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Le séparateur d'huile est l'équipement auxiliaire clé du système de réfrigération, qui peut séparer l'huile lubrifiante de la vapeur à haute pression évacuée par le compresseur pour assurer le fonctionnement sûr et efficace de l'appareil. Le principe de fonctionnement consiste à utiliser la différence de densité de vapeur des gouttelettes d'huile et du réfrigérant pour réaliser la séparation en réduisant le débit, en modifiant la direction du flux, la force centrifuge ou l'adsorption par compactage. Les types courants sont respectivement le type à lavage, le type centrifuge, le type à emballage et le type à filtre, adaptés aux systèmes de réfrigération à l'ammoniac, aux grands équipements de réfrigération et aux systèmes de réfrigération au fréon. Le séparateur d'huile peut améliorer l'effet de transfert de chaleur du condenseur et de l'évaporateur, réduire l'influence de l'huile lubrifiante sur le système, améliorer l'efficacité de la réfrigération et constitue un élément indispensable du système de réfrigération.
Le fonctionnement efficace du système de réfrigération est indissociable du fonctionnement fiable du séparateur d'huile de réfrigération , et la rationalité de la conception de sa structure interne affecte directement l'efficacité de la séparation. Du point de vue de l'optimisation structurelle, nous pouvons partir de la conception des canaux d'écoulement, de la sélection des éléments de séparation, de la disposition des composants internes et d'autres aspects, en combinant les principes de la mécanique des fluides avec les besoins réels des applications pour améliorer l'efficacité de la séparation.
Optimisation de la mécanique des fluides de la structure des canaux d'écoulement
La conception des canaux d'écoulement est la base de l'optimisation de la structure interne du séparateur d'huile de réfrigération, et les caractéristiques d'écoulement diphasique de la vapeur de réfrigérant et de l'huile lubrifiante doivent être pleinement prises en compte. Dans la section d'entrée, une conception de pipeline à expansion progressive peut être adoptée pour réduire le débit de vapeur en élargissant la section transversale d'écoulement, créant ainsi des conditions pour la séparation des gouttelettes d'huile. Par exemple, contrôler le rapport entre le diamètre du tuyau d'entrée et le diamètre du corps du séparateur entre 1:1,5 et 1:2 peut réduire le débit de vapeur de 20 à 30 m/s à moins de 10 m/s et utiliser la gravité pour séparer initialement les plus grosses gouttelettes d'huile. En tant que fabricant complet d'équipements de réfrigération, Zhejiang Jinhao Refrigeration Equipment Co. Ltd prête également attention à l'impact de la conception des canaux d'écoulement sur les performances dans le développement de ses produits. Ce concept de contrôle du débit a été appliqué dans sa série de produits unitaires.
La conception de direction du canal d’écoulement interne est également critique. Lors de l'installation du déflecteur à l'intérieur du séparateur, la perte par courants de Foucault provoquée par la direction à angle droit doit être évitée. La transition en arc (le rayon de courbure est de 1 à 1,5 fois le diamètre du tuyau) ou le déflecteur oblique à 45° doit être utilisé pour générer une force centrifuge lorsque la direction du flux de vapeur change, poussant les gouttelettes d'huile à se rassembler sur le mur. Des études ont montré qu'un angle de déflecteur raisonnable peut augmenter l'efficacité de la séparation de 15 à 20 %. Dans le même temps, la rugosité de la paroi interne du canal d'écoulement doit être contrôlée en dessous de Ra1,6 pour réduire la résistance à l'adhérence des gouttelettes d'huile et garantir que l'huile lubrifiante séparée s'écoule en douceur dans la chambre de collecte d'huile.
Sélection et amélioration structurelle des éléments de séparation
Différents types d'éléments de séparation conviennent à différentes conditions de travail et doivent être optimisés en fonction du type de système de réfrigération. Pour les systèmes de réfrigération au fréon, les éléments de séparation par garniture sont efficaces. Un treillis en acier inoxydable ou un emballage en céramique peuvent être utilisés. La surface spécifique doit être contrôlée entre 200 et 300 m²/m³ et la porosité doit être maintenue entre 80 et 85 %. Cela peut non seulement assurer le flux de vapeur, mais également capturer de minuscules gouttelettes d'huile (taille des particules ≥1 μm) par adsorption sur la surface de l'emballage. Zhejiang Jinhao Refrigeration Equipment Co. Ltd a accumulé de l'expérience dans la conception d'éléments d'échange thermique dans des produits tels que les échangeurs de chaleur à ailettes. Cette capacité à contrôler la structure des pores des matériaux peut être transférée à la sélection de l'emballage du séparateur d'huile de réfrigération.
L'optimisation des éléments de séparation centrifuge se concentre sur la structure des pales. L'utilisation de pales inclinées vers l'arrière (angle d'inclinaison 30°-45°) combinées à un canal d'écoulement conique peut améliorer la force du champ centrifuge. Par exemple, dans un séparateur d'un diamètre de 500 mm, la hauteur de la lame est conçue pour être de 100 à 150 mm et le nombre de lames est contrôlé entre 8 et 12 pièces, ce qui peut faire en sorte que la vitesse linéaire de rotation de la vapeur atteigne 15 à 20 m/s, séparant efficacement les gouttelettes d'huile de 5 à 10 μm. Pour le séparateur de lavage couramment utilisé dans les systèmes de réfrigération à l'ammoniac, plusieurs couches de plaques de tamis (ouverture 2-3 mm, taux d'ouverture 30 %-40 %) peuvent être placées à l'intérieur pour améliorer la précision de la séparation grâce à l'effet de lavage du liquide réfrigérant. L'espacement entre les plaques de tamis est de préférence de 200 à 300 mm pour garantir que la vapeur et le liquide de lavage sont entièrement en contact.
Conception collaborative de la disposition des composants internes
La disposition de la chambre de collecte d’huile et de l’oléoduc de retour affecte directement la durabilité de l’efficacité de la séparation. Le volume de la chambre de collecte d'huile doit être déterminé en fonction de la quantité de remplissage d'huile du système de réfrigération. Il est généralement conçu pour représenter 1,5 à 2 fois la quantité maximale de remplissage d’huile du système. Une structure d'entonnoir conique (angle de cône 60°-90°) est placée au fond pour faciliter l'accumulation d'huile lubrifiante. Le diamètre du pipeline de retour de pétrole doit correspondre au débit du système, qui est généralement de 10 à 16 mm, et le débit dans le tuyau est contrôlé à 0,5-1 m/s pour éviter le retour de pétrole avec du gaz en raison d'un débit excessif. Lorsqu'elle fournit des solutions de conception aux clients, Zhejiang Jinhao Refrigeration Equipment Co. Ltd fera correspondre les paramètres en combinaison avec les conditions de travail réelles du système. Cette réflexion systématique en matière de conception s’applique également à l’agencement interne du séparateur d’huile.
La répartition spatiale de la zone de séparation gaz-liquide est également cruciale. Dans l'espace gazeux supérieur du séparateur, une hauteur suffisante (1 à 1,2 fois le diamètre du séparateur) doit être réservée comme tampon de séparation secondaire pour permettre aux minuscules gouttelettes d'huile qui ne sont pas complètement séparées de continuer à se déposer sous l'action de la gravité. Dans le même temps, une plaque de guidage est placée au niveau de la section de sortie pour guider la vapeur afin qu'elle s'écoule uniformément afin d'éviter que le débit local ne soit trop élevé et n'emporte les gouttelettes d'huile. L'angle entre la plaque de guidage et la paroi est de préférence de 30°, et la hauteur inférieure à partir du niveau de liquide de la chambre de collecte d'huile n'est pas inférieure à 0,5 fois le diamètre du séparateur.
Application de nouvelles structures et technologies
L'introduction de la technologie de séparation par cyclone peut encore améliorer l'efficacité de la séparation. Un générateur de cyclone est installé à l'intérieur du séparateur pour générer un fort champ de cyclone (vitesse tangentielle ≥ 25 m/s) grâce à la rotation des pales, de sorte que les gouttelettes d'huile migrent vers la paroi sous l'action de la force centrifuge. Les données expérimentales montrent que l'efficacité de séparation du séparateur à cyclone pour les gouttelettes d'huile inférieures à 1 μm peut atteindre plus de 90 %, soit 30 % de plus que la structure traditionnelle. Zhejiang Jinhao Refrigeration Equipment Co. Ltd se concentre sur les mises à jour technologiques continues. Ces nouvelles technologies de séparation peuvent être intégrées à son système de recherche et développement de produits pour fournir aux clients des solutions plus efficaces.
L'utilisation d'une structure combinée de séparation à plusieurs étages est également une direction d'optimisation. La section de séparation centrifuge, la section de séparation par garniture et la section de séparation par gravité sont disposées en série pour classer les gouttelettes d'huile de différentes tailles de particules : la section centrifuge sépare les gouttelettes d'huile au-dessus de 5 μm, la section de garniture capture les gouttelettes d'huile de 1 à 5 μm et la section par gravité dépose les gouttelettes d'huile en dessous de 1 μm. Cette structure combinée peut atteindre une efficacité de séparation globale de plus de 99 %, ce qui convient aux grands équipements de réfrigération. Dans le même temps, un élément filtrant amovible (précision de filtration 0,5 μm) est placé à la position clé pour faciliter la maintenance et le remplacement, garantissant ainsi la stabilité des performances de séparation.
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