CN102252468B - 降膜式蒸发器的制冷剂分配器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其包括：制冷剂入口；第一级分配部，所述第一级分配部具有翅片、导流片和第一开孔板，所述导流片与所述制冷剂入口连通，所述第一开孔板位于所述翅片和所述导流片的下方；第二级分配部，所述第二级分配部具有填料和第二开孔板，所述填料沿竖直方向夹设于所述第一开孔板与所述第二开孔板之间，所述第二开孔板位于所述填料的下方；第三级分配部，所述第三级分配部具有多孔板，所述多孔板设置在第二开孔板的下方并与所述第二开孔板相隔一段距离；其中，所述翅片、所述第一开孔板、所述第二开孔板和所述多孔板上都设置有多个孔口。

Description

降膜式蒸发器的制冷剂分配器

技术领域

本发明涉及一种用于制冷技术领域的制冷剂分配器，更具体而言，涉及一种降膜式蒸发器的制冷剂分配器。

背景技术

目前，在大中型城市，夏季空调用电量高峰时会消耗约30％-40％的城市电力供应，因此对空调实施节能迫在眉睫。在空调领域中，如何减少制冷剂充注量和提高机组能效比成为越来越受重视的问题，无论是空调设备商还是空调使用商都对此进行了大量深入的研究。

近年来，应用在化工和海水淡化等行业的降膜式蒸发器受到广泛关注，并已经开始在中央空调行业崭露头角，相对于干式蒸发器和满液式蒸发器而言，降膜式蒸发器具有明显的优势，包括以下几个方面。1：传热系数高，具有较高的蒸发温度，并且可以避免满液式蒸发器由于液体静压力造成蒸发器底部蒸发管中水与管外制冷剂的温差减小；2：制冷剂充注量少，这样既可以降低机组成本又可以减少因为制冷剂泄漏而造成的相关风险；3：回油效果好，在蒸发器底部有少量的制冷剂与润滑油形成的高浓度的富油层，通过引射方式维持压缩机润滑油动态平衡。虽然降膜式蒸发器有以上很多优点，但是其所有的优点都是基于制冷剂分配均匀的前提，因此为了保证制冷剂分配均匀，制冷剂分配器的设计比较复杂，加工精度要求较高。

如果制冷剂分配器没有得到优化设计或者制冷剂分配器加工时其精度没有保证，就会造成制冷剂经过分配器之后不能沿着横向与纵向均匀地分配到蒸发器的蒸发管上，造成一部分蒸发管上的制冷剂供给过多而另外一部分蒸发管上的制冷剂供给不足，制冷剂供给不足的蒸发管上会形成“干枯现象”，结果造成蒸发器换热效率的下降，从而影响了整机的换热性能。

美国特灵空调公司的专利US 6,293,11B1中提出了一种制冷剂分配器，该分配器为五层开孔板结构，组成四个腔体，其中第一个分配腔体保证制冷剂沿容器长度方向均匀流动，第二个腔体保证制冷剂沿容器宽度方向均匀流动，第三个腔体保证具有喷淋制冷剂的效果，最后一层腔体在降低制冷剂动能的同时保证制冷剂在重力作用下均匀地喷淋到其下方的蒸发管上。另外，该公司的另一专利CN 1343295A中提出了又一种制冷剂分配器，该分配器为四层开孔板结构，组成三个腔体，第一层腔体结构结合US 6,293,11B1中前两层结构特点，保证制冷剂沿长度方向和宽度方向均匀流动，其余两层腔体的作用与US 6,293,11B1中相同。然而，这两种形式的分配器对加工精度要求较高，成本偏高。

美国约克国际公司的专利CN 101052854A中提出了一种“喷射形”的制冷剂分配器，在这种分配器中，制冷剂以一定的压力喷射在蒸发管上，该分配器虽然结构简单，但是设计比较复杂，而且难以保证制冷剂以一定压力均匀地喷射到蒸发管上，同时喷射的制冷剂可能会因为流速过大而发生交叉流动。这对于制冷剂的均匀供给显然是不利的。

上海交通大学的专利CN100451496C中提出了一种压缩制冷降膜式蒸发器的制冷剂分配器，该分配器分为三级分配部：由制冷剂纵向拉伸分配管和横向拉伸毛细管组成的一级分配部；由多孔材料层组成的二级分配部；由多孔板组成的三级分配部，另外，在所述多孔板的下方还有一层对液态制冷剂起导流作用的导流丝网。然而，该分配器中的部分部件(比如纵向拉伸分配管和横向拉伸毛细管)的结构比较复杂，增加制造加工的难度和成本。另外，由于各级分配部的部件都紧贴在一起，所以经过该分配器的制冷剂可能仍然具有较大的动能而溅射到蒸发管上，造成分配不均匀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有设计及其制造技术的不足，提出一种降膜式蒸发器的制冷剂分配器，该制冷剂分配器不仅可以均匀地分配制冷剂，而且制造加工简单方便，成本低廉，适合大规模生产。

本发明的目的还在于保证制冷剂在经过分配器以后其动能大大降低，从而能够在重力作用下均匀地滴落到蒸发器下部的蒸发管上。

根据本发明的方案提出了一种降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其包括：制冷剂入口；第一级分配部，所述第一级分配部具有翅片、导流片和第一开孔板，所述导流片与所述制冷剂入口连通，将来自所述制冷剂入口的制冷剂导向所述翅片，制冷剂在所述翅片内流动，所述第一开孔板位于所述翅片和所述导流片的下方；第二级分配部，所述第二级分配部具有填料和第二开孔板，所述填料沿竖直方向夹设于所述第一开孔板与所述第二开孔板之间，使来自所述第一级分配部制冷剂能够通过所述填料，所述第二开孔板位于所述填料的下方；第三级分配部，所述第三级分配部具有多孔板，所述多孔板设置在第二开孔板的下方并与所述第二开孔板相隔一段距离，使来自所述第二级分配部的制冷剂能够在重力作用下通过所述多孔板并滴落到所述蒸发器的蒸发管上；其中，所述翅片、所述第一开孔板和所述第二开孔板上都设置有多个孔口。

优选地，所述导流片是多孔的铝翅片，其是由两个三角形铝翅片拼装组成。所述翅片是平直型翅片。

优选地，根据本发明的制冷剂分配器还包括均流气液器，所述均流气液器设置在所述翅片上并与所述翅片连通，用以对从所述翅片进入所述均流气液器的制冷剂进行气液分层。

优选地，所述均流气液器中设有过滤网。

优选地，所述第一开孔板、所述第二开孔板和/或所述多孔板为矩形板。

优选地，所述第一开孔板、所述第二开孔板和/或所述多孔板上的多个孔口等间距和/或等直径。其中，所述第一开孔板和所述第二开孔板的多个孔口的最佳间距为6-9mm，最佳孔径为3-5mm；所述多孔板的多个孔口的最佳间距为9-12mm，最佳孔径为6-9mm。

优选地，所述填料可以是多孔结构，比如金属丝网材料。

优选地，所述多孔板上的多个孔口与所述第二开孔板上的多个孔口相互错开。

优选地，所述多孔板上的多个孔口垂直对应于所述蒸发器的蒸发管。

优选地，在所述多孔板上设置有多个分隔板，所述多个分隔板均匀排列，将所述多孔板与所述第二开孔板之间的空间分隔成多个隔间。

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更加明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，做详细说明如下。

附图说明

下面将仅作为示例并参考附图来进一步描述本发明，其中：

图1是根据本发明的制冷剂分配器的主视图；

图2是图1的制冷剂分配器的侧视图；

图3是翅片2的立体图；

图4是导流片3的立体图；

图5是设置有分隔板8的多孔板7的俯视图。

具体实施方式

图1和2示出了根据本发明的制冷剂分配器的实施例，该制冷剂分配器位于蒸发器内、蒸发管的上方，包括：制冷剂入口1，位于制冷剂入口1下方并与之连通的导流片3，跟导流片3相连接的翅片2，位于翅片2和导流片3的下方的第一开孔板4；夹设在第一开孔板4与第二开孔板6之间的填料5；在第二开孔板6下方的一段距离处设置的多孔板7。在制冷剂分配器的外表面上具有外板9。

下面详细描述根据本发明的制冷剂分配器的工作原理。制冷剂经过节流之后，进入蒸发器内的制冷剂分配器，并在分配器中实现三级分配。因此，根据本发明的分配器可以划分为三级分配部分，其中，第一级分配部具有翅片2，导流片3和第一开孔板4，第二级分配部具有填料5和第二开孔板6，第三级分配部具有多孔板7。

在第一级分配部中，来自制冷剂入口1的制冷剂进入导流片3，在导流片3的导流作用下，制冷剂流入多孔的翅片2，并在翅片2内沿着相对于分配器的纵向和横向两个方向均匀流动，这种均流作用使得制冷剂实现第一级的流量分配和气液分离。如图3所示，翅片2是多孔的平直型翅片，其形状可以是矩形；如图4所示，导流片3是多孔的铝翅片，其是由两个三角形铝翅片拼装组成；第一开孔板4可以是矩形板，其上的多个孔口等间距或等直径。

在翅片2上可以设置与翅片2连通的均流气液器10，其位置最好左右对称于制冷剂入口1并位于制冷剂入口1的两侧的中部。均流气液器10中具有一定厚度的过滤网。制冷剂在翅片2内流动时发生一定程度地气液分层，一部分制冷剂的气液混合物从翅片2进入均流气液器10，由于均流气液器10中的过滤网会对该气液混合物产生一定的阻力，所以该气液混合物在通过该过滤网时进一步气液分层，分层后产生的气体上升，通过均流气液器10上面的小孔回到压缩机吸气口，分层后产生的液体因重力作用而从均流气液器10的突出翅片2的部分直接滴落到蒸发器下部的蒸发管上，参见图2。

与此同时，其它大部分制冷剂通过第一开孔板4流入填料5。第一开孔板4上的孔口应进行合理设置，例如可以在第一开孔板4上沿制冷剂的流动方向设置等直径的孔口，并且孔口的间距也可以是相等的，以防止制冷剂在通过第一开孔板4的过程中产生不希望的压降。孔口的最佳间距为6-9mm，最佳孔径为3-5mm。

在第二级分配部中，填料5沿竖直方向夹设于第一开孔板4与第二开孔板6之间；第二开孔板6位于填料5的下方，可以采取矩形板的形式，其上的多个孔口等间距或等直径，其最佳间距为6-9mm，最佳孔径为3-5mm；填料5是多孔结构，例如可以采用特殊的金属丝网材料，从而使得来自第一级分配部的制冷剂在通过填料5后分配得更为均匀，实现第二级的流量分配，并且使制冷剂的压力有所降低，这对于在后续的第三级分配时制冷剂能够在重力作用下均匀地滴落到蒸发管上是有利的。而且，制冷剂在填料5中发生气液分离，气液分离后的液态制冷剂离开填料5并通过第二开孔板6。

在第三级分配部中，由于第二开孔板6与多孔板7之间相隔一段距离，所以第二开孔板6与多孔板7之间的空间对于来自第二级分配部的制冷剂有膨胀扩散作用，使得其动能大大降低，这样就保证了通过多孔板7的制冷剂不会因受到压力而喷射到蒸发器下部的蒸发管上，而是在重力作用下均匀地滴落到蒸发管上。

如图5所示，多孔板7是矩形板，而且，多孔板7上开有多个孔口，所述多个孔口等间距或等直径。另外，这些孔口的数量、间距和孔径需要进行合理地设置，以确保制冷剂流过多孔板7的孔口时能够进一步实现第三级的流量分配和气液分离，并且不会对蒸发器下部的蒸发管造成冲击，而影响换热效果。一方面，如果孔口的间距过大，将会导致蒸发器下部的蒸发管的某些位置出现“干枯”现象，因而影响换热效果；但如果孔口的间距过小，将会导致对蒸发器下部的蒸发管的某些位置的供液量过多，不利于减少制冷剂的充注量。另一方面，如果孔径太大，将会导致对蒸发器下部的蒸发管的供液量过多，不利于减少制冷剂的充注量；但如果孔径太小，将会导致制冷剂的动能过大，可能对蒸发管造成冲击，因而影响换热效果。孔口的最佳间距为9-12mm，最佳孔径为6-9mm。再一方面，孔口的数量应尽可能多，并且孔口应与蒸发管垂直对应，这样有利于确保制冷剂分配的均匀性。优选地，多孔板7上的孔口和第二开孔板6上的孔口相互错开。

另外，在多孔板7上设置有多个分隔板8，这些分隔板8均匀排列，将多孔板7与第二开孔板6之间的空间分隔成多个隔间，使得即使因焊接等原因造成多孔板7相对于水平面有所倾斜，也不会对制冷剂的均匀分配造成太大影响。

虽然参照具体实施例对根据本发明的降膜式蒸发器的制冷剂分配器进行了描述，但应当理解的是，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内，进行各种形式的改变、替换或者增删。

Claims (8)

1.一种降膜式蒸发器的制冷剂分配器，包括：

制冷剂入口（1）；

第一级分配部，所述第一级分配部具有翅片（2）、导流片（3）和第一开孔板（4），所述导流片（3）与所述制冷剂入口（1）连通，将来自所述制冷剂入口（1）的制冷剂导向所述翅片（2），制冷剂在所述翅片（2）内流动，所述第一开孔板（4）位于所述翅片（2）和所述导流片（3）的下方；

第二级分配部，所述第二级分配部具有填料（5）和第二开孔板（6），所述填料（5）沿竖直方向夹设于所述第一开孔板（4）与所述第二开孔板（6）之间，使来自所述第一级分配部的制冷剂能够通过所述填料（5），所述第二开孔板（6）位于所述填料（5）的下方；

第三级分配部，所述第三级分配部具有多孔板（7），所述多孔板（7）设置在第二开孔板（6）的下方并与所述第二开孔板（6）相隔一段距离，使来自所述第二级分配部的制冷剂能够在重力作用下通过所述多孔板（7）并滴落到所述蒸发器的蒸发管上；

其中，所述翅片（2）、所述第一开孔板（4）和所述第二开孔板（6）上都设置有多个孔口。

2.如权利要求1所述的制冷剂分配器，还包括均流气液器（10），所述均流气液器（10）设置在所述翅片（2）上并与所述翅片（2）连通，用以对从所述翅片（2）进入所述均流气液器（10）的制冷剂进行气液分层。

3.如权利要求2所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述均流气液器（10）中设有过滤网。

4.如权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述第一开孔板（4）、所述第二开孔板（6）和/或所述多孔板（7）上的多个孔口等间距和/或等直径。

5.如权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述填料（5）是多孔结构。

6.如权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述多孔板（7）上的多个孔口与所述第二开孔板（6）上的多个孔口相互错开。

7.如权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，所述多孔板（7）上的多个孔口垂直对应于所述蒸发器的蒸发管。

8.如权利要求1所述的制冷剂分配器，其特征在于，在所述多孔板（7）上设置有多个分隔板（8），所述多个分隔板（8）均匀排列，将所述多孔板（7）与所述第二开孔板（6）之间的空间分隔成多个隔间。

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