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设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

储液干燥器和气液分离器,在制冷剂系统里面似乎没有太多存在感,找供应商的时候发现供应商基本上也都没什么设计能力,是不是说明这两个产品本身就没什么技术含量呢?

储液干燥器和气液分离器,在制冷剂系统里面似乎没有太多存在感,找供应商的时候发现供应商基本上也都没什么设计能力,是不是说明这两个产品本身就没什么技术含量呢?

本文来介绍下这两个产品设计过程中需要考虑的几个因素

 

有效容积

储液罐、气分最重要的参数大概就是内容积了,大容积腔体可以调节不同系统工况下直接参与系统循环的制冷剂总量,当系统需要的制冷剂少的时候就会以液态形式存储在这个腔体。

储液干燥罐容积大了可以保证制冷剂平台长,从而保证系统在更多的工况下合理运行。对于热泵系统而言由于存在热泵、制冷两种工况,系统对于制冷剂总量的需求是不太一样的,所以设计储液罐或者气液分离器的时候要兼顾两种模式下的制冷剂充注平台。

设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

一般而言,目前乘用车常用的储液罐大概需要300ml以,而气液分离器因为要保证气体回压缩机通常内容积会大于600ml。

 

内部回油设计

 

对于制冷剂系统而言,维持压缩机油循环尤其重要,所有的部件在设计的过程中都应该关注内部压缩机流动的情况。气分和储液罐也不例外。

 

尤其气分,通常是在上部设计回气通道,但油由于重力作用会存在底部,这时候就需要特别设计回油通道。一种典型的气分结构设计如下:

 

设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

 

其中回油通道的直径需要经过计算和试验确认,防止液态制冷剂通过回油孔进入到压缩机吸气从而导致压缩机液击的问题。

 

对应的,储液罐设计时尽量也要选择出液口设计在储液罐底部,一种典型的储液罐设计示意如下:

 

设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

 

这里有一个例外,对于CO2系统,不同工况下油和制冷剂的密度比不同,存在油翻转的情况,也就是说特定工况下压缩机油回浮在制冷剂上方,因此油路设计可能又是另一个思路。

 

干燥过滤包

通常而言,制冷剂系统会需要添加干燥过滤器,而且一般就放在储液罐或者气分内。干燥剂的类型、用量都需要确认。常用的干燥剂包括AD-1、XH7 等,其外形如图,干燥剂的添加量可以简单按有效吸水量15g设计。

设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

干燥剂需要用无纺布保护,为了防止进入系统导致压缩机磨损、膨胀阀堵塞等问题,无纺布的选择需要考虑孔隙,或者也可以在储液罐或者气分出口添加一道过滤网。

 

集成内部IHX

目前IHX越来越多的应用,尤其是热泵车型会用到IHX,一种集成到气分内的IHX也被提出,因此在设计的时候要考虑是否要覆盖该需求,如果覆盖的话则有更多的设计变量要关注,比如回热效率、两侧压降等。下图就是三花在专利CN 105805990 A里介绍到的一种CO2系统用的集成IHX的气分。

 

设计储液干燥器和气液分离器时需要考虑什么

 

不同的系统控制策略

 

两种不同的系统,对于控制策略而言略微不同。

 

对于气分系统,由于罐内存液,会导致出口基本没有过热度,因此系统控制上多是控制冷凝器出口过冷度,对应的冷凝器出口需要有传感器监测过冷度。

 

对于储液罐系统,则可以控制过热度,则蒸发器出口需要用传感器监测过热度。

 

其它

除了以上一些关注因素,其它常规的要求还包括要考虑内部流阻、结构强度、爆破压力、压力脉冲疲劳、连接结构、生产工艺等因素。

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