气液分离器是制冷系统中的重要辅助设备,能有效降低压缩机“液击”的风险,但它的引入使得系统回油存在困难。本文建立了U型管式气液分离器的数学模型,设计了各部件均可视的U型管式气液分离器,并利用空气和水搭建了开放式实验装置,分析了U型管外液面高度、管内气流速度、U型管内径、回液孔孔径等对出口液量的影响。主要内容包含:1.通过满液流的准静态模型,定性分析了满液流时的液体流动状况,并通过实验验证了满液流状态下,U型管会周期性地在瞬时排出大量液体。2.利用MATLAB模拟研究了混合流模型中的各参数对出口液量的影响,并通过实验验证了混合流模型预测液位对带液量的影响的准确性,当气流速度为2.48m/s、液位高度差在45～193.5mm时,模型计算与实验测试的出口液量最大误偏差不超过6%。3.通过MATLAB和FLUENT模拟计算了空气在弯管内的速度和压力分布,模拟计算结果表明当空气速度一定时,弯管半径R与U型管内径dt比值越大,管内截面压力分布越均匀:当空气速度为12m/s、R/dt?2时,管内截面压力的不均匀度小于100Pa;当空气速度为12m/s、R/dt?4时,管内截面压力的不均匀度小于50Pa。4.实验结果表明,气流速度为0.626～22.42m/s,U型管内会出现5种不同的流型:满液流、搅混流、环状流、分层流、细束环状流。回液孔孔径为1.5 mm时,满液流转变为搅混流的临界流速为0.626m/s,这与通过液膜模型计算出的气体携液临界流速0.661m/s的偏差为5.6%,与通过单液滴模型计算出的气体携液临界流速13.64m/s的偏差为2078.91%。证明气体携液模型中的液膜模型相比于单液滴模型更适合用于计算满液流向混合流转化的临界速度。