分离介质的形状、尺寸、孔径等。
5.进行设备设计：根据计算得到的设计参数，进行气液分离器的详细设计，包括细节尺寸、结构布置等。
三、气液分离器的优化方法1.优化分离介质：分离介质的选择对分离效果有着重要影响，在设计中可以选择具有较好分离性能的材料，如网格结构、纤维材料等。
2.优化流动路径：流动路径的设计也会对分离效果产生影响，可以通过改变管道形状、加入隔板等方式来改善分离效果。
3.优化设备结构：设备结构的合理设计也能够提高气液分离器的效果，可以通过改变分离器的长度、直径等参数来改善分离效率。
4.优化操作参数：在实际操作中，还可以通过调整气体和液体的流量、压力、温度等操作参数来提高分离效果。
总结起来，气液分离器的设计是一个综合考虑物料特性、设备选型、处理容量和设计参数等多种因素的过程。
通过优化设计，可以提高分离效果，实现更加高效和可靠的气液分离。
气液分离罐计算(卧式)
D1(m)按安全分离速度 D2(m)按最大分离速度 分离器直径(m) 设计压力(MPa) 分离器计算厚度(mm) 分离器实际厚度(mm) 分离器规格 气体管径(mm) 液体管径(mm)
0.68 0.48 2.6 0.8 16.91 24 Φi2600*24 125.54 440.71
液相体积百分比 液相潜热占总热负荷的比例 安全分离速度(m/s) 分离最大速度(m/s) 假设的气体速度(m/s)
60 6.35 27170.60 16302.36 452.8432544 271.7059526 35 1.7 4 238 8.667716616 3 15 2 90 28.24823998 1.5
设计压力(MPa) 翅片 有效宽度 mm 按最小夹带速度的流通面积1mm2 按安全夹带速度的流通面积2mm2 每层所需的流通面积1 mm2 每层所需的流通面积2 mm2 翅片宽度 mm 翅片流通面积 mm2/mm.层 * 每层的实际液体流通面积 mm2 液体速度 m/s 每层小孔面积 mm 2 流体穿过小孔的速度 m/s
106.007151 mm
Vt 沉降速度 d 液滴直径 m Cw μG 气相粘度 Pa*s Re
0.72361168 0.0002 3.1
0.000007574 19.59519471
取初值Cw=1，计算Vt，然后计算 Re'，查图得到Cw，重新计算 Re，直到Re'=Re,此时Vt为最终 值。要达到分离效果，容器中气 体流速u必须小于浮动流速Vt。
气液分离设计计算书
项目代号
编号
流体参数
CASE1
物流代号
气液分离器结构设计
总流量 Kg/HR 气体重量流量Kg/HR 液体重量流量Kg/HR 气体密度 kg/m3 液体密度 kg/m3 总体积流量 kg/m3 液体体积流量m3/HR 气体体积流量m3/HR 气相体积百分比
气液分离器设计文档
一、浮动流速V t。
计算：由Aspen模拟得，进气液分离器前各流相参数为：流量Q=8823.86m3/h，液相体积流量为14.82m3/h,压力P=10atm，温度T=293.15K，可求的二氧化碳在此状态下密度约为13.31g/L，由经验公式：可算得浮动流速V t=0.58m/s。
二、直径D计算：式中：D——分离器直径，m；V G,maz——气体最大体积流量，m3/h；u e——容器中气体流速，m/s。
可算得直径D=2.32m。
三、高度H计算：容器高度分为气相空间高度和液相高度，此处所指的高度，是指设备的圆柱体部分，如图所示：低液位（LL）与高液位（HL）之间的距离，采用下式计算：式中：H L——液体高度，m；t——停留时间，min；D——容器直径，m；V L——液体体积流量，m3/h。
停留时间（t）以及釜底容积的确定，受许多因素影响。
这些因素包括上、下游设备的工艺要求以及停车时板上的持液量。
当液体体积较小时，规定各控制点之间的液体高度最小距离为100mm。
表示为：LL（低液位）-100mm-LA（低液位报警）-100mm-NL(正常液位)-100mm-HA （高液位报警）-100mm-HL(高液位)。
停留时间取10min，得H L=0.58m。
圆柱体高度H=1.2D+0.1D+H L+100=3696mm。
四、接管管径计算：（1）入口接管两相入口接管的直径应符合下式：式中：u p——接管内流速，m/s；ρG——接管直径，m。
可由下图快速差得接管直径：查图得：接管直径可谓200mm。
（2）出口接管气体出口接管直径，必须不小于所连的管道直径液体出口管的设计，应使液体流速小于等于1m/s。
任何情况下，较小的出口气速有利于分离。
由于出口管径为80，液体流量为14.82m3/h，为了满足设计要求，可取液体出口接管直径为100，气体出口直径可取600mm。
气液分离器设计资料
气液分离器设计资料一、气液分离器的基本原理气液分离器通过利用气液流动特性和设备内部结构，使气体和液体分离，从而达到适当的处理效果。
其基本原理是根据气体与液体的密度差异、速度差异等流体特性，通过设定合适的流速、流程和建立合理的分离结构，使气体与液体在设备内部发生分离。
二、气液分离器的设计要点1.设计流程和参数：气液分离器的设计要根据具体的工艺流程和工况参数进行，包括气体流量、液体流量、流速和流程等。
根据不同的流程要求，选择合适的设计流程和参数，确保设备能够实现预期的分离效果。
2.分离结构设计：气液分离器的分离结构是实现气液分离的关键，直接影响设备的分离效果。
常见的分离结构有板式分离器、旋风分离器、网式分离器等。
根据具体的工况要求选择合适的分离结构，合理设计分离结构的尺寸和布置。
3.材料选择和防腐保温措施：由于气液分离器常用于化工、石化等领域，其内部容易受到介质的腐蚀，因此在设计时需要选择适合的材料来构建设备。
常用的材料有不锈钢、碳钢等。
另外，对于高温、低温工艺，需要对设备进行适当的保温措施，以确保设备的正常运行。
4.安全性设计：在气液分离器设计时需要充分考虑设备的安全性。
合理设置安全阀、排气装置和液位控制装置等，以防止因设备内部积存过高的压力或液位等不安全因素引发意外事故。
三、气液分离器的设计注意事项1.考虑介质特性：在气液分离器设计时需要对介质的物性、腐蚀性等进行充分的考虑。
针对不同的介质选择合适的材料和防腐措施，确保设备的稳定性和耐用性。
2.考虑流体流动特性：不同介质的流动特性不同，如气体的速度、粘度、密度等与液体的流速、液位等因素的关系，都会影响设备的分离效果。
因此在设计过程中需要考虑这些因素，并根据实际情况进行适当的调整。
3.良好的排气和排液性能：气液分离器的设计还需要考虑良好的自动排气和排液性能，以防止设备内部积聚气体或液体，影响设备的正常运行。
可以通过设置合适的排气装置、液位控制装置等来实现。
气-液分离器设计
4
SLDI 233A14-98
得 ALA = Ab + 2A1 = 0.107 + 2 × 0.4 = 0.289
ATOT
ATOT
3.14
查图2.5.1—5得 hLA = 0.333，从最低液位经2min后得到液面高度为 DT
hLA = 0.333 × DT = 0.333× 2000 = 666mm(hLA即是图中h)
2
SLDI 233A14-98
a) 入口接管
两相入口接管的直径应符合式(2.2.2—3)要求。
式中
ρG uP2 <1000Pa
(2.2.2—3)
up——接管内流速，m/s； рG——气体密度，kg/m3。
由此导出
式中
DP>3.34×10-3(VG＋VL)0.5
ρ
0. 25 G
(2.2.2—4)
VG、VL——分别为气体与液体体积流量，m3/h； DP——接管直径，m。
低液位（LL）与高液位（HL）之间的距离，采用式(2.2.2—2)计算
式中
HL
=
VLt 47.1D2
(2.2.2—2)
HL——液体高度，m；
t——停留时间，min；
D——容器直径，m； VL——液体体积流量，m3/h。
气、液
图2.2.2 立式重力分离器 停留时间(t)以及釜底容积的确定，受许多因素影响。这些因素包括上、下游设备的工艺要求以及停 车时塔板上的持液量。当液体量较小时，规定各控制点之间的液体高度最小距离为100mm。表示为：LL（低 液位）-100mm-LA（低液位报警）-100mm-NL（正常液位）-100mm-HA（高液位报警）-100mm-HL（高液位）。 2.2.2.3 接管直径
空调气液分离器的设计与使用
空调气液分离器的设计与使用一、工作原理二、气液分离器的作用三、气液分离器的安装位置四、气液分离器的容积设计五、气液分离器回油孔的设计六、气液分离器均压孔的设计七、气液分离器评价试验步骤和判定标准八、气液分离器的图纸九、气液分离器设计和使用的雷区十、气液分离器的选型对照表十一、气液分离器错误的安装引起的故障(案例)一、工作原理饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分会形成小液滴·随气体一起流动。
气液分离器就是处理含有少量凝液的气体，实现凝液回收或者气相净化。
其结构一般就是一个压力容器，内部有相关进气构件、液滴捕集构件。
一般气体由上部出口，液相由下部收集。
气液分离罐是利用丝网除沫，或折流挡板之类的内部构件，将气体中夹带的液体进一步凝结，排放，以去除液体的效果。
基本原理是利用气液比重不同，在一个突然扩大的容器中，流速降低后，在主流体转向的过程中，气相中细微的液滴下沉而与气体分离，或利用旋风分离器，气相中细微的液滴被进口高速气流甩到器壁上，碰撞后失去动能而与转向气体分离。
下图是空调使用的气液分离器二、气液分离器的作用1.把从蒸发器返回到压缩机的冷媒分离成气体和液体，仅使气体回到压缩机，从而避免液态制冷剂进入压缩机破坏润滑或者损坏涡旋盘。
（以防止压缩机液击。
）2.使气液分离器中的润滑油回到压缩机，它可以暂时储存多余的制冷剂液体，并且也防止了多余制冷剂流到压缩机曲轴箱造成油的稀释。
因为在分离过程中，冷冻油也会被分离出来并积存在底部，所以在气液分离器出口管和底部会有一个油孔，保证冷冻油可以回到压缩，从而避免压缩机缺油。
注：①如果能保证蒸发器出口的冷媒总是气体的状态，也可以取消气液分离器。
②原则上讲，所有的热泵产品都应该增加气液分离器，单冷机型视情况决定，一般建议使用。
3.一般情况下12000W制冷量（5匹及以上的空调）需要气液分离器，而涡旋压缩机本身不带储液罐，则另外要增加气液分离器，旋转式压缩机本身就带有储液罐。
气液分离器设计
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.气—液分离器设计2005-04-15 发布2005-05-01 实施0文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.目次1 总则1.1 目的1.2 范围1.3 编制本标准的依据2 立式和卧式重力分离器设计2.1应用范围2.2 立式重力分离器的尺寸设计2.3 卧式重力分离器的尺寸设计2.4 立式分离器（重力式）计算举例2.5附图3 立式和卧式丝网分离器设计3.1 应用范围 3.2 立式丝网分离器的尺寸设计3.3 卧式丝网分离器的尺寸设计3.4 计算举例3.5 附图4 符号说明1 总则 1.1 目的本标准适用于工艺设计人员对两种类型的气—液分离器设计，即立式、卧式重力分离器设计和立式、卧式丝网分离器设计。
并在填写石油化工装置的气—液分离器数据表时使用。
1.2 范围本标准适用于国内所有化工和石油化工装置中的气－液分离器的工程设计。
1.3 编制本标准的依据：化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.8-1995第8篇气—液分离器设计。
2 立式和卧式重力分离器设计 2.1 应用范围2.1.1 重力分离器适用于分离液滴直径大于200μm 的气液分离。
2.1.2 为提高分离效率，应尽量避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。
2.1.3 液体量较多，在高液面和低液面间的停留时间在6～9min ，应采用卧式重力分离器。
2.1.4 液体量较少，液面高度不是由停留时间来确定，而是通过各个调节点间的最小距离100mm 来加以限制的，应采用立式重力分离器。
2.2 立式重力分离器的尺寸设计 2.2.1 分离器内的气速 2.2.1.1 近似估算法5.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=G GL s t K V ρρρ (2.2.1—1)式中V t ——浮动（沉降）流速，m/s ；ρL 、ρG ——液体密度和气体密度，kg/m 3； K S ——系数d *=200μm 时，K S =0.0512； d *=350μm 时，K S =0.0675。
气液分离器设计资料
中国石化集团兰州设计院标准SLDI 233A14-98中国石化集团兰州设计院目次1 说明 (1)2 立式和卧式重力分离器设计 (1)2.1 应用范围 (1)2.2 立式重力分离器的尺寸设计 (1)2.3 卧式重力分离器的尺寸设计 (3)2.4 立式分离器（重力式）计算举例 (5)2.5 附图 (6)3 立式和卧式丝网分离器设计 (11)3.1 应用范围 (11)3.2 立式丝网分离器的尺寸设计 (12)3.3 卧式丝网分离器的尺寸设计 (15)3.4 计算举例 (16)3.5 附图 (17)4 符号说明 (19)1 说明1.1 本规定适用于两种类型的气—液分离器设计：立式和卧式重力分离器设计和立式和卧式丝网分离器设计。
2 立式和卧式重力分离器设计 2.1 应用范围2.1.1 重力分离器适用于分离液滴直径大于200μm 的气液分离。
2.1.2 为提高分离效率，应尽量避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。
2.1.3 液体量较多，在高液面和低液面间的停留时间在6～9min ，应采用卧式重力分离器。
2.1.4 液体量较少，液面高度不是由停留时间来确定，而是通过各个调节点间的最小距离100mm 来加以限制的，应采用立式重力分离器。
2.2 立式重力分离器的尺寸设计 2.2.1 分离器内的气速 2.2.1.1 近似估算法5.0−=G GL s t K V ρρρ (2.2.1—1)式中V t ——浮动（沉降）流速，m/s ； ρL 、ρG ——液体密度和气体密度，kg/m 3； K S ——系数d *=200μm 时，K S =0.0512；d *=350μm 时，K S =0.0675。
近似估算法是根据分离器内的物料流动过程，假设Re =130，由图2.5.1—1查得相应的阻力系数C W =1，此系数包含在K s 系数内，K S 按式(2.2.1—1)选取。
由式(2.2.1—1)计算出浮动（沉降）流速（V t ），再设定一个气体流速（u e ），即作为分离器内的气速，但u e 值应小于V t 。
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制冷用气液分离器设计
1、气液分离器的作用
●把从蒸发器返回到压缩机的冷媒分离成气体和液体，使气体回到压缩机，从而避免液态制冷剂进入压缩机破坏润滑或损坏涡旋盘。
（单冷机在低温工况下验证，热泵以融霜时验证（相当于人低温工况））
●使气液分离器中的润滑油回到压缩机。
2、有效容积计算
●理论计算法
气液分离器出口管入口到底部的容积，见图3，气液分离器简图。
V =【（最大制冷剂注入量÷ρ】×0.8以上
注:最大制冷剂注入量（单位:kg):
压缩机和气液分离器置于室外分体机：室外机制冷剂注入量+最长配管时的追加制冷剂注入量。
压缩机和气液分离器置于室内分体机：整机注入量+最长配管时的追加制冷剂注入量。
最大制冷剂注入量要考虑到系统允许的油重比，在不符合压缩机规格书的情况下，必须与压机厂家做沟通并书面确认。
ρ：密度（单位：kg/L）：制冷剂在0℃饱和液态情况下的比重，R22:1.28；R410A 为1.18；R134a:1.3；R407C:1.27。
0.8为安全系数。
由于高压腔压缩机抗液击能力差，所以当选用高压腔压缩机时需要与压机厂家进行充分的沟通。
●估算法
按照系统总体制冷剂充注量的50％确定气液分离器的容积，以保证冬季运行工况切换时系统运行的安全性。
（指有效容积，压缩机厂家建议有效容积占比不大于总容积的70%）
3、直径设计
在设计气液分离器时，要求气液分离器的直径D应能满足制冷剂从蒸发器返回至分离器时，通过扩容减速使最大的稳定流速ω不超过0.75m/s，即ω≤
0.75m/s，以保证气液充分分离。
气液分离器直径D可通过如下公式来计算：
式中D —气液分离器直径，m；
Vi—吸气比容，m3/kg；
Gm—制热运行时最高蒸发温度下的质量流量，kg/s；
ω—最大稳定流速，m/s；
4、气液分离器均压孔的设计
均压孔的作用是当压缩机停止时，如果没有均压孔，气液分离器中的液态冷媒向压缩机移动，当压缩机再次起动时将进行液压缩，导致压缩机损坏。
当压缩机运转时，大量的气体冷媒通过吸气管回到压缩机，只有少量的液体冷媒和油通过回油孔，均压孔不起作用。
当压缩机停止瞬间，由于吸入管内外压力差的原因，气液分离器内部的液态冷媒将会通过回油孔回到压缩机，在压缩机下次启动时，造成压缩机液击。
因此，必须设置均压孔，当压缩机停止时，根据连通器原理吸气管内外压力一致，冷媒液面保持水平，不发生冷媒液体返回压缩机。
气液分离器出口管的均压孔径是按以下计算的。
均压管孔径面积(mm2) = 出口管外径横截面积(mm2) × (0.03~0.033)
注：最终的均压孔径的计算，还是根据实验来决定的。
气液分离器的液态制冷剂在积存量固定的状态下停压缩机时，液态制冷剂是不会流入压缩机内的。
在气液分离器回到压缩机之间安装视液镜进行确认。
案例：
设计条件：出口管外径:φ22.3
均压管孔径面积(mm2) = {1/4×3.14×(22.32)2}×0.03= 11.71
均压孔径φ(mm) =( 11.71÷(1/4×3.14))0.5= 3.9
初步采用φ4.0的均压孔，后用试验进行确认。
5、气液分离器的均压孔孔径评价方法
测试样品
回油孔径按照前面方法计算的孔径，制作多种孔径的样品。
(例)通过孔面积换算制作有-30%、-15%、标准值、+15%、+30%的5种样品。
均压孔实验判定
a）试验条件:制冷标准实验
*额定输出(100%)运转
*Td 控制关闭（喷液、经济器等冷却措施关闭）
*标准的冷媒装入量
b)试验方法:
—第1步: 为了使气液分离器的油面水平达到A2水平以上，强制性的做湿运转。
具体的湿运转方法，是通过调整过热度(开大膨胀阀)控制来进行的。
—第2步: 强制性的停压缩机。
—第3步: 停机前~停机后数分钟内，观察各视液镜的状况并做记录。
特别是，要观测气液分离器→到压缩机的有无液冷媒流入的情况。
c)判定基准:
有无液冷媒流入从气液分离器流入压缩机。
d)判定参考:
均压孔径过小的时候:“有液冷媒从气液分离器→压缩机”的情况很多。
有液冷媒从气液分离器~压缩机的时候。
压缩机油面:停机后上升。
气液分离器油面:停机后下降。
6、气液分离器回油孔的设计
气液分离器把从蒸发器返回到压缩机的制冷剂分离成气体和液体，仅让气体回到压缩机。
但是被分离下来积留的液体冷媒中会溶入油，因此有必要使油回到压缩机，保证压缩机内的油量及给涡旋盘的供油。
为了回油，气液分离器的出口管是设计成通到气液分离器底部的弯曲形状，再在弯曲部分的侧面设计一个回油孔，溶着油的液体制冷剂会一起回到压缩机。
回油孔大了回油会变好，但是液体冷媒的回流也会变多，从而导致油被稀释(油的润滑作用降低)会导致异常磨耗，压缩机就可能出故障。
回油孔小了回去的液体冷媒会减少了，但是因回油也减少了，机内就会供油不足，就会出现异常磨耗，从而导致压缩机出现故障。
因此回油孔径要保证压缩机内的油量，且要抑制液体冷媒的回流使之达到油稀释的规定以下，有必要设计合适的孔径。
气液分离器的回油孔径是否合适，可以通过测定在各运转条件下的压缩机底部的温度(油的温度)和吸气温度是否达到了图1来判断。
图1 最低油槽温度曲线图
气液分离器的孔径是否合适，可以通在气液分离器及机上装一个可以看到液面、油面的视镜，在除霜运转及关机后的初始运转时可以看到压缩机的油面来判断。
在压缩机的油面比规定的低，气液分离器的液面很高时，追加回油孔使这部分混着油的冷媒液体回到压缩机。
回油孔径的标准计算方法目前并没有，因此，需要根据压缩机的出油量通过试验来确定，根据压缩机匹数可以按照表8进行初选，然后在进行开发时，需要多做几个规格的气液分离器进行实验确认。
表1 压缩机厂家推荐油孔
7、回油孔启动实验判定
代表性条件的试验4.11.7.3.2合格后，进行制冷标准条件下的冷时启动实验。
a)试验条件:名义制冷试验，同上。
b)试验方法:
—实验开始前的停机时间为2个小时以上。
—启动后，到稍微稳定运转为止，观察各视液镜的状况并做记录。
c)判定基准:
①回油孔位置以上的油面(冷媒和油的溶解液)高度，为启动后15分钟以内。
15分钟后，若油面继续停留在回油孔位置以上，可以断定“回油孔过小”。
②压缩机油面通常为最低安全油面位置以上。
③无液压缩。
通过液压缩音・异常振动等进行判定。