CN100595496C - 滴淋降膜式蒸发器装置及使用方法 - Google Patents

滴淋降膜式蒸发器装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滴淋降膜式蒸发器装置及使用方法，现有技术的降膜式蒸发器有五层孔板结构和毛细管结构的两相制冷剂分配器技术，由于结构较复杂，加工和装配难度高，容易造成分液不均匀，导致传热性能下降，能效降低。本发明采用了多向二级降压分配装置的技术方案，是由梯形壳体、多向分流板、一级分配孔板、二级分配孔板、吸气分配板和端封板组成的两相制冷剂分配器作多向二级降压分配，使汽液制冷剂均匀、有效滴淋到蒸发管束管壁外表面，进行充分热交换。本发明的优点在于：两相制冷剂分配器技术，结构简单，制作容易，汽液制冷剂分液均匀，提高了传热性能。比现有的满液式蒸发器节能15-20%，制冷剂充注量减少20-30%，既经济又节能。

Description

滴淋降膜式蒸发器装置及使用方法
技术领域
本发明涉及一种在制冷空调系统中的换热容器装置，特别是涉及在制冷空调系统中的一种滴淋降膜式换热容器装置及使用方法。
背景技术
制冷空调系统中的主要部件包括：压缩机，油分离器，冷凝器，储液器，膨胀阀，蒸发器等管路和电控设备。其制冷循环过程是将压缩机排出的高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物经过油分离器进行气液两相分离后，制冷剂再进入冷凝器内通过常温载冷剂吸热冷凝成高压过冷液体，经过膨胀阀节流后在蒸发器内再通过常温载冷剂放热气化成低压过热蒸气被压缩机吸入，如此往复循环实现制冷过程。其中降膜式蒸发器对整个制冷空调的节能降耗起着关键的核心作用。
在制冷空调系统中，目前比较先进的现有技术，降膜式蒸发器采用的是五层孔板结构的汽液两相制冷剂分配器技术，从上到下来做两相制冷剂分配，第一层板和第二层板将两相制冷剂膨胀扩散压降，汽液制冷剂部分分离，並再滴淋至第三层类似钻石状的开孔板，可将两相制冷剂滴淋至底部孔板，第四层开孔板有喷淋两相制冷剂效果。在第四层板与第五层板之间留有部分空间，可供完全液态制冷剂以重力滴淋的方式，控制液态制冷剂滴淋至蒸发管束表面，以利于热交换。但现有技术的滴淋降膜式蒸发器尚存在如下方面的缺陷：1)由于在蒸发器中，五层孔板的两相制冷剂分配器的结构较复杂，加工和装配难度高，容易造成分液不均匀，使液态制冷剂沿着蒸发管束的长度和宽度方向的滴淋不均匀，所有管束表面不能均匀形成制冷剂液膜，经过热交换后的气化过程不充分，导致蒸发器圆筒底部的液态制冷剂存积过多，回油不充分，传热性能下降；2)由于吸气分配不合理，容易造成回液现象，导致能效降低；3)现有的五层孔板结构及还有一种毛细管结构等形式的两相制冷剂分配器都存在结构复杂、密封要求高、加工难度大，造成加工成本高，不经济，不节能。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，提供一种在制冷空调系统中使用的结构简洁、紧凑、有效的滴淋降膜式蒸发器装置及使用方法是本发明的目的所在。本发明的技术方案是将结构简洁、紧凑、有效的两相制冷剂分配器和蒸发管束从上往下顺序安装在横置的钢制圆筒内，通过分配器将两相制冷剂以液态的形式沿着管束的长度和宽度方向，垂直向下均匀地滴淋在所有管束外表面，使其有效形成制冷剂液膜，经过蒸发管束内载冷剂的热交换后充分气化。气化后的制冷剂由吸气分配板上的多个气流孔均匀地流向吸气管并进入压缩机。冷冻油则在制冷剂气化的过程中沿着蒸发管束壁沉入蒸发器圆筒底部，由回油接口通过高压引射进入压缩机。
本发明的技术方案通过如下的技术措施来具体实现的：一种在制冷空调系统中使用的滴淋降膜式蒸发器装置，它是由圆筒1、两相制冷剂分配器2、进液管3、吸气管4、蒸发管束5、支承板6、回油接口7、管板8和载冷剂进出口9组成，其特征在于所述的两相制冷剂分配器2是由梯形壳体201、多向分流板202、一级分配孔板203、二级分配孔板204、吸气分配板205和端封板206组成，其中：将两相制冷剂分配器2和蒸发管束5分上下设置在同一个横置的钢制圆筒1内。所述的两相制冷剂分配器2是一个上部的梯形隆起的壳体201、底部的平面状二级分配孔板204和两端部的端封板206组成的封闭的截面为梯形的柱状体；此梯形柱状体的两相制冷剂分配器2的长度与圆筒1的内腔长度基本一致，并水平沿着蒸发管束5的长度和宽度方向安装在圆筒1内的上方，且与穿过圆筒1上部的进液管3联接相通。两相制冷剂分配器2采用了多向二级降压分配装置，在两相制冷剂分配器2内的顶部设有截面为倒梯形(也可以是截面为V形状和截面为方形)的多向分流板202，在多向分流板202的两侧斜面和底面上分布数组不同孔径的导向孔，这些导向孔孔径之和是进液管3通径的1.5-2倍，使两相制冷剂沿着分配器2内的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在下方平面状的并分布数组不同孔径分液孔的一级分配孔板203上，这些分液孔孔径之和是进液管3通径的2-2.5倍，通径增大，形成两相制冷剂一级降压，汽液制冷剂基本分离，并将两相制冷剂整流滴淋至底部平面状的并分布一定数量有间隔的滴淋长孔的二级分配孔板204上，这些滴淋长孔孔径之和是进液管3通径的80-90倍，一级分配孔板203和二级分配孔板204之间留有一定(20mm-30mm)的间隔，通径再次增大，形成两相制冷剂二级降压，汽液制冷剂完全分离。两相制冷剂分配器2的底部二级分配孔板204两侧安装有与两相制冷剂分配器2同样长度的吸气分配板205，两边的吸气分配板205的外侧向上倾斜安装在圆筒1的筒壁上，两吸气分配板205斜面上分布有数组不同孔径的气流孔，这些气流孔的孔径之和是吸气管4的通径6-8倍。两相制冷剂分配器2的两端部的端封板206分段封焊，两相制冷剂分配器2的下方为阵列式蒸发管束5，为了保证两相制冷剂和阵列式蒸发管束5外部管壁之间能充分、有效的接触，蒸发管束5的上、下部为正三角和转角正三角形排列，并与两端管板8胀接固定，中间用支承板6支撑，圆筒1的底部设置回油接口7，载冷剂进出口9分别设置在圆筒1的左、右两端，也可以都设置在圆筒1的同一端。
本发明滴淋降膜式蒸发器的使用方法是：低压汽液制冷剂和冷冻油混合物由进液管3进入上述的两相制冷剂分配器2的装置，两相制冷剂经过多向二级降压分配后将两相制冷剂以液态的形式沿着蒸发管束5的长度和宽度方向，垂直向下均匀地滴淋在所有蒸发管束5的管壁外表面，使其有效形成制冷剂液膜，经过管束内载冷剂热交换后充分气化。气化后的制冷剂由吸气分配板205上的多个气流孔均匀地通过圆筒1上部的空间，流向吸气管4并进入压缩机。冷冻油则在制冷剂气化的过程中沿着管壁外表面沉入蒸发器圆筒1的底部，经回油口7通过高压引射进入压缩机。
本发明的有益效果在于，这种滴淋降膜式蒸发器采用了多向二级降压分配装置的两相制冷剂分配器技术，是一种结构简单，制作容易，加工成本低。汽液制冷剂分液均匀，气化过程充分，提高了传热性能。吸气不回液，提高了能效。蒸发器圆筒底部的液态制冷剂存积最少，机组在任何负荷运行时都能充分回油，减少制冷剂充注量，降低了能耗。比现有的满液式蒸发器节能15-20％，制冷剂充注量减少20-30％，既经济又节能。
附图说明
图1是本发明滴淋降膜式蒸发器装置实施例的径向剖面结构示意图。
图2是本发明滴淋降膜式蒸发器装置实施例的轴向剖面结构示意图。
图3是本发明实施例中的两相制冷剂分配器的径向剖面结构示意图。
附图中各图例标记分别代表如下的意义：
1---圆筒、    2---两相制冷剂分配器、3---进液管、  4---吸气管、
5---蒸发管束、6---支承板、          7---回油接口、8---管板、
9---载冷剂进出口、
201---梯形壳体      202---多向分流板、203---一级分配孔板、
204---二级分配孔板、205---吸气分配板、206---端封板
具体实施方式
下面结合附图1、2、3和实施例对本发明进一步说明：
本实施例是一种应用在制冷量为500kW型号是EJM26HJ的制冷空调机组中的滴淋降膜式蒸发器装置，它是由圆筒1、两相制冷剂分配器2、进液管3、吸气管4、蒸发管束5、支承板6、回油接口7、管板8和载冷剂进出口9、梯形壳体201、多向分流板202、一级分配孔板203、二级分配孔板204、吸气分配板205和端封板206组成，各零部件按附图1、2、3给出的结构安装起来，其中：圆筒1的外径为Φ516mm，长度为2600mm，采用钢板卷制而成；将两相制冷剂分配器2和蒸发管束5分别设置在上述横置的钢制圆筒1内的上下，所述的两相制冷剂分配器2是一个由上部梯形隆起的壳体201、底部平面状的二级分配孔板204和两端部的端封板206组成的封闭梯形柱状体；此梯形柱状体的两相制冷剂分配器2的长度与圆筒1的内腔长度一致，并水平安装在圆筒1内的蒸发管束5上方，且与穿过圆筒1上部的外径为Φ38mm的进液管3联接相通。两相制冷剂分配器2采用了多向二级降压分配装置，在两相制冷剂分配器2内的顶部设有倒梯形的多向分流板202，在多向分流板202的两侧斜面和底面上分布多组不同孔径导向孔，这些导向孔孔径之和是进液管2通径的2倍，使两相制冷剂沿着分配器2内的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在下方平面状的并分布多组不同孔径分液孔的一级分配孔板203上，这些分液孔孔径之和是进液管3通径的2.5倍，形成两相制冷剂一级降压，汽液制冷剂基本分离，并将两相制冷剂整流滴淋至底部平面状的并分布多组有间隔的滴淋长孔的二级分配孔板204上，这些滴淋长孔通径之和是进液管3通径的90倍，一级分配孔板203和二级分配孔板204之间留有30mm的间隔以便形成两相制冷剂二级降压，汽液制冷剂完全分离。两相制冷剂分配器2的底部二级分配孔板204两侧设有与之长度一样的吸气分配板205，並向上斜装在圆简1的筒壁上，吸气分配板205的两斜面上分布有多个不同孔径的气流孔，这些气流孔的孔径之和是外径为Φ89mm的吸气管4的通径的8倍。两相制冷剂分配器2的下方为阵列式蒸发管束5，上下两组蒸发管束5各为正三角和转角正三角形排列，并与两端管板8胀接固定，中间用支承板6支撑，圆筒1的底部设置回油接口7，载冷剂进出口9分别设置在圆筒1的左、右两端。
本实施例滴淋降膜式蒸发器的使用方法是：低压汽液制冷剂和冷冻油混合物由进液管3进入两相制冷剂分配器2，将两相制冷剂以液态的形式沿着蒸发管束5的长度和宽度方向，垂直向下均匀地滴淋在所有蒸发管束5的表面，使其有效形成制冷剂液膜，经过载冷剂热交换后充分气化。气化后的制冷剂由吸气分配板205上的多个气流孔均匀地通过圆筒1上部的空间，流向吸气管4并进入压缩机。冷冻油则在制冷剂气化的过程中沿着管壁沉入蒸发器圆筒1的底部，外径为Φ25mm回油接口7通过高压引射进入压缩机。
本实施例结构简单，制作容易，加工成本低。汽液制冷剂分液均匀，气化过程充分，提高了传热性能。比现有的满液式蒸发器节能15-20％，制冷剂充注量减少20-30％，既经济又节能。

Claims (5)

1.一种在制冷空调系统中使用的滴淋降膜式蒸发器装置，它是由圆筒(1)、两相制冷剂分配器(2)、进液管(3)、吸气管(4)、蒸发管束(5)、支承板(6)、回油接口(7)、管板(8)和载冷剂进出口(9)组成，其特征在于所述的两相制冷剂分配器(2)是由梯形壳体(201)、多向分流板(202)、一级分配孔板(203)、二级分配孔板(204)、吸气分配板(205)和端封板(206)组成，其中：两相制冷剂分配器(2)和蒸发管束(5)分上下设置在同一个横置的钢制圆筒(1)内，所述的两相制冷剂分配器(2)是一个由上部的梯形隆起的壳体(201)、底部的平面状二级分配孔板(204)和两端部的端封板(206)组成的封闭的截面为梯形的柱状体；此梯形柱状体的两相制冷剂分配器(2)的长度与圆筒(1)的内腔长度一致，并水平安装在圆筒(1)内蒸发管束(5)的上方，且与穿过圆筒(1)上部的进液管(3)联接相通，两相制冷剂分配器(2)采用了多向二级降压分配装置，在两相制冷剂分配器(2)内的顶部设有截面为倒梯形的多向分流板(202)，在多向分流板(202)的两侧斜面和底面上分布数组不同孔径的导向孔，这些导向孔孔径之和是进液管(3)通径的1.5-2倍，使两相制冷剂沿着分配器(2)内的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在下方平面状的并分布数组不同孔径分液孔的一级分配孔板(203)上，这些分液孔孔径之和是进液管(3)通径的2-2.5倍；两相制冷剂分配器(2)底部平面状的并分布有间隔的滴淋长孔的二级分配孔板(204)，这些滴淋长孔孔径之和是进液管(3)通径的80-90倍；一级分配孔板(203)和二级分配孔板(204)之间留有一定的间隔；两相制冷剂分配器(2)的底部二级分配孔板(204)两侧安装有与两相制冷剂分配器(2)同样长度的吸气分配板(205)，两边的吸气分配板(205)的外侧向上倾斜安装在圆筒(1)的筒壁上，两吸气分配板(205)斜面上分布有多个不同孔径的气流孔，这些气流孔的孔径之和是吸气管(4)通径的6-8倍；两相制冷剂分配器(2)的两端部的端封板(206)分段封焊；两相制冷剂分配器(2)的下方为阵列式蒸发管束(5)，蒸发管束(5)为上下两组，分别为正三角和转角正三角形排列，并与两端管板(8)胀接固定，中间用支承板(6)支撑；圆筒(1)的底部设置回油接口(7)，载冷剂进出口(9)分别设置在圆筒(1)的左、右两端。
2.根据权利要求1所述的滴淋降膜式蒸发器装置，其特征在于所述的两相制冷剂分配器(2)内的多向分流板(202)的截面是倒梯形的，或者是V形的，或者是方形的。
3.根据权利要求1所述的滴淋降膜式蒸发器装置，其特征在于所述的两相制冷剂分配器(2)内的一级分配孔板(203)和二级分配孔板(204)之间留有20mm-30mm的间隔。
4.根据权利要求1所述的滴淋降膜式蒸发器装置，其特征在于所述的载冷剂进出口(9)都设置在圆筒(1)的同一端。
5.一种权利要求1所述的滴淋降膜式蒸发器装置的使用方法，其特征在于低压汽液两相制冷剂和冷冻油混合物由进液管(3)进入两相制冷剂分配器(2)进行多向二级降压分配，即通过一个由上部的梯形隆起的壳体(201)、底部的平面状二级分配孔板(204)和两端部的端封板(206)组成的封闭的截面为梯形的柱状体的两相制冷剂分配器(2)，其长度与圆筒(1)的内腔长度一致，安装在圆筒(1)内的上方，且与穿过圆筒(1)上部的进液管(3)联接相通，在两相制冷剂分配器(2)内的顶部设有截面为倒梯形的多向分流板(202)，在多向分流板(202)的两侧斜面和底面上分布数组不同孔径的导向孔，这些导向孔孔径之和是进液管(3)通径的1.5-2倍，使两相制冷剂沿着分配器(2)内的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在下方平面状的并分布数组不同孔径分液孔的一级分配孔板(203)上，这些分液孔孔径之和是进液管(3)通径的2-2.5倍，通径增大，形成两相制冷剂一级降压，汽液制冷剂基本分离；并将两相制冷剂整流滴淋至底部平面状的并分布有间隔的滴淋长孔的二级分配孔板(204)上，这些滴淋长孔孔径之和应是进液管(3)通径的80-90倍，一级分配孔板(203)和二级分配孔板(204)之间留有20mm-30mm的间隔，通径的再次增大，形成两相制冷剂二级降压，汽液制冷剂完全分离；两相制冷剂分配器(2)的底部二级分配孔板(204)两侧安装有与两相制冷剂分配器(2)同样长度的吸气分配板(205)，两边的吸气分配板(205)的外侧向上倾斜安装在圆筒(1)的筒壁上，两吸气分配板(205)斜面上分布有多个不同孔径的气流孔，这些气流孔的孔径之和是吸气管(4)通径的6-8倍，以利充分吸气；两相制冷剂分配器(2)的两端部的端封板(206)分段封焊；两相制冷剂分配器(2)的下方为阵列式蒸发管束(5)，为了保证两相制冷剂和阵列式蒸发管束(5)管壁外表面之间能充分、有效的接触，蒸发管束(5)为上下两组，分别为正三角和转角正三角形排列，并与两端管板(8)胀接固定，中间用支承板(6)支撑；圆筒(1)的底部设置回油接口(7)，载冷剂进出口(9)分别设置在圆筒(1)的左、右两端；将两相制冷剂以液态的形式沿着蒸发管束(5)的长度和宽度方向，垂直向下均匀地滴淋在所有蒸发管束(5)的管壁外表面，使其有效形成制冷剂液膜，经过管束内载冷剂热交换后充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配板(205)上的多个不同孔径的气流孔均匀地通过圆筒(1)上部的空间，流向吸气管(4)并进入压缩机；冷冻油则在制冷剂气化的过程中沿着管壁沉入蒸发器圆筒(1)的底部，经回油口(7)通过高压引射进入压缩机。
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