CN102095289B - 一种蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸发器，特别适用于冷水机组，解决了现有的满液式蒸发器制冷剂充灌量较大、制冷剂侧阻力过大和干式蒸发器换热系数较低的问题。该蒸发器采用分层布置，将换热管完全浸泡于每层托盘的制冷剂液体中，具有满液式蒸发器换热效率高的优点，同时由于其分层效果，没有换热管的空间不必储存太多制冷剂液体，所以大大减小了制冷剂的充灌量，停机时制冷剂侧压力也大大降低，而且其紧凑程度也较高，能够满足小温差或大功率要求的冷水机组需求。

Description

一种蒸发器
技术领域
本发明涉及一种蒸发器，特别涉及一种冷水机组的蒸发器。
背景技术
蒸发器作为冷水机组的一部分，与压缩机、节流阀、冷凝器及其它附属部件组成冷水机组的制冷循环系统，其主要工作过程是：低温低压的液体制冷剂在蒸发器中吸收冷媒水的热量后，转化成低温低压的气体，该气体被吸入压缩机并压缩成高温高压的气体，然后排入冷凝器，在冷凝器中向外界环境放出热量冷凝为高温高压的液体，然后经节流装置成为低温低压的液态制冷剂，再次进入蒸发器，完成一个制冷循环。蒸发器作为冷水机组的四大件之一，承担着主要的冷量交换任务，其换热性能的好坏直接影响的整个冷水机组的工作性能。目前，在国内的冷水机组中，蒸发器主要有满液式和干式两大类，满液式蒸发器管程流体为冷媒水，壳程流体为液态制冷剂，换热形式为液体通过管壁与液体换热，传热温度差仅为2℃，但满液式蒸发器的制冷剂侧阻力较大；而干式蒸发器管程流体为制冷剂，壳程流体为冷媒水，换热形式为液体通过管壁与气液混合物换热，传热温度差达5℃，满液式蒸发器比干式蒸发器和板式换热器传热效率更高，提高了能效比(COP值)。
另外，可根据换热管路的布置特性分为浸没式、降膜式、壳管式、板式和套管式。对于冷水机组，由于满液式蒸发器具有更高的换热性能，且制冷性能和工况十分稳定，已经受到越来越多的制冷设备制造商的青睐，但是由于其需要较大的充灌量，故在停机状态时，大量的制冷剂会积聚在蒸发器中，从环境吸热后蒸发，在蒸发器中形成极高的压力，这对于机组的安全设计和运行是极其不利的，另外，也增加了使用成本。
而干式蒸发器虽然避免了制冷系统充灌量过大的弊端，但会受到传热工况的极大影响，另外，制冷剂在换热管束内供液不易均匀，弓形折流板制造与装配比较麻烦，由于装配间隙的存在，载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生泄漏旁流，从而降低传热效果。
发明内容
本发明的目的在于克服干式蒸发器换热效率低，满液式蒸发器的制冷剂充灌量大以及制冷剂侧阻力较大的不足，提供了一种制冷剂和水进行热量交换的托盘式蒸发器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括上端开设有制冷剂入口和出口、下端设置有分液管和集液管入口的壳体，壳体内设置有若干层托盘，托盘内设置有与分液管及集液管相连通的换热盘管，托盘上开设有内沿和过液孔，所述的托盘的内沿略高于设置在托盘内的换热盘管，且托盘的外沿略高于内沿。
本发明各层托盘的过液孔上均设置有导流挡板。
导流挡板的尺寸大于托盘的内沿，且导流挡板的形状为圆锥谷仓型或半圆球。
托盘的外圆尺寸小于换热器壳体的内圆尺寸，即托盘与壳体的内壁间有间隙。
集液管的末端盘绕成螺旋盘管置于壳体底部。
分液管的入口段设有U型弯头，并该在U型弯头的最低点设有排污口。
壳体外面包有隔热材料。
本发明适用于小温差或大功率冷水机组的低压高效蒸发器，换热管采用分层布置，冷媒水在管内流动，并且分为多支路并联流动换热。制冷剂在管外流动换热，制冷剂液体自上而下依次落到各层托盘上，在每层托盘上液态制冷剂恰好浸没过换热管，所以它具有跟满液式蒸发器相同(甚至更高)的换热效率，同时避免了满液式蒸发器制冷剂侧阻力较大的问题，并减少了制冷剂的充灌量。不仅具有满液式蒸发器换热效率高的优点，而且其充灌量小，制冷剂侧阻力较低，同时其紧凑程度也较高，能够满足小温差或大功率冷水机组的需求。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明中换热盘管结构图；
图4是本发明中托盘结构图；
图5是本发明中分液管结构图；
图6是本发明中集液管结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作进行进一步说明。
参见图1-4，本发明包括上端开设有制冷剂入口e和出口f、下端设置有分液管4和集液管5入口的壳体3，壳体3的外面包有减少冷量损失的隔热材料，壳体3内设置有若干层托盘2，托盘2的外圆尺寸小于换热器壳体3的内圆尺寸，即托盘2与壳体3的内壁间有间隙，形成的间隙有利于制冷剂蒸汽的上升汇集与排放，托盘2内设置有与分液管4及集液管5相连通的换热盘管1，换热盘管1采用螺旋状布置于各层托盘中，大大节省了空间，使得所涉及的蒸发器在空间尺寸上更为紧凑。制冷剂只需在每层托盘2上浸润换热盘管1，不仅减少制冷剂的充灌量，而且可以大大降低停机压力。托盘2上开设有内沿a和过液孔7，所述的托盘2的内沿a略高于设置在托盘2内的换热盘管1，且托盘2的外沿b略高于内沿a；这样可以保证制冷剂能够充分浸没换热盘管，又能使制冷剂液体不漫过托盘2的外沿b而直接流到壳体3底部，而造成制冷剂的换热不充分。各层托盘2的过液孔7上均设置有尺寸大于托盘2内沿a的形状为圆锥谷仓型或半圆球的导流挡板6。保证自上层落下来的制冷剂液体能够全部进入托盘2，不至于直接落到下一层。
参见图5，本发明分液管4的入口段设有U型弯头c，通过管内冷媒水的流动方向的改变产生的离心力将其中的污垢及杂物沉积在U型管底部，并在该U型弯头c的最低点设有排污口。
参见图6，本发明的集液管5的末端盘绕成螺旋盘管置于壳体3底部，与最后残留的制冷剂液体进行充分换热，避免液体制冷剂的富集。
其工作过程包括两种换热流体的流路布置：
冷媒水自水泵进入分液管4，经过入口处的180°弯头c，冷媒水中的泥沙等污垢由于离心力作用沉积到弯头处，在此处设有排污口，可以定期将污垢排出。经过弯头c后，冷媒水进入竖直管段，在上升过程中分配到各层换热管1内，换热后的低温水进入集液管5，在集液管末端设有底部盘管d，以充分利用洒落到壳体3底部的制冷剂液体，最后经冷媒水出口流出。
制冷剂液体自壳体3顶端的制冷剂入口e进入蒸发器，进入第一层托盘与第一层换热管进行换热，充满托盘后经托盘内沿流到下一层托盘进行换热，依次流下直至壳体最底部，在壳体底部与集液盘管进行换热后，与各层蒸发的制冷剂气体一起自壳体3顶部的制冷剂出口f排出。
以上所述仅为本发明最佳的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种蒸发器，其特征在于：包括上端开设有制冷剂入口（e）和出口（f）、下端设置有分液管（4）和集液管（5）入口的壳体（3），壳体（3）内设置有若干层托盘（2），托盘（2）内设置有与分液管（4）及集液管（5）相连通的换热盘管（1），托盘（2）上开设有内沿（a），所述内沿（a）的中心形成了托盘的过液孔（7），所述的托盘（2）的内沿（a）略高于设置在托盘（2）内的换热盘管（1），且托盘（2）的外沿（b）略高于内沿（a）；
所述的各层托盘（2）的过液孔（7）上均设置有导流挡板（6）；
所述的导流挡板（6）的尺寸大于托盘（2）的内沿（a），且导流挡板（6）的形状为圆锥谷仓型或半圆球；
所述的托盘（2）的外圆尺寸小于所述壳体（3）的内圆尺寸，即托盘（2）与壳体（3）的内壁间有间隙。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述的集液管（5）的末端盘绕成螺旋盘管置于壳体（3）底部。
3.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述的分液管（4）的入口段设有U型弯头（c），并且在该U型弯头（c）的最低点设有排污口。
4.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述的壳体（3）外面包有隔热材料。
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