CN102052803B

CN102052803B - 集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法

Info

Publication number: CN102052803B
Application number: CN2010105864929A
Authority: CN
Inventors: 邹顺达; 冯国明
Original assignee: SHANGHAI HUANQIU REFRIGERATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI HUANQIU REFRIGERATION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: CN102052803A

Abstract

本发明涉及一种集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法。目前通用技术是采用单独的冷凝器和满液式蒸发器，本发明的技术方案是要将冷凝器和满液式蒸发器组合在同一圆筒内。它由圆筒、进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双层分隔板、进液管、分液器、蒸发管束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和蒸发侧管板组成，本发明的有益效果是，将单独的冷凝器和满液式蒸发器两个换热器装置整合在同一个圆筒内，是一种结构紧凑，节省了20％的管路、阀件和原材料。降低10％压力降，减少泄漏点，总体提高8-10％能效，既经济又节能。

Description

集成冷凝满液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集成冷凝满液式蒸发器装置及使用方法。

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。其中冷凝器和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，目前通用技术是采用单独的冷凝器和满液式蒸发器，整体结构松散，制造成本高，不经济，不节能；阀件设置较多，漏点增多，制冷剂泄漏严重，污染环境；管路系统复杂，压降增大，导致能效降低；过冷和过热效果不明显。

发明内容

节能和环保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和满液式蒸发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集成冷凝满液式蒸发器装置是本发明的目的所在。本发明的技术方案是：是要在同一圆筒内将高压过热的制冷剂和冷冻油气相混合物，气相制冷剂直接冷凝成过冷液态；要在同一圆筒内将液态制冷剂完全蒸发成过热气态；同时实现制冷和制热及有效回油的过程。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集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于它由圆筒、进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双层分隔板、进液管、分液器、蒸发管束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和蒸发侧管板组成，其中：二块宽度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向垂直安装在横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，双层分隔板之间的间距为20mm-60mm，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并密封固定，使圆筒内形成左右侧二个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧为蒸发腔(见附图1)。阵列式冷凝管束和蒸发管束按正三角形排列分别布置在圆筒内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒上部的进气管联接相通，冷凝腔的底部设置制冷剂液态出口；截面为梯形的分液器沿长度方向安装在圆筒内右侧的下方，并与穿过圆筒右侧底部的进液管联接相通，形成一个相对封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒的长度短10-20％，在分液器梯形上平面和一侧斜面上均布有多个导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管通径的2-3倍，使制冷剂沿着圆筒右侧的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束上，截面为梯形的吸气分配器安装在圆筒内右侧的上方，并与穿过圆筒的上方的出气管联接相通，吸气分配器的长度与圆筒的长度相同，吸气分配器与蒸发管束之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器的梯形两斜面上均匀分布有多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管的通径5-7倍，为的是使气化后的制冷剂以较低的流速由吸气分配器均匀地进入出气管，回油低接口和回油高接口设置在圆筒内右侧的液面浮油层内，使圆筒内右侧的液面浮油层无论是高还是低都能及时有效回油；冷凝管束和蒸发管束分别与两端半圆形冷凝侧管板和蒸发侧管板胀接固定，中间用冷凝侧支承板和蒸发侧支承板支撑；冷凝侧载冷剂进出口分别设置在圆筒左侧的同一端或左、右两端，蒸发侧载冷剂进出口分别设置在圆筒右侧的同一端或左、右两端。

本发明集成冷凝满液式蒸发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进入圆筒左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均匀地分配在冷凝管束上，经过冷凝侧载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油混合物直接冷凝成过冷液态，并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口进入膨胀阀节流，节流后的低压气液制冷剂混合物由进液管进入圆筒右侧的分液器，并以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束的外表面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进入相变气化空间充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器上的气流孔均匀地流向出气管并进入压缩机，冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口通过高压引射进入压缩机。

本发明的装置中所述的二块宽度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向或者是水平安装在横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，双层分隔板间距为20mm-60mm，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并密封固定，使圆筒内形成上下部二个独立的换热器腔，上部为冷凝腔、下部为蒸发腔。

本发明的有益效果是，集成冷凝满液式蒸发器装置将单独的冷凝器和满液式蒸发器两个换热器设备装置整合在同一个圆筒内，以一台换热器设备取代原来二台换热器设备，整体结构紧凑，体积减小，节省了20％的管路、阀件和原材料。从而可以降低10％压力降，减少泄漏点，过冷效果更明显，总体提高8-10％能效。

附图说明

图1、本发明集成冷凝满液式蒸发器装置实施例的径向剖面结构示意图。

图2、本发明集成冷凝满液式蒸发器装置实施例的水平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、 3----冷凝管束、

4----冷凝侧支承板、 5----制冷剂液态出口、 6----冷凝侧管板、

7----冷凝侧载冷剂进出口、 8----双层分隔板、 9----进液管、

10----分液器、 11---蒸发管束、 12----蒸发侧支承板、

13----回油低接口、 14----回油高接口， 15----吸气分配器、

16----出气管、 17----蒸发侧载冷剂进出口，18----蒸发侧管板、

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：

本实施例是一种应用在热负荷量为610kW、制冷量为510kW，型号是ELNRMZ470H制冷空调系统中使用的集成冷凝满液式蒸发器装置，它由圆筒1、进气管2、冷凝管束3、冷凝侧支承板4、制冷剂液态出口5、冷凝侧管板6、冷凝侧载冷剂进出口7、双层分隔板8、进液管9、分液器10、蒸发管束11、蒸发侧支承板12、回油低接口13、回油高接口14、吸气分配器15、出气管16、蒸发侧载冷剂进出口17和蒸发侧管板18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Φ516mm，长度为3000mm，采用钢板卷制而成；二块宽度稍小于圆筒1内直径的垂直双层分隔板8沿长度方向安装在横置的钢制圆筒1的中间，双层分隔板8之间间距为40mm，用数条筋板焊接固定，双层分隔板8的四条长侧边与圆筒1内侧壁焊接并密封固定，使圆筒1内形成左右侧二个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧为蒸发腔(见附图1)。阵列式冷凝管束3和蒸发管束11按正三角形排列分别布置在圆筒1内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒1上部的外径为Φ76mm进气管2联接相通，冷凝腔的底部设置外径为Φ38mm制冷剂液态出口5；截面为梯形的分液器10沿长度方向安装在圆筒1内右侧的下方，并与穿过圆筒1右侧底部的外径为Φ38mm进液管9联接相通，形成一个相对封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒1的长度短300mm，在分液器10梯形上平面和一侧斜面上均布有多个导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管9通径的2.5倍，使制冷剂沿着圆筒1右侧的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束11上，截面为梯形的吸气分配器15安装在圆筒1内右侧的上方，并与穿过圆筒1的上方的外径为Φ89mm出气管16联接相通，吸气分配器15的长度与圆筒的长度相同，吸气分配器15与蒸发管束11之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器15的梯形两斜面上均匀分布有多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管16的通径6倍，为的是使气化后的制冷剂以较低的流速由吸气分配器15均匀地进入出气管16，回油低接口13和回油高接口14设置在圆筒1内右侧的液面浮油层内，使圆筒1内右侧的液面浮油层无论是高还是低都能及时有效回油；冷凝管束3和蒸发管束11分别与两端半圆形冷凝侧管板6和蒸发侧管板18胀接固定，中间用冷凝侧和蒸发侧支承板4和12支撑；冷凝侧载冷剂进出口7分别设置在圆筒1左侧左、右两端，蒸发侧载冷剂进出口17分别设置在圆筒1右侧左、右两端。

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进入圆筒1左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均匀地分配在冷凝管束3上，经过冷凝侧载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油混合物直接冷凝成过冷液态，并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口5进入膨胀阀节流，节流后的低压气液制冷剂混合物由进液管9进入圆筒1右侧的分液器10，并以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束11的外表面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进入相变气化空间充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器15上的气流孔均匀地流向出气管16并进入压缩机，冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口13和14通过高压引射进入压缩机。

本实施例整体结构紧凑，体积减小，节省了20％的管路、阀件和原材料。降低10％压力降，减少泄漏点，总体提高8-10％能效。

Claims

1.在制冷空调系统中使用的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于它由圆筒、进气管、冷凝管束、冷凝侧支承板、制冷剂液态出口、冷凝侧管板、冷凝侧载冷剂进出口、双层分隔板、进液管、分液器、蒸发管束、蒸发侧支承板、回油低接口、回油高接口、吸气分配器、出气管、蒸发侧载冷剂进出口和蒸发侧管板组成，其中：二块宽度稍小于圆筒内直径的双层分隔板沿长度方向垂直安装在横置的钢制圆筒的中间，双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，双层分隔板的四条长侧边与圆筒内侧壁焊接并密封固定，使圆筒内形成左右侧二个独立的换热器腔，左侧为冷凝腔、右侧为蒸发腔；阵列式冷凝管束和蒸发管束按正三角形排列分别布置在圆筒内的二个独立的换热器腔中，其中左侧的冷凝腔与圆筒上部的进气管联接相通，冷凝腔的底部设置制冷剂液态出口；截面为梯形的分液器沿长度方向安装在圆筒内右侧的下方，并与穿过圆筒右侧底部的进液管联接相通，形成一个相对封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒的长度短，在分液器梯形上平面和一侧斜面上均布有多个导向孔，这些导向孔截面之和应大于进液管通径，使制冷剂沿着圆筒右侧的长度和宽度方向以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束上，截面为梯形的吸气分配器安装在圆筒内右侧的上方，并与穿过圆筒的上方的出气管联接相通，吸气分配器的长度与圆筒的长度相同，吸气分配器与蒸发管束之间留有适当的相变气化空间；吸气分配器的梯形两斜面上均匀分布有多个气流孔，这些气流孔的截面之和应大于出气管的通径，为的是使气化后的制冷剂以较低的流速由吸气分配器均匀地进入出气管，回油低接口和回油高接口设置在圆筒内右侧的液面浮油层内，使圆筒内右侧的液面浮油层无论是高还是低都能及时有效回油；冷凝管束和蒸发管束分别与两端半圆形冷凝侧管板和蒸发侧管板胀接固定，中间用冷凝侧和蒸发侧支承板支撑；冷凝侧载冷剂进出口分别设置在圆筒左侧的同一端或两端，蒸发侧载冷剂进出口分别设置在圆筒右侧的同一端或两端。

2.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的双层分隔板之间用数条筋板焊接固定，间距为20mm-40mm。

3.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的截面为梯形的分液器沿长度方向安装在圆筒内右侧的下方，并与穿过圆筒右侧底部的进液管联接相通，形成一个相对封闭的分液腔，该分液腔的长度比圆筒的长度短10-20％。

4.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的分液器上的导向孔，这些导向孔截面之和应是进液管通径的2-3倍。

5.根据权利要求1所述的一种集成冷凝满液式蒸发器装置，其特征在于所述的吸气分配器上的多个气流孔，这些气流孔的截面之和应是出气管通径的5-7倍。

6.一种引用权利要求1-5之一所述的集成冷凝满液式蒸发器装置的使用方法，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进入圆筒左侧的冷凝腔中，气相制冷剂以恒定的流速均匀地分配在冷凝管束上，经过冷凝侧载冷剂热交换及蒸发腔的过冷作用，使气相制冷剂和冷冻油混合物直接冷凝成过冷液态，并通过冷凝腔底部的制冷剂液态出口进入膨胀阀节流，节流后的低压气液制冷剂混合物由进液管进入圆筒右侧的分液器，并以恒定的流速均匀地分配在蒸发管束的外表面上，经过蒸发侧载冷剂热交换及冷凝腔的过热作用，使气液制冷剂进入相变气化空间充分气化，气化后的制冷剂由吸气分配器上的气流孔均匀地流向出气管并进入压缩机，冷冻油则在沸腾的过程中形成液面浮油层，由回油接口通过高压引射进入压缩机。