CN102661638A - 冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器 - Google Patents
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Abstract
一种冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，包括制冷剂入口、上多孔顶板、过滤网、下多孔顶板和多孔底板以及侧板，过滤网夹设在上多孔顶板与下多孔顶板之间，多孔底板位于下多孔顶板的下方，上多孔顶板、过滤网、下多孔顶板、多孔底板以及侧板共同围成腔室，该腔室内设置有一个以上的分配孔板，制冷剂入口的一端依次穿过上多孔顶板、过滤网和下多孔顶板后开口于分配孔板的上方。分配孔板包括第一级分配孔板，该第一级分配孔板与侧板相接并将腔室从上到下依次分隔为两部分，第一级分配孔板的至少一侧边缘与侧板之间形成第一开口。本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低和制冷剂气液分离效果好且分流均匀的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种降膜式蒸发器，特别是一种冷水机组用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。另外，随着国家节能减排政策的积极推动，作为空调企业，如何减少制冷剂充注量和提高机组能效成为越来越受重视的问题。
近年来，应用在海水淡化和化工等行业的降膜式蒸发器以其优异的性能受到广泛关注，并已经开始在大型冷水机组中崭露头角，相对于干式蒸发器和满液式蒸发器而言，降膜式蒸发器具有以下明显的优势：1)传热系数高，较薄的液膜传热能够获得较高的蒸发温度，并且可以避免液体静压力造成蒸发器的底部传热温差的减小；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，相关文献表明，降膜式蒸发器的制冷剂充注量相对于满液式蒸发器的制冷剂充注量可减少30％～40％；3)回油效果好，在蒸发器的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；4)压缩机液压缩可能性降低，因为较低的制冷剂液位可保证在极端工况下降低压缩机带液的可能性。
虽然降膜式蒸发器具有以上优点，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。
如果蒸发器的制冷剂分配器设计不当或者加工精度没有得以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，这种制冷剂供给不足的蒸发管上会形成“干枯现象”，结果造成蒸发器的换热效率的下降，从而影响了整机的换热性能。
如今很多中央空调设备厂家都在积极探索设计出既能保证制冷剂分配效果，同时在生产加工上也方便快捷的分配器。
美国专利文献号US 6,293,11B1中公开了一种制冷剂两相混合物分配器，该分配器为五层开孔板结构，组成四个腔体，进行逐级分配。然而，这种形式的分配器对加工精度要求较高，成本偏高。
中国专利文献号CN 101052854A于2007年10月10日公开了一种“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，对加工工艺要求不高，但是，该分配器的设计比较复杂，要保证每个换热管上都喷射有制冷剂，同时要保证整个蒸发器的流场不会因为高速喷射而影响导致交叉错乱。
中国专利文献号CN101050899A于2007年10月10日公开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
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、制冷剂气液分离效果好且分流均匀的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，包括制冷剂入口，其结构特征是还包括上多孔顶板、过滤网、下多孔顶板和多孔底板以及侧板，过滤网夹设在上多孔顶板与下多孔顶板之间，多孔底板位于下多孔顶板的下方，上多孔顶板、过滤网、下多孔顶板、多孔底板以及侧板共同围成腔室，该腔室内设置有一个以上的分配孔板，制冷剂入口的一端依次穿过上多孔顶板、过滤网和下多孔顶板后开口于分配孔板的上方。
所述分配孔板包括第一级分配孔板，该第一级分配孔板与侧板相接并将腔室从上到下依次分隔为两部分，第一级分配孔板的至少一侧边缘与侧板之间形成第一开口，第一级分配孔板的该侧边缘上设置有第一堰流板，该第一堰流板的中部与第一级分配孔板相接，第一堰流板的顶部高于第一级分配孔板的上表面，第一堰流板的底部低于第一级分配孔板的下表面。
所述制冷剂入口的一端开口于第一级分配孔板的上方。
所述分配孔板还包括第二级分配孔板，该第二级分配孔板与侧板相接并与第一级分配孔板一起共同将腔室从上到下依次分隔为三部分，第二级分配孔板的至少一侧边缘与侧板之间形成第二开口，第二级分配孔板的该侧边缘上设置有第二堰流板，该第二堰流板的中部与第二级分配孔板相接，第二堰流板的顶部高于第二级分配孔板的上表面，第二堰流板的底部低于第二级分配孔板的下表面。
所述第一开口和第二开口错开设置。
所述分配孔板还包括第三级分配孔板，该第三级分配孔板与侧板相接并与第一级分配孔板、第二级分配孔板一起共同将腔室从上到下依次分隔为四部分，第三级分配孔板的至少一侧边缘与侧板之间形成第三开口，第三级分配孔板的该侧边缘上设置有第三堰流板，该第三堰流板的中部与第三级分配孔板相接，第三堰流板的顶部高于第三级分配孔板的上表面，第三堰流板的底部低于第三级分配孔板的下表面。
所述第一开口、第二开口和第三开口均分别错开设置。
所述多孔底板上开设有相同大小、等间距均布的小孔，且每个小孔的孔口均与换热管的管口对应设置。
本发明中的过滤网固定在上多孔顶板和下多孔顶板之间，具有气液分层的作用，由制冷剂入口进入分配器的气液两相制冷剂混合物中的气相成分和经过各级分配孔板分离的气相成分最终由过滤网回到压缩机吸气口，而少量进入过滤网的液态制冷剂在过滤网的阻力作用和自身的重力作用下滴落回第一级分配孔板上。
本发明中的堰流板，包括第一堰流板、第二堰流板和第三堰流板，的顶部高于与其相接的分配孔板的上表面，该堰流板的底部低于与其相接的分配孔板的下表面，故可以在该分配孔板的上表面形成一定高度的液位，在位于该分配孔板以下的部分都设定一定的深度，使堰流板的下端能够浸入液态制冷剂中，用以在每相邻分配孔板之间形成一个空间，在向上分离的气相制冷剂的作用下，各级分配孔板上的液相制冷剂不会由各级分配孔板的小孔滴落而是经由堰流板的至少一侧边缘与侧板之间形成的开口流入下一级空间。由于每级分配孔板，包括第一级分配孔板、第二级分配孔板和第三级分配孔板，都相隔一定的距离，使各级分配孔板间形成一定的空间，从而对气液两相制冷剂混合物形成一定的膨胀扩散作用。
本发明中的多孔底板上开有相同大小且等间距均匀分布的小孔，且每个小孔的孔口均与换热管的管口垂直对应，对制冷剂流出分配器之前做最后的气液分离和流量分配，由于前面三级分配孔板的分离和由第三级分配孔板与侧板相接并与第一级分配孔板、第二级分配孔板一起共同将腔室从上到下依次分隔为四部分所形成的四个小腔室的作用，只剩余极少量的气相制冷剂，故而多孔底板上的液相制冷剂具有较高的纯度，保证了多孔底板上制冷剂能够以片状流形式均匀地滴落到换热管上。
本发明同时具有制冷剂的气液分离和均匀分配的作用，制造加工方便，无需气液分离器，能够有效降低制作成本，适合在冷水机组上大规模应用。
本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低和制冷剂气液分离效果好且分流均匀的特点。
附图说明
图1为本发明一实施例的局部剖视结构示意图。
图2为图1中的A-A向示意图。
图3为多空底板的主视图。
图4为本发明使用时的示意图。
图中：1为制冷剂入口，2为上多孔顶板，3过滤网，4为下多孔顶板，5为第一级分配孔板，6为第一堰流板，7为第二级分配孔板，8为第三级分配孔板，9为多孔底板，10为侧板，16为第二堰流板，26为第三堰流板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图3，本冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，包括制冷剂入口1、上多孔顶板2、过滤网3、下多孔顶板4和多孔底板9以及侧板10，过滤网3夹设在上多孔顶板2与下多孔顶板4之间，多孔底板9位于下多孔顶板4的下方，上多孔顶板2、过滤网3、下多孔顶板4、多孔底板9以及侧板10共同围成腔室，该腔室内设置有一个以上的分配孔板，制冷剂入口1的一端依次穿过上多孔顶板2、过滤网3和下多孔顶板4后开口于分配孔板的上方。
多孔底板9上开设有相同大小、等间距均布的小孔，该小孔的开孔直径推荐但不限定6-8mm，小孔之间的间距推荐但不限定9-12mm，且每个小孔的孔口均与换热管的管口对应设置，以保证制冷剂液体能够以片状流形式均匀地滴落在换热管上。
上多孔顶板2和下多孔顶板4的开孔大小及分布可根据计算及试验数据设计以保证气相制冷剂能够流出，同时对制冷剂不造成较大压降。
分配孔板包括第一级分配孔板5，该第一级分配孔板5与侧板10相接并将腔室从上到下依次分隔为两部分，第一级分配孔板5的至少一侧边缘与侧板10之间形成第一开口，第一级分配孔板5的该侧边缘上设置有第一堰流板6，该第一堰流板6的中部与第一级分配孔板5相接，第一堰流板6的顶部高于第一级分配孔板5的上表面，第一堰流板6的底部低于第一级分配孔板5的下表面。其中，制冷剂入口1的一端开口于第一级分配孔板5的上方。
第一堰流板6以及后述的第二堰流板16、第三堰流板26要保证各级分配孔板推荐但不限定的5mm液位，各堰流板6的中位线与各级分配孔板对齐，推荐但不限定上下各5mm。每个堰流板设定一定的大小用以形成一定高度的液位。
第一级分配孔板5上所开的小孔的直径推荐但不限定为3mm左右，延长度方向均匀分布，相邻小孔之间的间距推荐但不限定20mm左右。
为了提高分配及分流的效果，分配孔板还包括第二级分配孔板7，该第二级分配孔板7与侧板10相接并与第一级分配孔板5一起共同将腔室从上到下依次分隔为三部分，第二级分配孔板7的至少一侧边缘与侧板10之间形成第二开口，第二级分配孔板7的该侧边缘上设置有第二堰流板16，该第二堰流板16的中部与第二级分配孔板7相接，第二堰流板16的顶部高于第二级分配孔板7的上表面，第二堰流板16的底部低于第二级分配孔板7的下表面。其中，第一开口和第二开口错开设置。
为了进一步提高分配及分流的效果，分配孔板还包括第三级分配孔板8，该第三级分配孔板8与侧板10相接并与第一级分配孔板5、第二级分配孔板7一起共同将腔室从上到下依次分隔为四部分，第三级分配孔板8的至少一侧边缘与侧板10之间形成第三开口，第三级分配孔板8的该侧边缘上设置有第三堰流板26，该第三堰流板26的中部与第三级分配孔板8相接，第三堰流板26的顶部高于第三级分配孔板8的上表面，第三堰流板26的底部低于第三级分配孔板8的下表面。其中，第一开口、第二开口和第三开口均分别错开设置。
在上述各级分配孔板与下多孔顶板4共同构成较小的腔室时，要满足气液两相制冷剂充分膨胀扩散，降低制冷剂向下的动能，制冷剂不会形成较大的溅射，保证制冷剂在上一个分配孔板上均匀分布后并经相应的堰流板流入下一个分配孔板。
在本实施例中，第一级分配孔板、第二级分配孔板和第三级分配孔板均为相同大小的开孔平板。
参见图4，气液两相制冷剂混合物由制冷剂入口进入分配器，经第一堰流板作用在第一级分配孔板处形成一定高度的液位，其中，第一级分配孔板与第二级分配孔板、第二级分配孔板与第三级分配孔板、第三级分配孔板与下多孔顶板之间分别相隔一定的距离，形成足够的空间，从而对进入分配器的制冷剂气液两相混合物起到充分的膨胀扩散作用，降低制冷剂向下的动能。
在第二级分配孔板上的向上分离的气相制冷剂的作用下，位于第一级分配孔板上的液相制冷剂不会由第一级分配孔板的小孔滴落而是经由第一堰流板的一侧边缘流入第二级分配孔板上的因分隔而形成的小腔室内，同时气相制冷剂向上分离。同样地，第二级分配孔板上的液相制冷剂也进行充分的膨胀扩散，在位于第三级分配孔板上的向上分离的气相制冷剂的作用下，由第二堰流板的一侧边缘流入第三级分配孔板上，气相制冷剂向上分离。同样地，第三级分配孔板上的液相制冷剂经过充分的膨胀扩散后，经由第三级分配孔板上的小孔和第三堰流板的一侧边缘流入多孔底板。
Claims (8)
1.一种冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，包括制冷剂入口(1)，其特征是还包括上多孔顶板(2)、过滤网(3)、下多孔顶板(4)和多孔底板(9)以及侧板(10)，过滤网(3)夹设在上多孔顶板(2)与下多孔顶板(4)之间，多孔底板(9)位于下多孔顶板(4)的下方，上多孔顶板(2)、过滤网(3)、下多孔顶板(4)、多孔底板(9)以及侧板(10)共同围成腔室，该腔室内设置有一个以上的分配孔板，制冷剂入口(1)的一端依次穿过上多孔顶板(2)、过滤网(3)和下多孔顶板(4)后开口于分配孔板的上方。
2.根据权利要求1所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述分配孔板包括第一级分配孔板(5)，该第一级分配孔板(5)与侧板(10)相接并将腔室从上到下依次分隔为两部分，第一级分配孔板(5)的至少一侧边缘与侧板(10)之间形成第一开口，第一级分配孔板(5)的该侧边缘上设置有第一堰流板(6)，该第一堰流板(6)的中部与第一级分配孔板(5)相接，第一堰流板(6)的顶部高于第一级分配孔板(5)的上表面，第一堰流板(6)的底部低于第一级分配孔板(5)的下表面。
3.根据权利要求2所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述制冷剂入口(1)的一端开口于第一级分配孔板(5)的上方。
4.根据权利要求2所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述分配孔板还包括第二级分配孔板(7)，该第二级分配孔板(7)与侧板(10)相接并与第一级分配孔板(5)一起共同将腔室从上到下依次分隔为三部分，第二级分配孔板(7)的至少一侧边缘与侧板(10)之间形成第二开口，第二级分配孔板(7)的该侧边缘上设置有第二堰流板(16)，该第二堰流板(16)的中部与第二级分配孔板(7)相接，第二堰流板(16)的顶部高于第二级分配孔板(7)的上表面，第二堰流板(16)的底部低于第二级分配孔板(7)的下表面。
5.根据权利要求4所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述第一开口和第二开口错开设置。
6.根据权利要求4所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述分配孔板还包括第三级分配孔板(8)，该第三级分配孔板(8)与侧板(10)相接并与第一级分配孔板(5)、第二级分配孔板(7)一起共同将腔室从上到下依次分隔为四部分，第三级分配孔板(8)的至少一侧边缘与侧板(10)之间形成第三开口，第三级分配孔板(8)的该侧边缘上设置有第三堰流板(26)，该第三堰流板(26)的中部与第三级分配孔板(8)相接，第三堰流板(26)的顶部高于第三级分配孔板(8)的上表面，第三堰流板(26)的底部低于第三级分配孔板(8)的下表面。
7.根据权利要求6所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述第一开口、第二开口和第三开口均分别错开设置。
8.根据权利要求1至7任一所述的冷水机组用降膜式蒸发器的制冷剂分配器，其特征是所述多孔底板(9)上开设有相同大小、等间距均布的小孔，且每个小孔的孔口均与换热管的管口对应设置。
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| CN102661638B (zh) | 2014-03-12 |
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Legal Events
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Gaifang Inventor after: Dai Qi Bin Inventor after: Xia Yuliang Inventor after: Liang Lujun Inventor after: Wang Wuping Inventor after: Zhang Bin Inventor before: Xia Yuliang Inventor before: Liang Lujun Inventor before: Wang Wuping Inventor before: Zhang Bin |
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Effective date of registration: 20201221 Address after: 381-8 Zhenghe Avenue, district a, Huigu Pioneer Park, Huishan District, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: Wuxi Pinzhi Information Technology Co.,Ltd. Address before: 404100 d9d20, yumachi Industrial Park Development Zone, Chayuan New District, Nan'an District, Chongqing Patentee before: Chongqing Midea General Refrigeration Equipment Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20220610 Address after: 102488 515, floor 5, building 1, yard 12, Changxing East Street, Fangshan District, Beijing Patentee after: Dizhuo (Beijing) Consulting Co.,Ltd. Address before: 381-8 Zhenghe Avenue, district a, Huigu Pioneer Park, Huishan District, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: Wuxi Pinzhi Information Technology Co.,Ltd. |
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