油分离器截面积对压损和分油效率的影响
松下制冷（大连）有限公司 郑晓翠 宫柏
摘要 为了开发低成本高效率油分离器，设计了不同结构的油分离器，通过在商用多联
机空调系统中对不同结构的油分离器的流速-分油效率及流速-压损的试验数据分析对比，验证实际试验与理论设计的一致性。
关键词 油分离器 分油效率 流速-压损 1 背景
随着全球一体化，市场竞争越来越激烈，只有低成本高品质的产品才能使公司在激烈的市场竞争中立于不败之地。为了确认开发低成本的新式油分离器，对新开发的多款油分进行了性能确认试验，以确认试验数据是否与理论设计保持一致性。
2 油分离器及工作原理
油分离器（见图1）是商用空调广泛使用的部品，安装于压缩机的排气管线上，主要用于从制冷剂中分离出润滑油，并将分离出的润滑油送回压缩机的曲轴箱。润滑油通常以雾状的方式与热的制冷剂蒸气混合在一起，从压缩机出来，如果没有油分离器，润滑油会随着制冷剂流入制冷系统的各个组成部品中，在蒸发器和冷凝器中附着在热交换管的管壁上，进而影响蒸发器和冷凝器的换热能力，油附着在制冷系统的各个组成部品中，随制冷剂回到压缩机的润滑油的量就会减少，使压缩机的曲轴与缸体的润滑性与密封性降低，导致压缩机损坏。 油分离器的工作原理是将从压缩机排出的高压、高温的制冷剂与润滑油混合蒸气的流速降低，当含油的排出混合蒸气进入油分离器时，其流速就会因流向的突然改变、气流与过滤网的碰撞、筒体内侧的阻力或油分离器的大开空或管口阻力迅速降低。这种制冷剂与润滑油的雾状混合物进入内挡板或过滤网后，就会迅速改变流动方向，流速下降，其中较小的油滴相互碰撞形成较大、较重的油滴，细筛网的附着更彻底地使润滑油与制冷剂实现分离，进而形成大油滴，并滴落至分离器的底部。滴落到底部的润滑油通过联接到压缩机的入口处的回油毛细管，利用压缩机的出口与进口的压力差，流回到压缩机内部，为压缩机的曲轴与缸体间提供润滑及密封。
图1
3 油分离器的设计
由于油分离器的工作原理决定分油效果主要取决于：制冷剂与润滑油混和蒸气的流速；
内档板和过滤网孔的大小——油聚集的难易程度。
3-1 制冷剂与润滑油混和蒸气的流速
通过油分离器的混合蒸气的流速为：
υ=G*V/S （1）
（1）式中：υ为混合蒸气的流速，m/s；
G为混合蒸气的质量流量，kg/s； V为制冷剂的比容，m3/kg； S为油分离器的截面积，m2。
在（1）式中，在同样工况（质量流量G与比容V一定）下，流速υ与截面积S成反比，即：油分离器的截面积越大，混合蒸气的流速越低，分油效果越好。但在设计油分离器时，不仅要靠率分油效果，同时也要考虑混和蒸气通过油分离器的压力损失。
通过油分离器的压力损失为:
L? ?P????? （2）
d2（2）式中 ?P为压力损失，Pa；
?为沿程阻力系数； ｄ为油分离器的内径，m； L为油分离器的高度，m； ρ为冷媒密度，kg/m3；
υ为混合蒸气的流速，m/s；
在（2）式中，压力损失?P为冷媒流速υ2成正比。
由式（1）、（2）可知，流经油分离器的冷媒压力损失随着油分离器的截面积变大而降低。
综上，油分离器的截面积越大，分油效果越好，但我们在设计时，不仅要考虑分油效果，而要综合考虑到成本，油分离器的安装空间以及分油效果。
23-2 内档板和过滤网孔的大小——油聚集的难易程度
制冷剂与润滑油混和蒸气流经内档板和过滤网时，油滴在网上凝聚结合，形成大的油滴，
大油滴在重力的作用下汇集到油分离器的底部，而制冷剂气体从上排气孔流出，达到油气分离的效果。若把内档板和过滤网孔的空径变小，有利于油滴的凝结，但同时也加大了阻力，导致流经油分离器的压力损失过大，现一般油分离器过滤网为60目。
3-3 新设计式样及实验品说明
本次新设计对于内档板和过滤网孔的大小未进行重新设计，只是通过变更油分离器的直径，以增大横截面积，降低流速及压力损失。考虑到加工性，新设计式样分别为Φ127和Φ159。
4 试验结果
此次试验为了对比性能，除了新设计的Φ127和Φ159油分离器，还对现使用品式样（Φ105）及厂家现制品（离心式油分离器Φ128）进行了试验，试验的结果如下（图2，图3）：
流速——压损的对数曲线
流速-压损10010现使用式样Φ127厂家现制品Φ159压损 kPa1110流速 m/s100
图2
流速——分油效率曲线
流速-分油效率100908070605040302468流速 m/s101214现使用式样Φ127厂家现制品Φ159分油效率 %
图3
5 结论
从试验数据可知：
1） 在油分离器入口处混合蒸气的流速一定的情况下，流经油分离器的压力损失与油分离器的截面积成反比，即：截面积越大，流经油分离器的压损越小，与理论分析一致。
2) 在油分离器入口处混合蒸气的流速一定的情况下，在相同结构的情况下，截面积越大，分油效率越高，与理论分析一致。但由于油分离器的内部结构及分油方式的不同，有的油分离器的分油效率几乎不受入口处混合蒸气的流速影响。有的就影响很大。
参考文献：
[1] William C.Whitman, William M.Johnson, John A Tomczyk 制冷与空气调节技术. 子工业出版社 2008.8 ：444—445
[2] 于萍 工程流体力学. 科学出版社 2008.9 ：128
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