CN101738015B - 定向流高效冷凝器装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定向流高效冷凝器装置及使用方法。目前通常采用的冷凝器，体积大，能效低。本发明的技术方案是在圆筒内将高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物作定向流分布，使热交换过程更充分，它由圆筒、进气管、垂直气道分隔板、水平气道分隔板、冷凝管束、支承板、制冷剂液态出口、管板和载冷剂进出口组成，本发明的有益效果是，采用了气道分隔板装置来实现定向流分布，是一种结构简单，制作容易，加工成本低的技术。制冷剂和冷冻油混合物的相变过程更完善，热交换过程更充分。比现有冷凝器的热能效提高了8-12％，而且整个冷凝器体积可以减小，既经济又节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器装置，特别是一种制冷空调系统的冷凝器装置及使用方法。
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。其中冷凝器对整个制冷空调的能效起着关键的核心作用。
在制冷空调系统中，目前通常采用的冷凝器，体积大，能效低，热交换过程不充分，过冷效果不明显。
发明内容
近来，节能产品将是市场发展的方向。因此，在制冷空调系统中有必要对冷凝器进行重新设计和整合来优化结构以提高能效。提供一种在制冷空调系统中使用的定向流高效冷凝器装置是本发明的目的所在。本发明的技术方案是：在圆筒内将高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物从第一气液流道到第二气液流道再到第三气液流道的气道定向流分布，使热交换过程更充分，气相制冷剂逐级冷凝成液态，有效提高了冷凝器的热能效，过冷效果更明显。本发明的技术方案通过如下的技术措施来具体实现的，在制冷空调系统中使用的一种定向流高效冷凝器装置，其特征在于它由圆筒、进气管、垂直气道分隔板、水平气道分隔板、冷凝管束、支承板、制冷剂液态出口、管板、载冷剂进出口、第一气液流道、第二气液流道和第三气液流道组成，其中：一块宽度等于圆筒内半径的垂直气道分隔板垂直焊接在另一块宽度为圆筒内直径的水平气道分隔板的中间，组合的两块气道分隔板沿长度方向安装在横置的钢制圆筒的中间，两块气道分隔板的三条长侧边与圆筒内侧壁焊接固定，使圆筒内形成第一气液流道、第二气液流道和第三气液流道三个相对关联的气液流道(见附图1)。阵列式冷凝管束按正三角形排列分别布置在圆筒内的三个气液流道中，其中第一气液流道与圆筒上部的进气管联接相通；第三气液流道为一个液相腔，并兼用过冷腔，与圆筒下部的制冷剂液态出口联接相通。分隔第一气液流道和第二气液流道的垂直气道分隔板轴向端部的一端(或两端)留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管的通径的5-6倍，使气相制冷剂在两个气液流道中，定向沿着冷凝管束的长度方向均匀分布，热交换过程更充分。分隔第二气液流道和第三气液流道的水平气道分隔板轴向端部的一端(或两端)留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管的通径的5-6倍，使气相制冷剂在两个气液流道中，定向沿着冷凝管束的长度方向均匀分布，热交换过程更充分。冷凝管束与两端管板胀接固定，中间用支承板支撑，载冷剂进出口分别设置在圆筒的同一端，或者分别设置在圆筒的左、右两端。
本发明定向流高效冷凝器装置的使用方法是：高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物由进气管分别先后进入圆筒中第一气液流道和第二气液流道两个气液流道中，并以定向的流速均匀地分配在冷凝管束上，经过载冷剂热交换后，使气相制冷剂和冷冻油混合物逐级冷凝成液态，相变过程更完善，热交换过程更充分，有效提高了冷凝器的热能效。部分残余的制冷剂和冷冻油气相混合物定向由水平气道分隔板端部的通道进入圆筒中的第三气液流道，经过冷凝管束内载冷剂热交换后充分液化，部分液态制冷剂和冷冻油进一步得到过冷，并通过圆筒下部的制冷剂液态出口进入膨胀装置。
本发明的有益效果是，这种定向流高效冷凝器在圆筒内采用了气道分隔板装置来实现定向流分布，是一种结构简单，制作容易，加工成本低。制冷剂和冷冻油混合物的相变过程更完善，热交换过程更充分。有效提高了冷凝器的热能效，过冷效果更明显。比现有冷凝器的热能效提高了8-12％，而且整个冷凝器体积可以减小，既经济又节能。
附图说明
图1、本发明定向流高效冷凝器装置实施例的径向剖面结构示意图。
图2、本发明定向流高效冷凝器装置实施例的轴向剖面结构示意图。
附图中各图例标记分别表示如下的意义：
1----圆筒、 2----进气管、 31----垂直气道分隔板、
32----水平气道分隔板、4----冷凝管束、 5----支承板、
6----制冷剂液态出口、 7----管板、 8----载冷剂进出口、
a----第一气液流道、 b----第二气液流道、c----第三气液流道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
本实施例是应用在热负荷量为550kW，型号为ELNR470H制冷空调系统中使用的定向流高效冷凝器装置，它由圆筒1、进气管2、垂直气道分隔板31、水平气道分隔板32、冷凝管束4、支承板5、制冷剂液态出口6、管板7、载冷剂进出口8、第一气液流道a、第二气液流道b和第三气液流道c组成，各零部件按附图1、2给出的结构安装起来，其中：圆筒1的外径为Φ362mm，长度为2400mm，采用钢板卷制而成；一块宽度等于圆筒内半径的垂直气道分隔板31垂直焊接在另一块宽度为圆筒1内直径的水平气道分隔板32的中间，组合的两块气道分隔板沿长度方向安装在横置的钢制圆筒1的中间，两块气道分隔板的三条长侧边与圆筒1内侧壁焊接固定，使圆筒1内形成第一气液流道a、第二气液流道b和第三气液流道c三个相对关联的气液流道(见附图1)。阵列式冷凝管束4按正三角形排列分别布置在圆筒1内的三个气液流道中，圆筒1中间的上方为二个气液流道，其中第一气液流道a与圆筒1上部的外径为Φ76mm进气管2联接相通；圆筒1下方的第三气液流道c兼用过冷腔，与圆筒1下部的外径为Φ38mm制冷剂液态出口6联接相通。分隔第一气液流道a和第二气液流道b的垂直气道分隔板31轴向端部的一端留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管2的通径的5倍，使气相制冷剂在两个气液流道中，沿着冷凝管束4的长度方向均匀分布，热交换过程更充分。分隔第二气液流道b和第三气液流道c的水平气道分隔板32轴向端部的一端留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管2的通径的5倍，使气相制冷剂在两个气液流道中，沿着冷凝管束4的长度方向均匀分布，热交换过程更充分。冷凝管束4与两端管板7胀接固定，中间用支承板5支撑，载冷剂进出口8分别设置在圆筒1的同一端。
本实施例的使用方法是：高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物由进气管2分别先后进入圆筒1中第一气液流道a和第二气液流道b两个气液流道中，并以定向的流速均匀地分配在冷凝管束4上，经过载冷剂热交换后，使气相制冷剂和冷冻油混合物逐级冷凝成液态，相变过程更完善，热交换过程更充分，有效提高了冷凝器的热能效。部分残余的制冷剂和冷冻油气相混合物定向由水平气道分隔板32端部的通道进入圆筒1中的第三气液流道c，经过冷凝管束4内载冷剂热交换后充分液化，部分液态制冷剂和冷冻油进一步得到过冷，并通过圆筒1下部的外径为Φ38mm制冷剂液态出口6进入膨胀装置。本实施例比现有冷凝器的热能效提高了8-12％，既经济又节能。
Claims (4)
1.在制冷空调系统中使用的一种定向流高效冷凝器装置，其特征在于它由圆筒、进气管、垂直气道分隔板、水平气道分隔板、冷凝管束、支承板、制冷剂液态出口、管板、载冷剂进出口、第一气液流道、第二气液流道和第三气液流道组成，其中：一块宽度等于圆筒内半径的垂直气道分隔板垂直焊接在另一块宽度为圆筒内直径的水平气道分隔板的中间，组合的两块气道分隔板沿长度方向安装在横置的钢制圆筒的中间，两块气道分隔板的三条长侧边与圆筒内侧壁焊接固定，使圆筒内形成第一气液流道、第二气液流道和第三气液流道三个相对关联的气液流道；阵列式冷凝管束按正三角形排列分别布置在圆筒内的三个气液流道中，其中第一气液流道与圆筒上部的进气管联接相通；第三气液流道为一个液相腔，并兼用过冷腔，与圆筒下部的制冷剂液态出口联接相通；分隔第一气液流道和第二气液流道的垂直气道分隔板轴向端部的一端留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管的通径的5-6倍；分隔第二气液流道和第三气液流道的水平气道分隔板轴向端部的一端留出气相制冷剂通道，此通道的流通截面积为进气管的通径的5-6倍；冷凝管束与两端管板胀接固定，中间用支承板支撑，载冷剂进出口分别设置在圆筒的同一端，或者分设置在圆筒的左、右两端。
2.根据权利要求1所述的一种定向流高效冷凝器装置，其特征在于所述的分隔第一气液流道和第二气液流道的垂直气道分隔板轴向端部留出气相制冷剂通道是一端，或者是两端。
3.根据权利要求1所述的一种定向流高效冷凝器装置，其特征在于所述的分隔第二气液流道和第三气液流道的水平气道分隔板轴向端部留出气相制冷剂通道是一端，或者是两端。
4.一种如权利要求1所述定向流高效冷凝器装置的使用方法，其特征在于高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物由进气管分别先后进入圆筒中第一气液流道和第二气液流道两个气液流道中，并以定向的流速均匀地分配在冷凝管束上，经过载冷剂热交换后，使气相制冷剂和冷冻油混合物逐级冷凝成液态，相变过程更完善，热交换过程更充分，有效提高了冷凝器的热能效；部分残余的制冷剂和冷冻油气相混合物定向由水平气道分隔板端部的通道进入圆筒中的第三气液流道，经过冷凝管束内载冷剂热交换后充分液化，部分液态制冷剂和冷冻油进一步得到过冷，并通过圆筒下部的制冷剂液态出口进入膨胀装置。
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