CN101701757B - 壳管蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回油方便，无须配置油分离器及回油系统，对油位控制口也无要求，油可以直接从制冷剂出管回到压缩机中，运转安全可靠的壳管蒸发器。它包括载冷剂管、设置有制冷剂进管和制冷剂出管的制冷剂壳体；载冷剂管从制冷剂壳体内下部的沸腾区穿过；制冷剂进管与沸腾区相通，在干蒸发区内设置有套管，载冷剂管还从套管内穿过，套管与从其内穿过的载冷剂管之间有间隙，制冷剂出管与套管管壁相通。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器，具体地说，是一种壳管蒸发器，广泛用于制冷、医药、冶金、机械制造等行业的换热装置。
技术背景
在空调制冷系统中，制冷剂经过压缩机吸入压缩、在冷凝器放热冷凝成液体、在节流阀节流降压和在蒸发器吸热蒸发回汽而实现制冷循环。蒸发器有壳管式、套管式和管翅式之分。在壳管式蒸发器中有干式和满液式之分。干式蒸发器中制冷剂流经蒸发器的管程，载冷剂流经蒸发器的壳程。润滑压缩机的润滑油一般微溶于制冷剂中。由于制冷剂在干式蒸发器管程的流速高，干式蒸发器不存在回油困难的问题。干式蒸发器存在压力降大和供液分配不均及结构复杂等缺点，使得整机能源效率较满液式的差。
现有的满液式壳管蒸发器，一般包括载冷剂管、开有制冷剂进管和制冷剂出管的制冷剂壳体；载冷剂管从制冷剂壳体内下部的沸腾区穿过；制冷剂进管与沸腾区相通，制冷剂出管与制冷剂壳体内上部的干蒸发区相通。
其中，载冷剂管即管程，载冷剂(如水)在载冷剂管流到。制冷剂壳体即管程，制冷剂(如氟利昂)经过节流阀节流降压以后(低温低压)，从制冷剂进管的进入制冷剂壳体内下部(沸腾区)，充满载冷剂管外的空间。制冷剂与载冷剂管内的载冷剂进入热交换，制冷剂气化形成的蒸汽不断上升至制冷剂壳体内上部(干蒸发区)，干蒸发区内的干蒸汽经被压缩机吸回。
满液式蒸发器中制冷剂流经蒸发器的壳程，载冷剂流经蒸发器的管程。由于制冷剂在满液式蒸发器壳程的流速低，满液式蒸发器存在回油困难的问题。随着压缩机运行时间的延长，润滑油将在满液式蒸发器中积累，它将增大传热热阻，恶化传热效果，如压缩机得不到回油，将导致机组不能正常工作。满液式蒸发器存在压力降小和传热效率高及结构简单等优点，使得整机能源效率高。从节能的角度，满液式蒸发器将被广泛使用。满液式蒸发器效率高但回油困难，要置高效油分离器及回油系统，并要贮放大量制冷剂，液位控制要求高，一般在大功率的制冷设备中使用，风冷及热泵中都不使用。
发明内容
本发明的目的是提供了一种回油方便，无须配置油分离器及回油系统，对油位控制口也无要求，油可以直接从制冷剂出管回到压缩机中，运转安全可靠的蒸发器。
本壳管蒸发器，包括载冷剂管、设置有制冷剂进管和制冷剂出管的制冷剂壳体；载冷剂管从制冷剂壳体内下部的沸腾区穿过；制冷剂进管与沸腾区相通，在干蒸发区内设置有套管，载冷剂管还从套管内穿过，套管与从其内穿过的载冷剂管之间有间隙，制冷剂出管与套管管壁相通。
本发明的有益效果：制冷剂通过节流后进入沸腾区，沸腾蒸发后制冷剂吸收了载冷剂(如冷冻水)的热量，使载冷剂降温，制冷剂气化产生气体，同时带着没有气化的液体和润滑油一起进入干蒸发区；并从套管的两端经所述的间隙进入制冷剂出管。在载冷管与套管之间的间隙形成了干蒸发区热交换空间。在流经所述间隙时，制冷剂在干蒸发区内气化，吸收(套管中的)载冷剂管内的载冷剂热量，使冷冻水降温，最终经过制冷剂出管流出的是制冷剂(气态)和润滑油，并返回到压缩机内，保证制冷系统正常运转。
之所以设置套管，载冷剂管从与其有间隙的套管内穿过，是为了使得制冷剂能够充分与载冷剂管内的载冷剂进行热交换，在干蒸发区内气化；当然，也由于所述间隙较小，所述间隙类似于干式蒸发器中的管程，流经间隙的制冷剂流速较快，润滑油能快速被吸入制冷剂出管，保证了返回到压缩机内的润滑油的量。
本发明结合了满液式蒸发器和干式蒸发器的优势，安全可靠、制作方便、能效比(COP值)高、节约能源，可以说是一种满液式干式蒸发器，不仅可以应用于大机组设备也可适用于小冷量机组及风冷热泵机组。本发明填补了风冷及热泵中都不使用满液式蒸发器的空白，使制冷设备的运用更灵活，更广泛和更经济。
作为对上述壳管蒸发器的进一步改进，所述载冷剂管为螺旋管。螺旋形的载冷剂管(载冷剂螺旋管)可以增大与制冷剂的热交换面积，热交换效果更好。
作为对上述壳管蒸发器的进一步改进，制冷剂出管与套管的中部管壁相通。
作为对上述壳管蒸发器的进一步改进，在制冷剂壳体的两端分别连接有左端盖和右端盖，左端盖内具有载冷剂进入腔和载冷剂出去腔，右端盖内具有载冷剂中间腔，从沸腾区穿过的载冷剂管两端分别与载冷剂进入腔和载冷剂中间腔相通，从套管内穿过的载冷剂管两端分别与载冷剂中间腔和载冷剂出去腔相通。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是图1中的A部放大图。
具体实施方式
参见图1所示的壳管蒸发器，在制冷剂壳体1的两端分别连接有左端盖2和右端盖3，左端盖2内具有载冷剂进入腔21和载冷剂出去腔22，右端盖3内具有载冷剂中间腔31。制冷剂壳体1的内下部为沸腾区11，内上部为干蒸发区12。从沸腾区穿过的多根载冷剂管41两端分别与载冷剂进入腔21和载冷剂中间腔31相通。
制冷剂进管5与沸腾区相通，制冷剂出管6伸入到制冷剂壳体内的干蒸发区。在干蒸发区内设置有多根套管7，每一根套管7内穿过的一根载冷剂螺旋管42，载冷剂螺旋管42两端分别与载冷剂中间腔31和载冷剂出去腔22相通。
制冷剂出管6与套管7的中部管壁71相通，参见图1，也可以说，套管7被制冷剂出管6分隔成左右两段。套管7的两端支撑在支撑板8上。参见图2，套管7的内径对于从其内穿过的载冷剂螺旋管42的外径，套管7与载冷剂螺旋管42之间有间隙9。
制冷剂通过节流后经制冷剂进管5进入沸腾区11，沸腾蒸发后制冷剂吸收了载冷剂管41内流到的冷冻水(载冷剂)的热量，使冷冻水降温，制冷剂气化产生气体，同时带着没有气化的液体和润滑油一起进入干蒸发区，从套管7的两端进入间隙9，在间隙9内气化，吸收载冷剂螺旋管42内的冷冻水热量，使冷冻水降温，最后再经制冷剂出管6流出制冷剂壳体1的是气体(制冷剂)和润滑油，并返回到压缩机内，保证制冷系统正常运转。
冷冻水从载冷剂进入腔21进入载冷剂管41，再进入载冷剂中间腔31，然后经载冷剂螺旋管42流入载冷剂出去腔22后流出。
本发明结合了两种蒸发器的优势，提高了能效比(COP值)，并且回油方便，无须配置油分离器及回油系统，对油位控制口也无要求，油可以直接从出气口回到压缩机中，运转安全可靠。
本发明不仅可以运作于大机组设备也可适用于小冷量机组及风冷热泵机组，安全可靠、制作方便、能效比高、节约能源。
Claims (2)
1.壳管蒸发器，包括载冷剂管、设置有制冷剂进管和制冷剂出管的制冷剂壳体；载冷剂管从制冷剂壳体内下部的沸腾区穿过；制冷剂进管与沸腾区相通，其特征是：在干蒸发区内设置有套管，载冷剂管从套管内穿过，套管与从其内穿过的载冷剂管之间有间隙，制冷剂出管与套管中部管壁相通；在制冷剂壳体的两端分别连接有左端盖和右端盖，左端盖内具有载冷剂进入腔和载冷剂出去腔，右端盖内具有载冷剂中间腔，从沸腾区穿过的载冷剂管两端分别与载冷剂进入腔和载冷剂中间腔相通，从套管内穿过的载冷剂管两端分别与载冷剂中间腔和载冷剂出去腔相通；干蒸发区内的制冷剂仅通过套管与载冷剂管之间的间隙流至制冷剂出管。
2.根据权利要求1所述的壳管蒸发器，其特征是：所述载冷剂管为螺旋管。
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