本發(fā)明涉及空調技術領域，尤其涉及一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器及其制作方法。

背景技術：

普通一拖一空氣源熱泵系統(tǒng)中，如果兩個換熱器的換熱系數相差甚遠(比如風冷冷熱水機組，室外換熱器為風冷翅片式換熱器，室內換熱器為冷媒水換熱器，室內換熱器的換熱系數遠大于室外換熱器的換熱系數)，為了節(jié)省成本，通常會把換熱系數大的換熱器設計成較小的換熱面積，這就會導致兩個換熱器的容積相差較大，在制冷、制熱時發(fā)揮最優(yōu)性能所需的冷媒量也就不一樣，然而，現有技術中的氣液分離器在系統(tǒng)制熱工況下不具備儲液功能，不能存儲制熱工況下多余出來的冷媒，因此通常會通過增加儲液器的方式來平衡冷媒需求量不一樣的問題，但此舉弊端明顯，會導致系統(tǒng)的投入成本過高。

技術實現要素：

本發(fā)明的實施例提供一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器及其制作方法，可解決熱泵系統(tǒng)投入成本過高的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：

一種熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，包括密閉的殼體，所述殼體上設有進入管和排出管，所述排出管位于所述殼體內、且靠近所述殼體底部的管段上開設有回油孔，從所述進入管進入所述殼體內的待分離物包括氣體和液體，所述氣體由所述排出管位于所述殼體內的一端進入所述排出管，并由所述排出管位于所述殼體外的一端排出，所述液體下落至所述殼體底部由所述回油孔進入所述排出管，并由所述排出管位于所述殼體外的一端排出，在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時，以及當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量小于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量；當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量等于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量。

本發(fā)明實施例還提供了一種用于制作上述熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的方法，所述方法包括：調節(jié)所述回油孔的面積、所述排出管位于所述殼體內的一端與所述回油孔之間的直管內徑、所述氣體在所述排出管位于所述殼體內的一端縮口流動造成的損失中的至少一個，使得在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時，以及當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量小于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量，當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量等于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量。

本發(fā)明實施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，由于在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至所述殼體底部的所述液體的液面低于所述回油孔時，以及當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差小于預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量小于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量，即單位時間內從所述殼體內排出的液體量小于單位時間內進入所述殼體的液體量，從而使液面逐漸上升；當所述液面高于所述回油孔、且與所述回油孔的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過所述回油孔的所述液體的質量等于單位時間內進入所述殼體的所述待分離物中含有的所述液體的質量，即單位時間內從所述殼體內排出的液體量等于單位時間內進入所述殼體的液體量，從而使液面與回油孔的高度差始終等于所述預設值，進而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲液的功能，也就是說，該氣液分離器能夠存儲熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來的冷媒，因此無需在系統(tǒng)中增加儲液器，從而減小了成本的投入，進而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過高的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的結構示意圖之一；

圖2為本發(fā)明實施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的結構示意圖之二；

圖3為本發(fā)明實施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器中排出管的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

參照圖1和圖2，本發(fā)明實施例熱泵系統(tǒng)用氣液分離器包括密閉的殼體1，殼體1上設有進入管2和排出管3，排出管3位于殼體1內、且靠近殼體1底部的管段上開設有回油孔4，從進入管2進入殼體1內的待分離物包括氣體和液體，所述氣體由排出管3位于殼體1內的一端進入排出管3，并由排出管3位于殼體1外的一端排出，所述液體下落至殼體1底部由回油孔4進入排出管3，并由排出管3位于殼體1外的一端排出，在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時，以及當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量小于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量；當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量等于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量。

本發(fā)明實施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器，由于在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時，以及當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量小于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，即單位時間內從殼體1內排出的液體量小于單位時間內進入殼體1的液體量，從而使液面5逐漸上升；當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量等于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，即單位時間內從殼體1內排出的液體量等于單位時間內進入殼體1的液體量，從而使液面5與回油孔4的高度差始終等于所述預設值，進而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲液的功能，也就是說，該氣液分離器能夠存儲熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來的冷媒，因此無需在系統(tǒng)中增加儲液器，從而減小了成本的投入，進而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過高的問題。

需要說明的是，由于在熱泵系統(tǒng)從化霜工況切換至制熱工況的瞬間，單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量相比制熱工況下更多，因此，在該瞬間單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量必然小于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，即在該瞬間本發(fā)明實施例提供的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器仍然具有氣液分離的功能。

設排出管3位于殼體1內的一端處的壓力為P₀，回油孔4處的管外壓力為P₁，回油孔4處的管內壓力為P₂，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的管段造成的壓力損失為ΔP，回油孔4處液體的質量流率為G，進入管2處待分離物中液體的質量流率為X，回油孔4的流量系數為α，回油孔4的面積為A，所述液體的密度為ρ_液，所述氣體的密度為ρ_氣，重力加速度為g，所述預設值為h，所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端的流速為u_氣，排出管3的管內摩擦系數為λ，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管長度為L，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑為d，所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失為ξ₁，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的彎管造成的損失為ξ₂；

回油孔4處的管外壓力P₁：

P₁＝P₀+ρ_液gh

回油孔4處的管內壓力P₂：

P₂＝P₀-ΔP

式中，

回油孔4處的管內、管外壓力差：

P₁-P₂＝ΔP+ρ_液gh

所述液體通過回油孔4流入排出管3按照小孔節(jié)流裝置考慮，回油孔4處液體的質量流率：

只要G＝X，即上述參數滿足以下條件：

即可在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時，以及當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量小于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量；當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量等于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，因此，可調節(jié)氣液分離器的各項參數以滿足該條件，即可制作出在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備儲液功能的氣液分離器。

優(yōu)選的，X為7～70kg/h，α為0.15～0.3，A為0.785～2.5434mm²，ρ_液為700～1300kg/m³，h為100～500mm，ρ_氣為10～250kg/m³，u_氣為5～50m/s，λ為0.027～64，L為50～400mm，d為12.7～25.4mm，ξ₁為0.45～0.7，ξ₂為0.1～0.7。

通過上述計算公式可得到，在確定了熱泵系統(tǒng)制熱工況下需要存儲的冷媒量(即所述預設值h)后，通過回油孔4的回液量(即回油孔4處液體的質量流率G)只與回油孔4的面積A、排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑d以及所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失ξ₁相關。

通常熱泵系統(tǒng)在制熱工況下，從進入管2進入殼體1內的冷媒干度在80％～98％之間，含液量很少，即進入管2處待分離物中液體的質量流率X很小，為了使G＝X，可減小回油孔4的面積A、增大排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑d、減小所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失ξ₁。

在本發(fā)明的第一種實施例中，通過減小回油孔4的面積A使得G＝X，參照圖3，本實施例中回油孔4為圓孔，可通過減小回油孔4的直徑來減小回油孔4的面積A，但回油孔4的直徑過小會導致工藝難度過大，因此，本實施例中優(yōu)選回油孔4的直徑為1.0～1.8mm，由此不僅可使氣液分離器具備儲液功能，還能避免工藝難度過大的問題。

在本發(fā)明的第二種實施例中，通過增大排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑d使得G＝X，參照圖3，本實施例中排出管3包括第一管段31和與第一管段31連接的第二管段32，回油孔4開設于第一管段31上，所述氣體由第二管段32的頂端進入第二管段32，第二管段32為第二直管，所述第二直管的內徑大于第一管段31的內徑，第一管段31優(yōu)選外徑為12.7～22.2mm的銅管，以方便與熱泵系統(tǒng)中的壓縮機連接，所述第二直管優(yōu)選外徑為15.88～25.4mm的銅管，以保證G＝X。

在本發(fā)明的第三種實施例中，通過減小所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失ξ₁使得G＝X，參照圖3，本實施例中排出管3包括直管，所述氣體由所述直管的頂端進入所述直管，所述直管頂端的端面33相對于所述直管的延伸方向傾斜，且傾斜角度為30～60°，由此，一方面可增大所述直管頂端的入口面積，從而減小了氣體在所述直管頂端縮口流動造成的損失，另一方面可避免所述直管頂端的端面33過于傾斜，從而保證了氣液分離器對所述氣體和所述液體的分離效果。

參照圖3，本實施例中第一管段31包括與所述第二直管連接的第一直管311，第一直管311靠近所述第二直管的一端設有擴大口312，所述第二直管的一端配合設置于擴大口312內，由此可避免使用額外的連接結構，從而節(jié)省了成本；此外，第一直管311能夠通過夾具(圖中未示出)夾緊，從而保證了在第一直管311上設置擴大口312的工藝能夠實現。

設所述第二直管的長度為a，a/L過大會使第一直管311過短，進而導致夾具對第一直管311的夾緊效果降低，a/L過小則會使第二直管過短，進而導致G≠X，因此，本實施例中優(yōu)選a與L滿足以下條件：30％≤a/L≤80％。

本發(fā)明實施例還提供了一種用于制作上述實施例所述的熱泵系統(tǒng)用氣液分離器的方法，所述方法包括：調節(jié)回油孔4的面積、排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑、所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失中的至少一個，使得在熱泵系統(tǒng)制熱工況下，當下落至殼體1底部的所述液體的液面5低于回油孔4時，以及當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差小于預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量小于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，當液面5高于回油孔4、且與回油孔4的高度差達到所述預設值時，單位時間內流過回油孔4的所述液體的質量等于單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量，從而使氣液分離器在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備了儲液的功能，通過該方法制作出來的氣液分離器能夠存儲熱泵系統(tǒng)制熱工況下多余出來的冷媒，因此無需在系統(tǒng)中增加儲液器，從而減小了成本的投入，進而解決了熱泵系統(tǒng)投入成本過高的問題。

具體的，設單位時間內進入殼體1的所述待分離物中含有的所述液體的質量為X，回油孔4的流量系數為α，回油孔4的面積為A，所述液體的密度為ρ_液，所述氣體的密度為ρ_氣，重力加速度為g，所述預設值為h，所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端的流速為u_氣，排出管3的管內摩擦系數為λ，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管長度為L，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的直管內徑為d，所述氣體在排出管3位于殼體1內的一端縮口流動造成的損失為ξ₁，排出管3位于殼體1內的一端與回油孔4之間的彎管造成的損失為ξ₂，所述方法包括：

調節(jié)A、d、ξ₁中的至少一個，使得上述參數滿足以下條件：

即可制作出在熱泵系統(tǒng)制熱工況下具備儲液功能的氣液分離器。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。