CN102022870A - 一种提高螺杆机组过冷度的方法及采用该方法的螺杆机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高螺杆机组过冷度的方法及采用该方法的螺杆机组，在第一冷凝器的进水管处分支出一旁通管路，旁通管路的另一端直接接入第二冷凝器，本发明将低温冷却水在进入第一冷凝器换热之前，旁通了一定流量的低温冷却水直接进入到第二冷凝器中，增大第二冷凝器中冷却水与制冷剂的温度差，使第二冷凝器的过冷度增大，进而提高了整个螺杆机组的能效比。

Description

一种提高螺杆机组过冷度的方法及采用该方法的螺杆机组

技术领域

本发明涉及一种螺杆机组，特别涉及一种提高螺杆机组过冷度的方法及采用该方法的螺杆机组，属于制冷空调技术领域。

背景技术

随着社会的发展和能源的消耗，人们对于节能和环保的重要性的认识也越来越深刻，高能效的空调装置也是节能环保的一个重要方面，影响空调系统能效比的因素有很多，其中有一点与冷凝后的制冷剂过冷度有关，在相同的运行工况下，制冷剂过冷度越大能力越大，空调系统的能效比就越高。

对于大型制冷空调系统，一般使用水冷螺杆机组，螺杆机组主要由螺杆压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等部件通过管路连接组成，其中，冷凝器一般采用壳管式冷凝器，为了提高冷凝器的换热效率，冷凝器多采用逆流的方式，即制冷剂从冷凝器的上方进入，从下方流出，而冷却水则从冷凝器的下方进入，从上方流出。

现有的壳管式冷凝器，一般只有冷凝管部分，制冷剂的冷凝和过冷都要靠冷凝管来实现，或者过冷需要靠经济器来实现，这样过冷效果较差，能力较低，较好的方法是在壳管式冷凝器中内置过冷器，如专利号为200920169703.1的中国专利“卧式壳管式冷凝器内置过冷器结构”中所述，将冷凝器分为两个部分，上部分冷凝，下部分过冷，中间用隔板隔开，制冷剂仅从冷凝器的两端留出的合适空间流至下部的过冷器中，隔板下设置多个折流隔板，制冷剂在过冷器中通过不断的折流而达到更好的过冷效果，这种冷凝器结构与传统的壳管式冷凝器相比，有了较好的过冷度，能力也有一定的提升。

在使用两套螺杆机组的空调系统中，两个冷凝器的冷却水系统是相互串联的，如图1所示，第一冷凝器1上设置有第一进水管2和第一出水管3，其中，第一进水管2在下部，第一出水管3在上部，同样地，第二冷凝器4上设置有第二进水管5和第二出水管6，其中，第二进水管5在下部，第二出水管6在上部。冷却水从主管道经过第一冷凝器1下部的第一进水管2进入第一冷凝器1，与第一冷凝器1内的制冷剂热交换后，从第一冷凝器1上部的第一出水管3流出，再经过第二冷凝器4下部的第二进水管5进入第二冷凝器4，与第二冷凝器4内的制冷剂热交换后，从第二冷凝器4上部的第二出水管6流出。

低温冷却水在依次流经第一冷凝器1和第二冷凝器4的过程中，冷却水在冷凝器中与压缩机排出的高温制冷剂进行热交换，随着热交换的进行，冷却水温度会逐渐升高，当冷却水进入第二冷凝器4中，对制冷剂进行冷却和过冷时，由于冷却水温度升高，冷却水与制冷剂之间的温差减小，此时，已经不能达到第一冷凝器1的过冷度，相对第一冷凝器1，过冷效果，换热能力都会有大幅度降低，从而影响了整个机组的能力和能效。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种提高螺杆机组过冷度的方法，以最大限度地增大第二冷凝器的过冷度，从而提高整螺杆机组的能效比。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种采用了上述方法的螺杆机组。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种提高螺杆机组过冷度的方法，是将低温冷却水在进入第一冷凝器换热之前，旁通一定流量的低温冷却水进入到第二冷凝器中，增大第二冷凝器中冷却水与制冷剂的温度差，进而增大螺杆机组的过冷度。

优选地，将第二冷凝器中内置过冷器的一部分或全部换热管隔开，所述旁通到第二冷凝器的低温冷却水直接进入该隔开后的内置过冷器中。

一种采用上述方法的螺杆机组，包括两套螺杆机组，每套螺杆机组至少由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成，其中两个冷凝器的冷却水管路串联连接，第一冷凝器的进水管连接冷却水主管道，第一冷凝器的出水管与第二冷凝器的进水管连接，在所述第一冷凝器的进水管上连通一旁通管路，所述旁通管路的另一端连通于所述第二冷凝器的进水端。

优选地，在每个冷凝器内设置有多根换热管，在冷凝器的端部设置有水分配器，在所述水分配器中用第一隔板隔成下部的进水腔和上部的出水腔，所述进水腔连接进水管，所述出水腔连接出水管，每个冷凝器内置过冷器，所述旁通管路连接于所述第二冷凝器端部水分配器的进水腔。

在所述第二冷凝器水分配器的进水腔中用第二隔板将所述第二冷凝器内置过冷器的一部分或全部换热管隔开，形成独立的过冷水腔，所述旁通管路与该独立的过冷水腔连通。

所述第二隔板的断面与第二冷凝器端部的管板贴合，所述第二隔板的侧面与水分配器内壁形状相吻合并焊接固定在水分配器的内壁上。

所述第二隔板的断面形状呈“L”型、或呈“一”字型、或呈“U”型。

所述内置过冷器包括一过冷器隔板、多个折流板及多根换热管，所述过冷器隔板固定于冷凝器筒体上，所述过冷器隔板的两侧与冷凝器筒体之间留有制冷剂流通通道，所述折流板分为多个前折流板和多个后折流板，所述前折流板和后折流板相互交错设置在所述过冷器隔板和冷凝器底部筒体之间，所述换热管穿设于所述折流板中。

所述前折流板和后折流板相互等间距交错设置。

所述前折流板和后折流板的上端面与所述过冷器隔板相贴合，所述前折流板和后折流板的下端面具有与冷凝器底部筒体相同的形状并与筒体相贴合。

综上内容，本发明所述的一种提高螺杆机组过冷度的方法及采用该方法的螺杆机组，通过旁通一定流量的温度较低的冷却水直接到第二冷凝器的过冷器，增大了第二冷凝器中冷却水与与制冷剂的温度差，使第二冷凝器的过冷度增大，进而提高了整个螺杆机组的能效比。

附图说明

图1现有技术中两个冷凝器冷却水管道连接示意图；

图2本发明第一冷凝器结构示意图；

图3本发明第一冷凝器内置过冷器结构示意图；

图4本发明冷凝器制冷剂流向示意图；

图5本发明内置过冷器结构示意图；

图6本发明内置过冷器中折流板结构示意图；

图7本发明两个冷凝器冷却水管道连接示意图

图8图8的A向视图

图9本发明第二冷凝器的水分配器结构示意图；

图10本发明第二冷凝器的结构示意图。

如图1至图10所示，第一冷凝器1，第一进水管2，第一出水管3，第二冷凝器4，第二进水管5，第二出水管6，筒体7，进气管8，出液管9，换热管10，进水换热管10a，出水换热管10b，第一水分配器11，混合腔12，第一隔板13，第一进水腔14，第二出水腔15，管板16，管板17，第一过冷器18，过冷器隔板19，折流板20，前折流板20a，后折流板20b，拉杆21，旁通管路22，第二隔板23，过冷水腔24，第二水分配器25，第二进水腔26，第二出水腔27，第二过冷器28，法兰29。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本实施例所述的水冷螺杆机组，由两套相对独立的螺杆机组组成，每套机组至少由螺杆压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等部件组成，各部件之间通过管路连接，其中，两套机组中冷凝器的冷却水管路相互串联连接。

第一冷凝器1和第二冷凝器4均为壳管式冷凝器，结构完全相同，以其中的第一冷凝器1为例。如图2所示，第一冷凝器1包括有一个筒体7，在筒体7的上方设置有制冷剂进气管8，筒体7的下方设置有制冷剂的出液管9，筒体1内部设置有多根平行排列的换热管10，换热管10分成两束，下部的为进水的换热管10a，上部的为出水的换热管10b，所有换热管10两端的开口均开在第一冷凝器1两端的管板16和17上。如图3所示，在进水的换热管10a中分隔出最底部的几根换热管做为第一过冷器18。

第一冷凝器1的一端为第一水分配器11，另一端为混合腔12，第一水分配器11和混合腔12均由封头或管箱等带腔部件组成。第一水分配器11通过法兰29与管板16密封固定连接，混合腔12通过法兰29与管板17密封固定连接，第一水分配器11中用第一隔板13分成完全独立的第一进水腔14和第一出水腔15，进水的换热管10a及第一过冷器18换热管的端部全部与第一进水腔14连通，出水的换热管10b的端部全部与第一出水腔15连通，在第一进水腔14上连通有第一进水管2，在第一出水腔15上连通有第一出水管3。

第一进水管2连接冷却水主管道，冷却水经过第一进水管2进入到第一水分配器11的第一进水腔14内，分别流过进水换热管10a及第一过冷器18至另一端的混合腔12内汇合，再向上折返进入出水换热管10b中，最后，经过换热后的冷却水流入第一出水腔15，进而从第一出水管3流出。

制冷剂从第一冷凝器1上方的进气管8进入，从下方的出液管9流出，而冷却水则从第一冷凝器1的下方进入，从上方流出，这种制冷剂与冷却水之间的逆流方式，有利于提高冷凝器的换热效率，也有利于提高制冷剂的过冷度。

如图4所示，第一过冷器18用过冷器隔板19与第一冷凝器1上方的换热管10隔开，过冷器隔板19的两端流有制冷剂流通通道，过冷器隔板19的下方设置有多个折流板20。

如图5所示，折流板20分为前折流板20a和后折流板20b，前折流板20a和后折流板20b相互交错设置在第一过冷器18的前后两侧，而且前折流板20a和后折流板20b之间相互等间距设置。如图6所示，前折流板20a和后折流板20b的上端面与过冷器隔板19相贴合，前折流板20a和后折流板20b的下端面具有与第一冷凝器1筒体7底部相同的形状并与筒体7相贴合，前折流板20a和后折流板20b均焊接固定在第一冷凝器1的筒体7上。前折流板20a和后折流板20b的上端面与过冷器隔板19相贴合，下端面与冷凝器筒体7相固定，这样固定更为牢固，而且可以对过冷器隔板19起到进一步的支撑作用。

第一过冷器18的换热管穿过所有前折流板20a和后折流板20b，而且相邻的换热管之间的间距相同，这样有利于制冷剂与各换热管之间均匀地进行热交换。在第一过冷器18内还设置有多个拉杆21，拉杆21的两端用螺母与多个前折流板20a和后折流板20b固定连接，拉杆21的设置可以使多个前折流板20a和后折流板20b之间连接得更为牢固。

图4中箭头所示的为制冷剂的流动方向，制冷剂与换热管10进行换热后通过过冷器隔板19两侧的制冷剂流通通道进入下方的第一过冷器18区域内。通过前折流板20a和后折流板20b的设置，改变了制冷剂在第一过冷器18内的流体流动方向，制冷剂在第一过冷器18中，由于前折流板20a和后折流板20b的限制，不断的折流，增加了制冷剂与低温冷却水的换热时间和距离，提高了换热系数，进一步增大了过冷度。

如图7和图8所示，第一冷凝器1和第二冷凝器4串联连接，第一进水管2连接冷却水主管道，第一出水管3与第二进水管5连接。低温冷却水从主管道经过第一冷凝器1下部的第一进水管2进入第一冷凝器1，与第一冷凝器1内的制冷剂热交换后，从第一冷凝器1上部的第一出水管3流出，再经过第二冷凝器4下部的第二进水管5进入第二冷凝器4，与第二冷凝器4内的制冷剂热交换后，从第二冷凝器4上部的第二出水管6流出。

在第一冷凝器1下部的第一进水管2上分支出一旁通管路22，旁通管路22的另一端连通于第二冷凝器4端部的第二水分配器25的第二进水腔26。

如图9和图10所示，为保证旁通过来的低温冷却水能直接进入第二冷凝器4内置的第二过冷器28中，以最大限度地增大第二冷凝器4的过冷度，在第二水分配器25的第二进水腔26内设置有第二隔板23，第二隔板23将第二冷凝器4中内置的第二过冷器28的一部分或全部换热管隔开，第二隔板23的断面与第二冷凝器4端部的管板16贴合，第二隔板23的侧面与第二水分配器25的内壁形状相吻合，并焊接固定在第二水分配器25的内壁上。在第二隔板23所包围的范围内形成一个独立的封闭的过冷水腔24，旁通管路22与该过冷水腔24连通。本实施例中，将一部分第二过冷器28的换热管隔开，第二隔板23的断面大致呈L型，当然也可以呈一字型或U型。

增加旁通管路22后，冷却水的流向为，低温冷却水从第一冷凝器1的第一进水管2进入，然后分成两部分，一部分旁通到第二冷凝器4的第二过冷器28，一部分经过第一冷凝器1进行换热，对第一冷凝器1内的制冷剂进行冷凝和过冷，再有第一冷凝器1的第一出水管3出来进入第二冷凝器4的第二进水管5，和旁通的冷却水一起流经第二冷凝器4的下部，对第二冷凝器4内的制冷剂进行冷凝和过冷，在第二冷凝器4的另一端混合腔12汇合，在由第二冷凝器4的第二出水管6流出。

低温冷却水在进入第一冷凝器1换热之前，旁通一定流量的低温冷却水直接进入到第二冷凝器4内置的第二过冷器28中，增大第二冷凝器4中冷却水与制冷剂的温度差，进而最大限度的增大了过冷度，提高了整个机组的能效比。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种提高螺杆机组过冷度的方法，其特征在于：低温冷却水在进入第一冷凝器换热之前，旁通一定流量的低温冷却水进入到第二冷凝器中，增大第二冷凝器中冷却水与制冷剂的温度差，进而增大螺杆机组的过冷度。

2.根据权利要求1所述的提高螺杆机组过冷度的方法，其特征在于：将第二冷凝器中内置过冷器的一部分或全部换热管隔开，所述旁通到第二冷凝器的低温冷却水直接进入该隔开后的内置过冷器中。

3.一种采用如权利要求1所述方法的螺杆机组，包括两套螺杆机组，每套螺杆机组至少由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成，其中两个冷凝器的冷却水管路串联连接，第一冷凝器的进水管连接冷却水主管道，第一冷凝器的出水管与第二冷凝器的进水管连接，其特征在于：在所述第一冷凝器的进水管上连通一旁通管路，所述旁通管路的另一端连通于所述第二冷凝器的进水端。

4.根据权利要求3所述的螺杆机组，其特征在于：在每个冷凝器内设置有多根换热管，在冷凝器的端部设置有水分配器，在所述水分配器中用第一隔板隔成下部的进水腔和上部的出水腔，所述进水腔连接进水管，所述出水腔连接出水管，每个冷凝器内置过冷器，所述旁通管路连接于所述第二冷凝器端部水分配器的进水腔。

5.根据权利要求4所述的螺杆机组，其特征在于：在所述第二冷凝器水分配器的进水腔中用第二隔板将所述第二冷凝器内置过冷器的一部分或全部换热管隔开，形成独立的过冷水腔，所述旁通管路与该独立的过冷水腔连通。

6.根据权利要求5所述的螺杆机组，其特征在于：所述第二隔板的断面与第二冷凝器端部的管板贴合，所述第二隔板的侧面与水分配器内壁形状相吻合并焊接固定在水分配器的内壁上。

7.根据权利要求6所述的螺杆机组，其特征在于：所述第二隔板的断面形状呈“L”型、或呈“一”字型、或呈“U”型。

8.根据权利要求3所述的螺杆机组，其特征在于：所述内置过冷器包括一过冷器隔板、多个折流板及多根换热管，所述过冷器隔板固定于冷凝器筒体上，所述过冷器隔板的两侧与冷凝器筒体之间留有制冷剂流通通道，所述折流板分为多个前折流板和多个后折流板，所述前折流板和后折流板相互交错设置在所述过冷器隔板和冷凝器底部筒体之间，所述换热管穿设于所述折流板中。

9.根据权利要求8所述的螺杆机组，其特征在于：所述前折流板和后折流板相互等间距交错设置。

10.根据权利要求8所述的螺杆机组，其特征在于：所述前折流板和后折流板的上端面与所述过冷器隔板相贴合，所述前折流板和后折流板的下端面具有与冷凝器底部筒体相同的形状并与筒体相贴合。

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