采用非共沸工质的联箱-小孔型气液分离单元实验研究

陈广浩; 和芸芸; 陈健勇; 陈颖; 罗向龙; 梁颖宗; 何嘉诚

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250516001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

采用非共沸工质的联箱-小孔型气液分离单元实验研究

更新时间：2026-08-06

- 采用非共沸工质的联箱-小孔型气液分离单元实验研究
- Experimental Study on Header-Orifice Vapor-Liquid Separation Unit Using Zeotropic Mixture
- 制冷学报 2026年47卷第4期页码：98-105
- 作者机构：
  
  广东工业大学材料与能源学院广州 510006
- 作者简介：
  
  陈健勇，男，副教授，广东工业大学材料与能源学院，020-39322570，E-mail： jianyong@gdut.edu.cn。研究方向：空调热泵系统优化，强化传热技术的研究。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(52476003)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250516001
  中图分类号： TB61⁺1;TB61⁺2
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20250516001
- 收稿：2025-05-16，
  
  修回：2025-06-17，
  
  录用：2025-07-10，
  
  网络首发：2026-02-09，
  
  纸质出版：2026-08-16
- 稿件说明：
移动端阅览
陈广浩,和芸芸,陈健勇等.采用非共沸工质的联箱-小孔型气液分离单元实验研究[J].制冷学报,2026,47(04):98-105.

Chen Guanghao He Yunyun Chen Jianyong Chen Ying Luo Xianglong,Liang Yingzong He Jiacheng.Experimental Study on Header-Orifice Vapor-Liquid Separation Unit Using Zeotropic Mixture[J].Journal of Refrigeration,2026,47(04):98-105.
陈广浩,和芸芸,陈健勇等.采用非共沸工质的联箱-小孔型气液分离单元实验研究[J].制冷学报,2026,47(04):98-105. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250516001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250516001.

Chen Guanghao He Yunyun Chen Jianyong Chen Ying Luo Xianglong,Liang Yingzong He Jiacheng.Experimental Study on Header-Orifice Vapor-Liquid Separation Unit Using Zeotropic Mixture[J].Journal of Refrigeration,2026,47(04):98-105. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20250516001. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250516001.

摘要

气液分离技术能在实现强化传热的同时降低压降，气液分离单元是实现高效气液分离的关键。本文基于联箱-小孔型气液分离单元的可视化实验台，采用非共沸工质R1234ze（E）/R32（质量分数比为80/20），研究了不同条件下的气液分离特性，获得了有效分液范围。结果表明，提高入口干度、降低入口质量流量、增大下出口支管流通截面积或扩大分液孔径，均可提升分液效率，其中入口质量流量对分液效率影响最大。在有效分液区，当流量从18 g/s变成12 g/s时，分液效率提升14.0%。入口质量流量、阀门开度和分液孔径对有效分液干度范围影响较小，但对有效分液区干度范围偏移、入口质量流量影响最大，分液孔径次之，阀门开度最小。

Abstract

Vapor-liquid separation technology can enhance heat transfer while reducing pressure drop. The vapor-liquid separation unit is key to achieving efficient vapor-liquid separation. A visualization experiment of the header-orifice separator is conducted in this study using the zeotropic mixture R1234ze（E）/R32 （mass fraction ratio， 80/20） to investigate the vapor-liquid separation characteristics under different conditions and obtain the effective separation range. The results show that increasing the inlet vapor quality， reducing the inlet mass-flow rate， increasing the flow cross-sectional area of the lower outlet branch， and expanding the separation aperture can improve the separation efficiency， among which the separation efficiency is most sensitive to the inlet mass-flow rate. In the effective separation area， when the flow rate increases from 18 g/s to 12 g/s， the separation efficiency increases by 14.0%. The inlet mass-flow rate， valve opening， and separation aperture minimally affects the size of the effective separation dryness range； however， for the deviation of the effective separation area dryness range， the inlet mass-flow rate exerts the greatest impact， followed by the separation aperture， whereas the valve opening exerts the least impact.

关键词

Keywords

references

Dupont J L ， Domanski P ， Lebrun P ， et al . The role of refrigeration in the global economy-38. informatory note on refrigeration technologies ［R］. 2019 .

国家发展改革委，工业和信息化部，生态环境部，等 . 关于印发《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知［EB/OL］. （ 2025-03-17 ）［ 2025-05-14 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202504/t20250402_1396954.html https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202504/t20250402_1396954.html .

National Development and Reform Commission ， Ministry of Industry and Information Technology ， Ministry of Ecology and Environment ， et al . Notice on Issuing the Action Plan for Promoting High-Quality Development of Heat Pump Industry ［EB/OL］. （ 2025-03-17 ）［ 2025-05-14 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202504/t20250402_1396954.html https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202504/t20250402_1396954.html .

Li Yunhai ， Chen Jianyong ， Lin Xu ， et al . Quantification on the effects of liquid-vapor separation in air-conditioning system by using advanced exergy analysis ［J］. Journal of Thermal Science ， 2020 ， 29 （ 3 ）： 597 - 608 .

彭晓峰，吴迪，张扬 . 高性能冷凝器技术原理与实践［J］. 化工进展， 2007 ， 26 （ 1 ）： 97 - 104 .

Peng Xiaofeng ， Wu Di ， Zhang Yang . Applications and principle of high performance condensers ［J］. Chemical Industry and Engineering Progress ， 2007 ， 26 （ 1 ）： 97 - 104 .

钟天明，陈颖，邓立生，等 . 气液分离冷凝器综合性能分析［J］. 热科学与技术， 2013 ， 12 （ 3 ）： 200 - 205 .

Zhong Tianming ， Chen Ying ， Deng Lisheng ， et al . Comprehensive performance analysis of liquid-vapor separated condenser ［J］. Journal of Thermal Science and Technology ， 2013 ， 12 （ 3 ）： 200 - 205 .

Chen Jianyong ， Ding Rong ， Li Yunhai ， et al . Application of a vapor-liquid separation heat exchanger to the air conditioning system at cooling and heating modes ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2019 ， 100 ： 27 - 36 .

Li Junjie ， Chen Jianyong ， Chen Ying ， et al . Effectiveness of actively adjusting vapour-liquid in the evaporator for heat transfer enhancement ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2022 ， 200 ： 117696 .

Chen Jianyong ， Wen Xuecheng ， Li Junjie ， et al . Effects of applying vapor-liquid adjustment in evaporator on heat pump water heater： experimental verification ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2024 ， 158 ： 431 - 439 .

Mulroy W J ， Domanski P A ， Didion D A . Glide matching with binary and ternary zeotropic refrigerant mixtures Part 1. An experimental study ［J］. International Journal of Refrigeration ， 1994 ， 17 （ 4 ）： 220 - 225 .

Guo Hao ， Gong Maoqiong ， Qin Xiaoyu . Performance analysis of a modified subcritical zeotropic mixture recuperative high-temperature heat pump ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 237 ： 338 - 352 .

Zhao Li ， Gao Pan . Evaluation of zeotropic refrigerants based on nonlinear relationship between temperature and enthalpy ［J］. Science in China Series E ， 2006 ， 49 （ 3 ）： 322 - 331 .

Li Junjie ， Chen Jianyong ， Chen Ying ， et al . Liquid-adjustment evaporator with zeotropic mixtures： principle， design and statistical analysis ［J］. Energy ， 2025 ， 316 ： 134476 .

Huang Yisheng ， Chen Jianyong ， Chen Ying ， et al . Performance explorations of a novel high temperature heat pump with multi-adjusted compositions of zeotropic mixture ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2023 ， 235 ： 121409 .

黄锟腾，陈健勇，陈颖，等 . 气液分离技术的研究现状［J］. 化工学报， 2021 ， 72 （增刊1 ）： 30 - 41 .

Huang Kunteng ， Chen Jianyong ， Chen Ying ， et al . Research status of vapor-liquid separation technology ［J］. CIESC Journal ， 2021 ， 72 （ S1 ）： 30 - 41 .

Li Jun ， Hrnjak P . Visualization and quantification of separation of liquid-vapor two-phase flow in a vertical header at low inlet quality ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2018 ， 85 ： 144 - 156 .

Su Wen ， Hwang Y ， Zheng Nan ， et al . Experimental study on the constituent separation performance of binary zeotropic mixtures in horizontal branch T-junctions ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2018 ， 127 ： 76 - 87 .

陈雪清，陈颖，莫松平 . 多孔隔板气液分离联箱的实验研究［J］. 广东工业大学学报， 2014 ， 31 （ 1 ）： 12 - 17 .

Chen Xueqing ， Chen Ying ， Mo Songping . An experimental study of gas-liquid separation headers with porous baffle ［J］. Journal of Guangdong University of Technology ， 2014 ， 31 （ 1 ）： 12 - 17 .

王大维 . 倾斜管内有机工质分液冷凝特性研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2023 .

Wang Dawei . Study on gas-liquid separation condensation characteristics of organic working medium in inclined tubes ［D］ . Harbin ： Harbin Engineering University ， 2023 .

李逸帆，黄锟腾，罗向龙，等 . 分液联箱内有机工质气液分离过程数值模拟及对比研究［J］. 广东工业大学学报， 2020 ， 37 （ 5 ）： 105 - 110 .

Li Yifan ， Huang Kunteng ， Luo Xianglong ， et al . Numerical simulation and comparative study of liquid-vapor separation of organic working fluid in liquid-separation headers ［J］. Journal of Guangdong University of Technology ， 2020 ， 37 （ 5 ）： 105 - 110 .

黄锟腾，陈健勇，陈颖，等 . 联箱-小孔型气液分离器的CFD数值模拟［J］. 制冷学报， 2022 ， 43 （ 1 ）： 158 - 166 .

Huang Kunteng ， Chen Jianyong ， Chen Ying ， et al . Simulation of vapor-liquid separation in header-baffle with hole using computational fluid dynamics ［J］. Journal of Refrigeration ， 2022 ， 43 （ 1 ）： 158 - 166 .

李国柱，刘鸿涛，巨福军，等 . R32/R1234ze（E）余热回收型供暖热泵循环性能的理论评估［J］. 中原工学院学报， 2022 ， 33 （ 3 ）： 41 - 48 .

Li Guozhu ， Liu Hongtao ， Ju Fujun ， et al . Theoretical evaluation of cycle performance of heating heat pump for waste heat recovery with R32/R1234ze（E）［J］. Journal of Zhongyuan University of Technology ， 2022 ， 33 （ 3 ）： 41 - 48 .

Lemmon E W ， Bell I H ， Huber M L ， et al . NIST standard reference database 23： reference fluid thermodynamic and transport properties-REFPROP， Version 10.0 ［CP/OL］. Gaithersburg： National Institute of Standards and Technology ， 2018 ［ 2025-05-01 ］. https：//www.nist.gov/srd/refprop https://www.nist.gov/srd/refprop .

Tuo Hanfei ， Hrnjak P . Vapor-liquid separation in a vertical impact T-junction for vapor compression systems with flash gas bypass ［J］. International Journal of Refrigeration ， 2014 ， 40 ： 189 - 200 .

Moffat R J . Describing the uncertainties in experimental results ［J］. Experimental Thermal and Fluid Science ， 1988 ， 1 （ 1 ）： 3 - 17 .

浏览量

978

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

储热型跨临界高温热泵系统的构建和性能研究

采用环保制冷剂的三种增压辅助喷射制冷循环性能对比

基于动态用水模式的热泵与电热水器统一能效评价方法研究

太阳辐射局部暴露下在室人体热调节模型研究

集中空调系统末端研究现状与展望