CN102032825A - 用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器 - Google Patents

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申江
孙欢
刘兴华
侯其考
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Abstract

本发明公开了一种用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器，旨在提供一种能够减小换热管的换热面积，降低制冷剂的充灌量的用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器。该用于蒸发器的换热管包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔。本发明的换热管采用内喷流换热形式，通过喷流孔的高速流股喷射到热交换面上，产生紊流流动，增大了蒸发器的换热系数，可以极大地减小了换热管束的换热面积。同时，制冷剂只在换热管束的内管内流动，大大减小了制冷系统中制冷剂的充灌量，极大的解决了某些制冷剂工质尤其是可燃可爆性工质的应用限制。

Description

用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器
技术领域
本发明涉及蒸发器技术领域，更具体的说，是涉及一种用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器。
背景技术
蒸发器是制冷系统中的最重要的一种换热器。对制冷系统而言，它是从系统外吸热的换热器。蒸发器的作用是利用液态制冷剂在低压下沸腾，转变为蒸气并吸收被冷却物体或介质的热量，达到制冷目的。因此蒸发器是制冷系统中制取冷量和输出冷量的设备。在蒸汽压缩式制冷循环中，按被冷却介质不同，可分为风冷蒸发器和水冷蒸发器，而水冷蒸发器按被供液方式的不同又可分为满液式蒸发器、干式蒸发器和喷淋式蒸发器等形式。
满液式蒸发器中，液体制冷剂经过节流装置进入蒸发器，蒸发器内的液位保持一定。蒸发器内的传热管浸没在制冷剂液体中。吸热蒸发后的气液混合物中仍含有大量液体，从蒸发器内逸出的湿蒸气经气液分离后再回入压缩机。满液式蒸发器底部液态制冷剂压力较高，因而所对应的制冷剂饱和蒸汽温度也较高，致使传热温差减小，使得蒸发器传热性能下降。满液式蒸发器的另一个技术难点是回油较难且不稳定，由于润滑油与制冷剂互溶，使部分制冷剂回流到压缩机中，降低了制冷系统效率。
干式蒸发器则由热力膨胀阀或电子膨胀阀直接控制液体制冷剂进入蒸发器的管程，制冷剂液体在管内完全转变为气体，而被冷却的介质则在传热管外的管程中流动。干式蒸发器的蒸发管表面为部分液体润湿，故表面传热系数略低
喷淋蒸发器采用降膜式的蒸发方式。制冷剂通过蒸发器顶部的分配器喷淋到换热管束上，在换热管束上降膜向下流动，吸收管内介质热量而蒸发。喷淋蒸发器有一次性蒸发和多次蒸发两种形式。一次性蒸发器是指制冷剂在蒸发器中喷淋下来，经过足够多的蒸发换热管后全部蒸发掉。蒸发器底部只有少量有的液态制冷剂沉积下来，混合液中冷冻机油浓度较高。为使液态制冷剂得到充分换热蒸发而不在蒸发器底部以液态存在，蒸发器内换热管束要足够多，这样使得蒸发器体积显得过于庞大，单位面积换热效率也较低。多次喷淋蒸发器是指在蒸发器外再加一台循环泵，用来抽吸沉积在蒸发器底部的液态制冷剂送到分配器中循环喷淋。相对一次性蒸发式，它大大减小了蒸发器的体积。但由于外加一台循环泵意味着要增加更多的功耗，结构更为复杂。
传统形式的蒸汽压缩制冷循环，制冷剂在蒸发器内的蒸发过程必须保证在低压环境下，所以经过压缩冷凝后的高压制冷剂还需经过一个节流降压过程后再进入蒸发器，系统结构复杂。
在上述各种形式的蒸发器中，虽然各有特点，但大多无法解决制冷系统充灌量的问题。尤其是对于可燃可爆性的制冷剂工质，在实际应用中对工质的充灌量有严格规定，这就极大的限制了这些工质在某些大型制冷系统中的应用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够减小换热管的换热面积，减小蒸发器的体积，降低制冷系统制冷剂充灌量的用于蒸发器的换热管及其组成的蒸发器。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于蒸发器的换热管，其特征在于，包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔。
所述外管与内管同轴设置。
所述外管为光管或波纹管。
一种风冷喷流蒸发器，包括制冷剂分配器、多支换热管、集气管，其特征在于，所述换热管包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔，所述制冷剂分配器的出口分别与每只内管连接，制冷剂分配器一端的外管端部封闭，所述外管的另一端与集气管连接，集气管一端的每支内管端部封闭。
所述外管与内管同轴设置，内管直径最好为3～5mm，喷流孔直径最好为0.1～0.5mm。
所述外管为光管或波纹管。
一种水冷喷流蒸发器，包括水冷蒸发器外壳，所述水冷蒸发器外壳内安装有换热管，所述水冷蒸发器外壳上分别设置有制冷剂入口和制冷剂出口，其特征在于，所述换热管包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔，所述制冷剂入口与内管连接，制冷剂入口一端的外管端部封闭，所述制冷剂出口与外管另一端连接，制冷剂出口端的内管端部封闭。
所述外管与内管同轴设置，多个喷流孔沿内管管壁呈螺旋状。
所述外管为光管或波纹管。
本发明具有下述技术效果：
1、本发明的蒸发器采用内喷流换热形式，通过喷流孔的高速流股喷射到热交换面上，产生紊流流动，增大了蒸发器的换热系数，可以极大地减小了换热管束的换热面积，可以减小蒸发器的体积。
2、本发明的蒸发器采用喷流形式的换热形式，可以充分利用进入蒸发器的制冷剂的初始高压力，经小孔喷流后，将压力转化为喷流股的动力，利用喷流股的高喷速与冷媒进行热交换。这样一来，采用喷流蒸发器的制冷循环可以部分乃至完全省略传统蒸汽压缩制冷循环的节流降压过程，优化并简化制冷循环的结构形式。
3、本发明的蒸发器采用套管式的喷流换热形式，制冷剂只在换热管束的内管内流动，这就大大减小了制冷系统中制冷剂的充灌量。在相同工况下，采用本发明的蒸发器可比采用干式蒸发器的制冷系统的工质充灌量减少50％以上。工质充灌量的减少，极大的解决了某些制冷剂工质尤其是可燃可爆性工质的应用限制。
附图说明
图1为本发明用于蒸发器的换热管外管内套有单支内管的剖视图；
图2为本发明用于蒸发器的换热管外管内套有多支内管的剖视图；
图3为本发明风冷蒸发器的示意图；
图4为本发明水冷蒸发器的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明用于蒸发器的换热管包括外管1和至少一支内管2，图1为本发明用于蒸发器的换热管外管内套有单支内管的剖视图，图2为本发明用于蒸发器的换热管外管内套有多支内管的剖视图，所述外管1内部安装有至少一支内管2，内管2上设置有多个喷流孔3。外管与内管可以采用多种组合方式，喷流孔3可以有多种排列方式。所述外管为光管或波纹管等。内管直径最好为3～5mm，喷流孔直径最好为0.1～0.5mm。
外管与内管最好同轴设置，可以保证小孔的流注均匀的喷流在外管壁上，从而使制冷剂与被冷却介质换热均匀，提高换热效率。多个喷流孔沿内管管壁呈螺旋状。
图3为本发明风冷蒸发器的示意图，包括制冷剂分配器4、多支换热管5、集气管7，换热管的图参见图1和图2，所述换热管包括外管1和至少一支内管2，所述外管1内部安装有至少一支内管2，内管2上设置有多个喷流孔3，所述制冷剂分配器4的出口分别与每只内管2连接，制冷剂分配器一端的外管端部封闭，所述外管1的另一端与集气管7连接，集气管一端的每支内管端部封闭。
从冷凝器出来的高压制冷剂经节流后通过制冷剂分配器分路进入套管式换热管束的内管，制冷剂流经内管喷流孔处时，因管内外存在压差而喷流出来。喷流出来的制冷剂流股冲击外管内壁后，沿内壁降膜流动并与外管外侧的空气进行热交换。外管与内管夹层中的制冷剂吸收空气的热量而气化蒸发成气态制冷剂，气态制冷剂经集气管汇合后排往压缩机。
图4为本发明水冷蒸发器的示意图，包括水冷蒸发器外壳8，所述水冷蒸发器外壳8内安装有换热管9，所述水冷蒸发器外壳上分别设置有制冷剂入口10和制冷剂出口6，换热管的示意图如图1和图2所示，所述换热管包括外管1和至少一支内管2，所述外管1内部安装有至少一支内管2，内管2上设置有多个喷流孔3，所述制冷剂入口10与内管2连接，制冷剂入口一端的外管1端部封闭，所述制冷剂出口6与外管另一端连接，制冷剂出口端的内管端部封闭。
从冷凝器出来的高压制冷剂经节流后(在一定的工况下，也可以不节流。)通过制冷剂入口10进入换热管束的内管2，制冷剂流经内管喷流孔处时，因管内外存在压差而喷流出来。喷流出来的制冷剂流股冲击外管内壁后，沿内壁降膜流动并与外管外侧的冷媒水进行热交换。外管与内管夹层中的制冷剂吸收冷媒水的热量而气化蒸发成气态制冷剂，气态制冷剂经制冷剂出口6排往压缩机。冷媒水经冷媒水入口进入蒸发器内部，与蒸发器换热管束换热后经冷媒水出口排出蒸发器。

Claims (9)

1.一种用于蒸发器的换热管，其特征在于，包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔。
2.根据权利要求1所述的用于蒸发器的换热管，其特征在于，所述外管与内管同轴设置，内管直径为3～5mm，喷流孔直径为0.1～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的用于蒸发器的换热管，其特征在于，所述外管为光管或波纹管。
4.一种使用权利要求1所述换热管的风冷喷流蒸发器，包括制冷剂分配器、多支换热管、集气管，其特征在于，所述换热管包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔，所述制冷剂分配器的出口分别与每只内管连接，制冷剂分配器一端的外管端部封闭，所述外管的另一端与集气管连接，集气管一端的每支内管端部封闭。
5.根据权利要求1所述的风冷喷流蒸发器，其特征在于，所述外管与内管同轴设置，多个喷流孔沿内管管壁呈螺旋状。
6.根据权利要求1所述的风冷喷流蒸发器，其特征在于，所述外管为光管或波纹管。
7.一种使用权利要求1所述换热管的水冷喷流蒸发器，包括水冷蒸发器外壳，所述水冷蒸发器外壳内安装有换热管，所述水冷蒸发器外壳上分别设置有制冷剂入口和制冷剂出口，其特征在于，所述换热管包括外管和至少一支内管，所述外管内部安装有至少一支内管，内管上设置有多个喷流孔，所述制冷剂入口与内管连接，制冷剂入口一端的外管端部封闭，所述制冷剂出口与外管另一端连接，制冷剂出口端的内管端部封闭。
8.根据权利要求1所述的水冷喷流蒸发器，其特征在于，所述外管与内管同轴设置，多个喷流孔沿内管管壁呈螺旋状。
9.根据权利要求1所述的水冷喷流蒸发器，其特征在于，所述外管为光管或波纹管。
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