油氣分離器的設(shè)計(jì) 噴油螺桿壓縮機(jī)中，在壓縮氣體的同時(shí)，大量的油被噴入壓縮機(jī)的齒間容積。這些油和被壓縮氣體形成的油氣混合物，在經(jīng)歷相同的壓縮過程后，被排到機(jī)組的油氣分離器中。油氣分離器是噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。為了降低機(jī)組排氣中的含油量和循環(huán)使用機(jī)組中的潤滑油，必須利用油氣分離器把潤滑油有效地從氣體中分離出來。一、油氣分離原理與方法 1. 油氣混合物特性 在由被壓縮氣體和潤滑油形成的油氣混合物中，潤滑油以氣相和液相兩種形式存在。處于氣相的潤滑油是由液相的潤滑油蒸發(fā)所產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少除取決于油氣混合物的溫度和壓力外，還與潤滑油的飽和蒸氣壓有關(guān)。油氣混合物的溫度和壓力愈高，則氣相的油愈多；飽和蒸氣壓愈低，則氣相的油愈少。氣相油的特性與其他氣體類似，無法用機(jī)械方法予以分離，只能用化學(xué)方法去清除。在一般的運(yùn)行工況下，油氣混合物中處于氣相的潤滑油很少。一是因?yàn)樵谕ǔ５呐艢鉁囟认拢旌衔镏袧櫥驼魵獾姆謮毫艿停欢怯捎跐櫥驮趶膰娙氲椒蛛x的時(shí)間很短，沒有足夠的時(shí)間達(dá)到氣相和液相間的平衡狀態(tài)。處于液相的潤滑油占了所有被噴入油中的絕大部分，但這種液相油滴的尺寸范圍分布很廣。大部分油滴直徑通常處在1～50μm，少部分的油滴可小至與氣體分子具有同樣的數(shù)量級(jí)，僅有0.01μm。顯然，大油滴和小油滴的性質(zhì)會(huì)有較大的差異。在重力作用下，只要油氣混合物的流速不是太快，大的油滴最終都會(huì)落到油氣分離器的底部。油滴直徑越小，其下落的時(shí)間就越長(zhǎng)。對(duì)于直徑很小的潤滑油微粒，卻可以長(zhǎng)時(shí)間懸浮在空氣中，無法在自身重力的作用下，從氣體中被分離出來。油氣分離器的作用，就是盡可能地把這部分油滴分離出來。 2. 油氣分離方法 按分離機(jī)理的不同，噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組中采用兩種不同的油氣分離方法。一種稱為機(jī)械法，即碰撞法或旋風(fēng)分離法，它是依靠油滴自身重力以及離心力的作用，從氣體中分離直徑較大的油滴。實(shí)際測(cè)試表明，對(duì)于直徑大于1μm的油滴，都可采用機(jī)械法被有效地分離出來。另一種為親和聚結(jié)法，通過特殊材料制成的元件（一般稱為油細(xì)分離器或分離器芯），使直徑在1μm以下的油滴先聚結(jié)為直徑較大的油滴，然后再分離出來。 現(xiàn)在噴油螺桿壓縮機(jī)機(jī)組中一般都同時(shí)采用這兩種不同的油氣分離方法，即用機(jī)械法作為粗分離，而用親和聚結(jié)法作為精分離。早期的機(jī)械法一般采用碰撞法，即在油氣混合物的流動(dòng)方向上設(shè)置某種障礙物，當(dāng)油氣混合物與障礙物碰撞后，混合物中的油滴就會(huì)聚集在障礙物的表面，并在重力的作用下，落到分離器的底部。采用碰撞法時(shí)，油氣混合物撞擊障礙物的速度有一定的范圍，其最佳值與氣體和潤滑油的密度有關(guān)。一般來說，最佳撞擊速度為3m /s左右。 現(xiàn)代的機(jī)組中一般采用旋風(fēng)分離法或兩種方法結(jié)合來進(jìn)行粗分離。這種方法是在油氣分離器中設(shè)置旋風(fēng)通道，當(dāng)油氣混合物進(jìn)入油氣分離器后，首先通過旋風(fēng)通道，大的油滴將會(huì)在離心力的作用下被甩到壁上，然后在重力的作用下，落到分離器的底部。當(dāng)油氣混合物通過機(jī)械法進(jìn)行分離后，其中約99.7%的油會(huì)被分離出來，且此時(shí)的油滴直徑多在1μm以下，無法再用機(jī)械法進(jìn)行分離。 親和聚結(jié)法主要用于分離直徑在1μm以下的油滴，由過濾和聚結(jié)兩個(gè)過程組成。這種分離方法所采用的元件（油細(xì)分離器），實(shí)際上是一種多孔過濾材料，當(dāng)油氣混合物進(jìn)入過濾元件之前，直徑大于元件材料孔徑的油滴，將在元件的表面被過濾出來。然后，利用過濾材料內(nèi)部流道形狀和大小的改變，可使進(jìn)入其內(nèi)部的小直徑油滴在慣性力等的作用下，在材料的纖維上聚結(jié)成為大直徑油滴，并被過濾出來。目前，油細(xì)分離器普遍采用專門為此用途開發(fā)的超細(xì)玻璃纖維等材料，取得了除油效果佳、壽命長(zhǎng)、壓降小的效果。專業(yè)廠家生產(chǎn)的油細(xì)分離器已經(jīng)可使氣體中的含油量降到1～2ppm。 二、油氣分離器設(shè)計(jì) 1、油氣分離器的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)在噴油螺桿壓縮機(jī)中，機(jī)組排氣中所含的潤滑油就是油的消耗，所以油氣分離器都采用機(jī)械法和親和聚結(jié)法的組合形式，即采用兩級(jí)分離，以降低潤滑油的消耗量。

一般來說，油氣分離器一共有三種結(jié)構(gòu)形式，

一是早期油氣分離器大多采用的形式。油氣混合物從壓縮機(jī)進(jìn)入油氣分離器后，首先撞擊分離器中設(shè)置的擋板壁面，利用機(jī)械碰撞法進(jìn)行一次分離，然后油氣混合物以較低的速度進(jìn)入油細(xì)分離器進(jìn)行二次分離。這兩種結(jié)構(gòu)形式均是采用碰撞與旋風(fēng)分離相結(jié)合來進(jìn)行一次分離的。油氣混合物從油細(xì)分離器下方沿切向進(jìn)入，流經(jīng)預(yù)設(shè)的旋風(fēng)通道，利用旋轉(zhuǎn)所形成的離心力進(jìn)行一次分離。這種結(jié)構(gòu)形式的一次分離效果較之單純的碰撞法有了提高，但仍然存在一些缺點(diǎn)：一是由于增加了旋風(fēng)通道，油氣分離器的高度增加；二是油氣混合物直接掃過油面，降低了分離效果；三是由于旋風(fēng)通道一般是焊接于油氣分離器中下部，使得對(duì)油氣分離器底部的清洗變得非常困難。圖3的結(jié)構(gòu)形式是在油細(xì)分離器與油氣分離器壁之間設(shè)一圓筒，由分離器壁與圓筒間的空間作為旋風(fēng)通道。油氣混合物從分離器上部沿切向進(jìn)入，利用旋轉(zhuǎn)所形成的離心力進(jìn)行一次分離。由于這種方式分離效果好，又避免了圖2結(jié)構(gòu)中的缺點(diǎn)，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。 經(jīng)過油細(xì)分離器分離出來的潤滑油聚集在油細(xì)分離器的底部，需要通過回油管引出，排到壓縮機(jī)的吸氣口或處于較低壓力的齒間容積中。